Διαφανές πλαστικό πολυμερές υλικό ισχυρό σαν τα ατσάλι!

Τα υψηλής αντοχής διαφανή υλικά βρίσκονται στη σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας. Όμως, αν είναι αληθινά τα όσα ισχυρίζονται οι ερευνητές του University of Michigan, τα νέα αυτά υλικά θα γίνουν πραγματικότητα πολύ σύντομα. Γενικά, ο ερευνητής Nicolas Kotov σκέφτηκε τη δημιουργία του υλικού «Πλαστικό Ατσάλι», ενώ το σχετικό paper του Kotov και των συνεργατών του, δημοσιεύτηκε στις 5 Οκτωβρίου στο περιοδικό Science.Το νέο υλικό κατασκευάζεται από επικαθήμενα νανοστρώματα αργίλου και από ένα υδροδιαλυτό πολυμερές, του οποίου η χημική δομή είναι ίδια με της κοινής άσπρης κόλλας. Για τη δημιουργία του, κατασκευάστηκε ειδική μηχανή η οποία τοποθετεί τη μία νανοστρώση μετά την άλλη ως εξής: Ένας ρομποτικός βραχίονας αιωρείται επάνω από δύο φιαλίδια διαφορετικών υγρών, εκ των οποίων το ένα περιέχει την πολυμερή κόλλα και το άλλο ένα υγρό με διασπορά νανοφύλλων αργίλου.Ο βραχίονας παίρνει ένα κομμάτι γυαλί μεγέθους όσο μία τσίκλα, το βουτά πρώτα στο πολυμερές και στη συνέχεια στο υγρό διασποράς αργίλου. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να δημιουργηθούν 300 τέτοιες στρώσεις, οι οποίες αποτελούν πλέον ένα υπερβολικά ισχυρό διαφανές υπόστρωμα.Με την παραπάνω διαδικασία δημιουργήθηκε ένα κομμάτι υλικού πάχους όσο ένα κομμάτι πλαστικού περιτυλίγματος.

Οι ερευνητές δηλώνουν πως ένας από τους λόγους που κάνουν το υλικό τόσο ισχυρό, είναι η επίδραση Velcro, κατά την οποία οι σπασμένοι δεσμοί σε κάποιο σημείο εντός ενός φύλλου μπορούν να ανασχηματιστούν εύκολα σε μια νέα θέση. Ακόμη, ισχυρίζονται ότι σταθμίζοντας τις «ραφές» των στρώσεων, όπως ένας κτίστης τοποθετεί τα τούβλα σε ένα τοίχο, κατάφεραν να αυξήσουν σε πολύ μεγάλο βαθμό την αντοχή του υλικού.
Αυτή τη στιγμή ερευνώνται πιθανές εφαρμογές του υλικού στην κατασκευή αεροσκαφών. Εξάλλου, ο Kotov δήλωσε «είμαστε ακόμη σε πειραματικό στάδιο, όμως η μηχανή που κατασκευάζουμε στο εργαστήριο μας θα είναι σε θέση να φτιάξει ένα κομμάτι με διαστάσεις ενός τετραγωνικού μέτρου».

Φωτοδιαθλαστική Κερατεκτομή

Η εξάπλωση των επεμβάσεων για διόρθωση των διαθλαστικών ανωμαλιών ξεκίνησε με την ανάπτυξη των Laser την δεκαετία του 1980 –90. Ειδικότερα μετά το 1987 εμφανίστηκαν οι πρώτες δημοσιεύσεις από κλινικές μελέτες με αποτελέσματα, που αφορούσαν τις εφαρμογές των Laser στη μυωπία και τις επιπλοκές τους. Οι επεμβάσεις που έχουν επικρατήσει είναι φωτοδιαθλαστική κερατεκτομή (PRK) και η ενδοκερατοειδική σμίλευση με Laser (LASIK).

Φωτοδιαθλαστική Κερατεκτομή PRK
Στη PRK χρησιμοποιούμε Laser για να διαμορφώσουμε την επιφάνεια του κερατοειδούς. Στις Η.Π.Α. επιτράπηκε η χρήση του από την αρμόδια επιτροπή FDA το 1995. Σε αυτή την μέθοδο απομακρύνεται το επιθήλιο του κερατοειδούς και μετά εφαρμόζεται το Laser. Συνήθως ο ιστός που αφαιρείται είναι λιγότερος από το 15% του πάχους του κερατοειδούς.

Έχει εφαρμογή σε μυωπίες από –1,00 έως –6,00 βαθμούς και σε αστιγματισμό μέχρι 3 βαθμούς. Η διαδικασία διαρκεί περίπου 15 λεπτά και η αναισθησία γίνεται με ενστάλαξη οφθαλμικών σταγόνων. Η όραση σταθεροποιείται τις επόμενες εβδομάδες. Τα συνήθη προβλήματα που μπορεί να εμφανισθούν είναι η ευαισθησία στο φως, η ασάφεια του περιγράμματος των αντικειμένων, η ασαφής κεντρική όραση και η μείωση της νυκτερινής όρασης.

Εφαρμογή Laser

Με την χρήση των νεότερων μηχανημάτων που διαθέτουν συστήματα διεγχειρητικής παρακολούθησης του οφθαλμού, εφαρμόζουμε το Laser σε μεγαλύτερες περιοχές του κερατοειδή, αφαιρώντας λιγότερο ιστό (με τη χρήση ή όχι κυματογραφικής ανάλυσης wave-front) και έχουν περιορισθεί τα μετεγχειρητικά προβλήματα.


Ενδοκερατοειδική Σμίλευση με Laser (Lasik)
Στη μέθοδο αυτή δημιουργούμε ένα κυκλικό κερατοειδικό κρημνό, μετά εφαρμόζουμε το Laser στο στρώμα του κερατοειδή, και επανατοποθετούμε τον κρημνό στη αρχική του θέση. Εφαρμόζεται σε μυωπίες από –4,00 έως –10,00 βαθμούς, υπερμετρωπίες μέχρι 5,00 βαθμούς, και αστιγματισμό μέχρι 5,00 βαθμούς.

Η αναισθησία γίνεται με ενστάλαξη οφθαλμικών σταγόνων. Τα προβλήματα είναι τα ίδια με αυτά της PRK συν των προβλημάτων που μπορεί να προκαλέσει ο κερατοειδοτόμος κατά την δημιουργία του κρημνού. Γενικά η μέθοδος είναι ασφαλής και σπάνια υπάρχουν επιπλοκές που μπορεί να ελαττώσουν την μετεγχειρητική όραση. Τα πλεονεκτήματα της μεθόδου είναι η ταχύτερη αποκατάσταση της όρασης , χωρίς μετεγχειρητικό πόνο σε σχέση με την PRK.


Οι κυριότεροι λόγοι για τους οποίους κάποιος επιθυμεί την διόρθωση της μυωπίας με Laser

1. Η απλοποίηση της καθημερινότητας από την κατάργηση ή τον περιορισμό της εξάρτησης από γυαλιά και φακούς επαφής.
2. Η δυσανεξία και ο αυξημένος κίνδυνος μολύνσεων από την χρήση φακών επαφής (Φ.Ε.) Πολλοί άνθρωποι εμφανίζουν συμπτώματα ερεθισμού από το υλικό των φακών επαφής, από τα υγρά καθαρισμού και από την εναπόθεση πρωτεινών στους Φ.Ε.. Επίσης ο κίνδυνος να αναπτυχθεί μόλυνση που θα μειώσει την όραση στους χρήστες Φ.Ε., είναι μεγαλύτερος από τα Laser.
3. Επαγγελματικοί λόγοι. Υπάρχουν πολλά επαγγέλματα στα οποία η εμφάνιση διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην σταδιοδρομία καθώς επίσης και επαγγέλματα που χρησιμοποιούνται ειδικές μάσκες προφύλαξης.
4. Λόγοι που συνδυάζονται με την ψυχαγωγία και την διασκέδαση. Σε πολλά αθλήματα και ιδιαίτερα στα θαλάσσια υπάρχουν δυσκολίες από την χρήση γυαλιών ή φακών επαφής



Συχνότερες ερωτήσεις και απαντήσεις για P.R.K. και Lasik

1. Μετά την επέμβαση θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσει κάποιος γυαλιά ;
Ο στόχος από τις επεμβάσεις αυτές είναι να ελαττώσουμε την ανάγκη χρήσης γυαλιών. Υπάρχει όμως πιθανότητα να χρειασθούν γυαλιά για συγκεκριμένους λόγους όπως στην οδήγηση τη νύχτα. Ακόμη μετά την ηλικία των 40 ετών εμφανίζεται η πρεσβυωπία η οποία διορθώνεται με γυαλιά για κοντινή όραση.

2. Αμέσως μετά την επέμβαση η οπτική οξύτητα είναι 10/10 ;
Αυτό είναι αναληθές για την P.R.K. όπου η όραση, μπορεί να είναι θολή την πρώτη εβδομάδα και έχουμε βελτίωση τις επόμενες εβδομάδες μέχρι και τους πρώτους 6 μήνες. Μετά την Lasik η όραση είναι πολύ καλή και έχει σχέση με τους επουλωτικούς μηχανισμούς του κάθε ατόμου. Ωστόσο είναι υπερβολή να περιμένουμε οπτική οξύτητα 10/10 την πρώτη ημέρα.

3. Είναι τόσο απλές επεμβάσεις η P.R.K. και η Lasik ώστε να μην υπάρχουν επιπλοκές ;
Δεν υπάρχει χειρουργική επέμβαση που να είναι άμοιρη επιπλοκών. Έτσι τόσο η P.R.K. όσο και η Lasik μπορεί να έχουν επιπλοκές όπως αναφέρεται παραπάνω. Όμως σπάνια υπάρχουν επιπλοκές που μπορεί να ελαττώσουν την όραση μετεγχειρητικά.

4. Μπορεί να γίνει η επέμβαση με καταστολή της συνείδησης (αναισθησία) αν κάποιος έχει ευαισθησία στους οφθαλμούς ;
Προεγχειρητικά μπορεί να δοθεί αγχολυτικό χάπι. Είναι όμως σημαντικό να μπορεί ο ασθενής να παρακολουθεί τον φωτεινό στόχο που θα του οριστεί, αλλιώς το μετεγχειρητικό αποτέλεσμα δεν θα είναι καλό. Σήμερα τα μηχανήματα που χρησιμοποιούνται διαθέτουν σύστημα παρακολούθησης του οφθαλμού, είναι όμως καλύτερο να συμμετέχει και ο ασθενής.

5. Είναι επώδυνες οι επεμβάσεις ;
Καμία από τις επεμβάσεις δεν είναι επώδυνη. Η αναισθησία γίνεται με ενστάλαξη οφθαλμικών αναισθητικών σταγόνων και είναι πολύ αποτελεσματική. Μετά την Lasik υπάρχει μικρή ενόχληση. Στη P.R.K. χρησιμοποιούνται φακοί επαφής και οφθαλμικές σταγόνες τις πρώτες ημέρες μέχρι να επουλωθεί το επιθήλιο του κερατοειδούς.

6. Μπορούν οι επεμβάσεις να βελτιώσουν την οπτική οξύτητα ;
Με τις επεμβάσεις αυτές προσπαθούμε να πετύχουμε όραση χωρίς γυαλιά ίδια με την προεγχειρητική όραση. Αν προυπάρχει πάθηση που μειώνει την όραση μια διαθλαστική επέμβαση δεν θα βοηθήσει.

7. Μπορούν οι επεμβάσεις να βελτιώσουν την κοντινή όραση ;
Οι επεμβάσεις έχουν σκοπό την διόρθωση της μακρινής όρασης. Μετά την ηλικία των 40 ετών εμφανίζεται η πρεσβυωπία και θα χρειασθούν κοντινά γυαλιά. Ωστόσο μπορεί κάποιος να αφήσει λίγη μυωπία στον ένα οφθαλμό.

8. Τι συμβαίνει με αυτούς που έχουν υψηλές απαιτήσεις από την όραση τους ;
Αυτοί που οδηγούν νύχτα για επαγγελματικούς λόγους μπορεί να ενοχληθούν από μετεγχειρητικά προβλήματα, όπως τα φωτοστέφανα γύρω από τους προβολείς των άλλων αυτοκινήτων ή την μείωση της οπτικής οξύτητας στο ημίφως και μπορεί να είναι καλύτερη η χρήση γυαλιών.

9. Αν κάποιος έχει καταρράκτη μπορεί να υποβληθεί σε διαθλαστικές επεμβάσεις ;

Αν κάποιος έχει καταρράκτη που μειώνει και την όραση είναι σωστότερο να υποβληθεί σε εγχείρηση καταρράκτη και ένθεση φακού μια που εφαρμόζεται και για διαθλαστικούς λόγους.
10. Είναι σωστό κάποιος να επιλέγει την επέμβαση επειδή κάποιοι άλλοι την έχουν κάνει ;
Όποιος επιθυμεί να υποβληθεί σε επέμβαση πρέπει να σκεφτεί τους δικούς του λόγους για τους οποίους θέλει την επέμβαση και να αποφασίσει χωρίς πιέσεις από το περιβάλλον του.

Αναγνώστης Xειλιών

Αναγνώστης χειλιών. Ένα νέο σύστημα ηλεκτρονικής ανάγνωσης χειλιών εξελίσσουν ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ανατολικής Αγγλίας (UEA).

Το σύστημα αυτό θεωρούν ότι μπορεί να βοηθήσει πολύ στην αντιμετώπιση του εγκλήματος,
εφ'όσον θα μπορεί να συλλέξει δεδομένα για την ανάγνωση χειλιών και θα τα χρησιμοποιήσει για τη δημιουργία συστήματος αυτόματης μετατροπής των κινήσεων των χειλιών σε κείμενο, και μάλιστα σε ποικιλία γλωσσών.

Για την υλοποίηση του συστήματος αυτού θα συνεργαστεί το Πανεπιστήμιο της Ανατολικής Αγγλίας (UEA) με το Κέντρο Επεξεργασίας Εικόνας και Λόγου του Πανεπιστημίου Σάρεϊ, το οποίο έχει δημιουργήσει ακριβείς και αξιόπιστους "ιχνηλάτες" προσώπου και χειλιών, και με το Τμήμα Επιστημονικής Ανάπτυξης του υπουργείου Εσωτερικών του Ηνωμένου Βασιλείου, προκειμένου να εξεταστεί η δυνατότητα χρήσης της τεχνολογίας στην καταπολέμηση του εγκλήματος.

Τέλος άλλες πιθανές χρήσεις της τεχνολογίας είναι η εγκατάσταση κάμερας στα κινητά τηλέφωνα ή συστημάτων αναγνώρισης φωνής στους πίνακες οργάνων των αυτοκινήτων.
δειτε το ξενο report απο το Πανεπιστημίου της Ανατολικής Αγγλίας (UEA).

Το πρώτο ενεργειακά αυτόνομο κτίριο στην Ελλάδα

Το πρώτο ενεργειακά αυτόνομο κτίριο στην Ελλάδα

Είναι πολύ πιο πετυχημένο, από αυτό που αρχικά φαντάζεται κάποιος, το όνομα «Προμηθέας Πυρφόρος» που δόθηκε στο πενταώροφο κτίριο των 600 τμ. της οδού Χαρίτων 31 στο Παλαιό Φάληρο, το οποίο συνδυάζοντας μια σειρά από καινοτομίες αποτελεί το πρώτο ενεργειακά αυτόνομο κτίριο σε όλη την Ευρώπη. Διότι, όπως ο φιλεύσπλαχνος Τιτάνας τιμωρήθηκε από τους θεούς γιατί έδωσε τη φωτιά στους ανθρώπους, έτσι και το... ελληνικό κράτος έθεσε τα δικά του εμπόδια στην υλοποίηση του πρωτοποριακού αυτού έργου.

«Όπως συμβαίνει συνήθως, εφαρμόστηκε η... αρχή του παραλόγου», αναφέρει χαρακτηριστικά στην «Κ» ο δρ Βασίλης Μπελεσιώτης, προϊστάμενος του Εργαστηρίου Ηλιακών - Ενεργειακών Συστημάτων του «Δημόκριτου», ενός εκ των φορέων που συμμετείχαν στο ερευνητικό πρόγραμμα της Γενικής Γραμματείας Έρευνας και Τεχνολογίας του υπουργείου Ανάπτυξης (οι άλλοι ήταν το ΕΜΠ, το ΑΠΘ και η εταιρεία Sol Energy Hellas, η οποία στο εν λόγω κτίριο στεγάζει τα γραφεία της). Όπως εξηγεί, ενώ στόχος ήταν να αποδειχθεί ότι η ενεργειακή αυτονόμηση των κτιρίων αποτελεί ρεαλιστική προοπτική -άρα και η απεξάρτηση από τις συμβατικές πηγές ενέργειας, του πετρελαίου και του φυσικού αερίου- το ΥΠΕΧΩΔΕ υποχρέωσε την εταιρεία να προχωρήσει στην εγκατάσταση συστήματος για φυσικό αέριο... «γιατί έτσι λέει ο ΓΟΚ»!

Τίποτα βέβαια δεν μπορεί να μειώσει την ικανοποίηση των επιστημόνων από την ολοκλήρωση ενός έργου που διήρκεσε τέσσερα χρόνια (ολοκληρώθηκε τον περασμένο Μάρτιο). Παρακάτω μπορείτε να δείτε μόνο κάποιες από τις τεχνολογίες που ενσωματώθηκαν στο κτίριο:

— τοποθέτηση επίπεδων ηλιακών συλλεκτών υψηλής απόδοσης, οι οποίοι παράγουν ζεστό νερό που χρησιμοποιείται για θέρμανση και δροσισμό (πρόκειται για διεθνή πατέντα),

- εποχική αποθήκευση θερμότητας σε μη μεταλλικές υπόγειες δεξαμενές, δηλαδή σε δεξαμενές σκυροδέματος με ειδική στεγάνωση και θερμομόνωση,

- ηλιακά υποβοηθούμενη αφύγρανση με στερεά υλικά (ειδική τεχνολογία που ανέπτυξε ο Δημόκριτος)

- αβαθής γεωθερμία, δηλαδή εκμετάλλευση της σταθερής θερμοκρασίας που υπάρχει στο υπέδαφος, χαμηλότερα των των 3 μ., και χρήση για θέρμανση και κλιματισμό.

«Το 95% των ενεργειακών αναγκών του κτιρίου καλύπτονται από ηλιακή ενέργεια και γεωθερμία», σημειώνει στην «Κ» ο πρόεδρος και διευθύνων σύμβουλος της Sol Energy κ. Ηλίας Νομικός. «Το εναπομείναν 5% καλύπτεται κατά 15% από φωτοβολταϊκά και το υπόλοιπο από τη ΔΕΗ». Όσο για το χρόνο απόσβεσης της επένδυσης, υπολογίζεται σε κάτω από 10 χρόνια.

Στην Ελλάδα του ήλιου, οι θερμικοί, ηλιακοί συλλέκτες χρησιμοποιούνται κατά 95% σε ηλιακούς θερμοσίφωνες. «Ακόμα κι έτσι, έχουμε εγκατεστημένα 3 εκατ. τμ. συλλεκτών, από τα οποία γίνεται εξοικονόμηση 2.000 MW ενέργειας, τα οποία με τη σειρά τους υποκαθιστούν δύο θερμοηλεκτρικούς σταθμούς μεγέθους Μεγαλόπολης!», λέει ο κ. Μπελεσιώτης. «Εξοικονομούνται ετησίως 265.000 τόνοι πετρελαίου και 800.000 τόνοι διοξειδίου του άνθρακα! Φανταστείτε τι θα γινόταν εάν υπήρχαν κίνητρα ή αν κυρίως το ΥΠΕΧΩΔΕ δεν έβαζε διάφορα εμπόδια». Για του λόγου το αληθές; Στο ισχύον κανονιστικό πλαίσιο υπάρχει πρόβλεψη μόνο για ηλιακούς θερμοσίφωνες και σε κάθε περίπτωση η εγκατάσταση δεν θα πρέπει να ξεπερνά το ύψος του δώματος. Αυτομάτως, ένα κεντρικό σύστημα όπως του «Προμηθέα» τίθεται... εκτός νόμου.

Πυρηνική σύντηξη

Πυρηνική σύντηξη

Στο εγγύς μέλλον θα έχουμε μια αστείρευτη και αβλαβή για το περιβάλλον πηγή ενέργειας.

Τι είναι;

Εδώ και 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια ο Ήλιος μάς παρέχει την ευεργετική ακτινοβολία του. Όμως ποιο αιώνιο καύσιμο είναι η πηγή της ενέργειάς του; Μόλις στις αρχές του 20ού αιώνα η επιστήμη έδωσε την απάντηση σ' αυτό το ερώτημα. Ο Ήλιος, όπως και όλα τα αστέρια, χρησιμοποιεί πυρηνικά καύσιμα, προσφεύγει δηλαδή σε πυρηνικές αντιδράσεις κατά τη διάρκεια των οποίων η μάζα του μετατρέπεται σε ενέργεια, όπως προβλέπει η Θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν: E = m.c². Αυτή η διεργασία ονομάζεται θερμοπυρηνική σύντηξη.

Η πολύ μεγάλη πίεση και θερμοκρασία που επικρατούν στον Ήλιο κάνουν εφικτές τις αντιδράσεις σύντηξης. Η πίεση ανέρχεται στα 300 εκατομμύρια ατμόσφαιρες και η θερμοκρασία στους 14 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Σε τέτοιες συνθήκες δύο πρωτόνια -άτομα υδρογόνου χωρίς ηλεκτρόνια- συντήκονται και δημιουργούν το δευτέριο, ισότοπο του υδρογόνου. Στη συνέχεια το δευτέριο συντήκεται μ' ένα άλλο πρωτόνιο και δημιουργούν ήλιο-3, τον πυρήνα ισοτόπου του ηλίου. Τέλος, δύο άτομα ηλίου-3 συντήκονται με τη σειρά τους και σχηματίζουν ένα άτομο ηλίου-4.

Πώς γίνεται

Για να επιτευχθεί η ελεγχόμενη σύντηξη πάνω στη Γη πρέπει πρώτα να δημιουργήσουμε συνθήκες ανάλογες μ' εκείνες του Ήλιου. Οι ερευνητές πρότειναν διάφορους αντιδραστήρες σύντηξης. Στο εσωτερικό τους ένα αεριώδες νέφος από ισότοπα, το πλάσμα, θερμαίνεται σε θερμοκρασίες πάνω από 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, ώστε τα ισότοπα να συντήκονται. Εδώ η απαιτούμενη θερμοκρασία είναι πολλαπλάσια της ηλιακής, γιατί δεν έχουμε τη δυνατότητα να δημιουργήσουμε συνθήκες πίεσης ανάλογες μ' εκείνες που επικρατούν στον Ήλιο. Πρόκειται για το μεγαλύτερο τεχνικό πρόβλημα. Πράγματι, η ανάπτυξη τόσο υψηλών θερμοκρασιών και η συμπύκνωση του θερμού πλάσματος στα όρια ενός γήινου αντιδραστήρα δεν αποτελεί υπόθεση ρουτίνας.

Η πυρηνική σύντηξη στη Γη αποτελεί ζητούμενο για πολλούς ερευνητές τα τελευταία πενήντα χρόνια. Αν το επιτύχουν το όφελος θα είναι διπλό. Αφενός θα αποκτήσουμε μια αστείρευτη πηγή ενέργειας που θα παράγεται από το πιο άφθονο στοιχείο της φύσης, το νερό, αφετέρου θα απαλλαγούμε από τα ορυκτά καύσιμα και τους ρύπους που εκπέμπονται από τη χρήση τους. Γι' αυτό η πυρηνική σύντηξη είναι καθαρή πηγή ενέργειας.

Η κατάσταση σήμερα

Πολύ υψηλές θερμοκρασίες, μεγάλη πυκνότητα και μεγάλο χρονικό διάστημα συντήρησης του πλάσματος. Αυτή είναι θεωρητικά η συνταγή για την ελεγχόμενη διαδικασία θερμοπυρηνικής σύντηξης. Εκείνο που ταλανίζει τους ειδικούς είναι το "ελεγχόμενη". Αντίθετα, μη ελεγχόμενες πυρηνικές συντήξεις έχουν πραγματοποιηθεί επιτυχώς με τις βόμβες υδρογόνου, όμως μόνο αν η σύντηξη είναι ελεγχόμενη μπορεί να καταστεί εκμεταλλεύσιμη πηγή ενέργειας.

Η πρώτη μηχανή σύντηξης

κατασκευάστηκε το 1968 στην πρώην Σοβιετική Ένωση. Ονομάστηκε Τόκαμακ (Tokamak) κι έμοιαζε με χοντρή ατσάλινη σαμπρέλα. Ο τοροειδής, στρογγυλός θάλαμος εξωτερικά ήταν καλυμμένος με χοντρό σύρμα οι απολήξεις του οποίου συνδέονταν με μια γεννήτρια ηλεκτρικού ρεύματος. Η ροή του ρεύματος μέσα απ' αυτή την περιέλιξη δημιουργούσε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο που εμπόδιζε το καυτό πλάσμα να πλησιάσει τα ατσάλινα τοιχώματα της σαμπρέλας. Η πρώτη συσκευή προκάλεσε έναν ακόμα ψυχροπολεμικό ανταγωνισμό ανάμεσα σε Δύση και Ανατολή. Σύντομα κατασκευάστηκαν το TFTR (Δοκιμαστικός Αντιδραστήρας Σύντηξης) στις ΗΠΑ και αργότερα ο JET (Τοροειδές της Ενωμένης Ευρώπης) στην Αγγλία, δύο γιγάντειες, εξελιγμένες παραλλαγές του σοβιετικού Τόκαμακ. "Όλες οι μηχανές σύντηξης βελτίωσαν σημαντικά τις μεθόδους χειραγώγησης του πλάσματος. Η ελεγχόμενη πυρηνική σύντηξη δεν ήταν τελικά άπιαστο όνειρο αλλά ρεαλιστική προοπτική" εξηγεί ο δρ Αντρέας Θεοφίλου, μέλος της Εκτελεστικής Επιτροπής του Εργαστηρίου JET της Ευρωπαϊκής Ένωσης και διευθυντής ερευνών στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών "Δημόκριτος".

Ο πυρετός της σύντηξης συνεχίζεται αδιάκοπα μέχρι σήμερα. Ερευνητές από κάθε γωνιά του κόσμου προσπαθούν να κατασκευάσουν σύγχρονους αντιδραστήρες που θα καταστήσουν την πυρηνική σύντηξη εφικτή και εμπορικά εκμεταλλεύσιμη. Πρόσφατη εξέλιξη είναι οι μηχανές αδρανειακής συγκράτησης πλάσματος. Σ' αυτές το δευτέριο και το τρίτιο βρίσκονται μέσα σε μια κάψουλα και βομβαρδίζονται ακατάπαυστα από μια δέσμη επιταχυνόμενων σωματιδίων ή από μια δέσμη ακτίνων λέιζερ. Πρωτοπόρο ίδρυμα είναι το Εργαστήριο Λόρενς Λίβερμορ, στην Καλιφόρνια, και το γαλλικό πρόγραμμα Laser Megajoule, στην Ευρώπη. Μέσα σε κλάσματα δευτερολέπτου η πυκνότητα του υλικού στην κάψουλα αυξάνεται κατά 10.000 φορές, επιτρέποντας την ανάφλεξη του υλικού και τη σύντηξη των πυρήνων. Το πρόβλημα είναι ότι αυτή η αντίδραση σβήνει σχεδόν αμέσως και δεν καταφέρνει να αυτοσυντηρηθεί. Ένα άλλο ενδιαφέρον ερευνητικό πρόγραμμα είναι οι λεγόμενες Μηχανές-Ζ, οι οποίες δοκιμάζονται στο Εργαστήριο Σάντια του Νέου Μεξικού. Εκεί οι ερευνητές ελπίζουν να επιτύχουν τη σύντηξη χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρική ώση μεγέθους πενήντα χιλιάδων δισεκατομμυρίων Βατ, η οποία διατρέχει έναν αγωγό σχήματος Ζ και καταλήγει σ' ένα μεταλλικό θάλαμο μέσα στον οποίο βρίσκεται το πλάσμα.

Πόσο ακίνδυνη είναι;

Η ελεγχόμενη σύντηξη είναι η καλή όψη των πυρηνικών αντιδράσεων. Η καθαυτή αντίδραση σύντηξης δεν αφήνει ραδιενεργά κατάλοιπα, αν και το τρίτιο είναι ραδιενεργός μορφή του υδρογόνου. Επίσης ένας αντιδραστήρας σύντηξης δεν μπορεί να υποστεί τήξη. Η ποσότητα καύσιμου υλικού είναι τόσο μικρή, ώστε σύντομα εξαντλείται. Επιπλέον η αντίδραση σύντηξης είναι τόσο δύσκολο να συντηρηθεί, ώστε οποιαδήποτε βλάβη ή ατύχημα στον αντιδραστήρα θα τη σταματούσε ακαριαία. Τέλος, στην περίπτωση διαφυγής του τριτίου αυτό ανεβαίνει αμέσως στα ψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας.

Βασικό πρόβλημα είναι η μεγάλη ροή νετρονίων που παράγονται ως προϊόν κάθε αντίδρασης σύντηξης. Aυτά καθιστούν με το πέρασμα του χρόνου ραδιενεργά τα εσωτερικά τοιχώματα του αντιδραστήρα. Η μεγαλύτερη πρόκληση όμως για τους επιστήμονες είναι το πώς θα ελέγξουν αποτελεσματικά τις τεράστιες θερμοκρασίες που αναπτύσσονται μέσα στους αντιδραστήρες.

Οι μηχανές

Υπάρχουν πολυάριθμοι αντιδραστήρες σύντηξης σ' ολόκληρο τον πλανήτη. Οι σημαντικότεροι είναι οι εξής:

TFTR (Tokomak Fusion Test Reactor)

Ήταν ενεργός μέχρι το 1977 στο Εργαστήριο Πλάσματος του Πρίνστον, στις ΗΠΑ. Έδωσε τη μέγιστη θερμοκρασία που μια μηχανή Τόκαμακ μπόρεσε ποτέ να παραγάγει: 510 εκατομμύρια βαθμούς.

NSTX (National Spherical Torus Experiment)

Ο διάδοχος του TFTR. Ήταν ένας μεγάλος αντιδραστήρας ικανός να επιτύχει υψηλή πυκνότητα πλάσματος με σχετικά μικρά μαγνητικά πεδία.

ALCATOR C-Mod

Βρίσκεται στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) των ΗΠΑ. Πρόκειται για μηχανή μαγνητικής συγκράτησης που μελετά τη συμπεριφορά του πλάσματος με υψηλές πυκνότητες σωματιδίων.

TCV (Tokamak Configuration Variable)

Λειτουργεί από το 1992 στο Κέντρο Ερευνών Φυσικής του Πλάσματος, στην Ελβετία, και μελετά τη δυνατότητα θέρμανσης του πλάσματος με μικροκύματα.

DIII-D

Ιδιοκτησία της General Atomics, στο Σαν Ντιέγκο των ΗΠΑ. Είναι το μεγαλύτερο εν ενεργεία Τόκαμακ στις ΗΠΑ. Πέτυχε αξιοσημείωτη σταθεροποίηση του πλάσματος.

ASDEX U (Axially Symmetric Divertor Experiment Upgrade)

Βρίσκεται στη Γερμανία και σκοπός του είναι να διερευνήσει τα προβλήματα ενός μελλοντικού εμπορεύσιμου αντιδραστήρα.

JET (Joint European Torus)

Το μεγάλο Κοινό Ευρωπαϊκό Τοροειδές, στην Αγγλία. Έχει διάμετρο 15 μ. και ύψος 12 μ. Έχουν πραγματοποιηθεί πολλά σημαντικά πειράματα κι έχει επιτύχει θερμοκρασία 300 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.

JT 60

Λειτουργεί από το 1985 στην Ιαπωνία. Μελετά τη συμπεριφορά του πλάσματος δευτερίου-τριτίου.

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)

Το πιο φιλόδοξο μέχρι σήμερα διεθνές πρόγραμμα. Συμμετέχουν η Ευρωπαϊκή Ένωση, η Ιαπωνία, ο Καναδάς και η Ρωσία. Σκοπός της υπερμεγέθους μηχανής είναι να επιτύχει μια αυτοσυντηρούμενη σύντηξη. Θα ολοκληρωθεί σε τριάντα χρόνια.

Το μέλλον

Οι μελλοντικές προοπτικές εκμετάλλευσης της ελεγχόμενης πυρηνικής σύντηξης φαίνεται να εξαρτώνται από την επιτυχία του προγράμματος του Διεθνούς Θερμοπυρηνικού Πειραματικού Αντιδραστήρα ή ITER (βλ. πλαίσιο 6). Ο πρώτος κύκλος των εργασιών του προγράμματος ολοκληρώθηκε επιτυχώς το 1997, όμως ο προϋπολογισμός για τα επόμενα βήματα ήταν οχτώ δισεκατομμύρια δολάρια, υπερβολικός δεδομένης της παγκόσμιας οικονομικής ύφεσης. Οι υπεύθυνοι έκαναν μια πιο μετριοπαθή πρόταση, μειώνοντας το κόστος περίπου 50%.

Ο σχεδιασμός του από μηχανολογικής άποψης ολοκληρώθηκε το 2001. Η Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας ανακοίνωσε ότι ο αντιδραστήρας θα είναι σε θέση να παραγάγει ισχύ 500 μεγαβάτ για μερικές εκατοντάδες δευτερόλεπτα. Το ITER θα αποτελέσει τον οδηγό για την κατασκευή ενός πειραματικού κέντρου παραγωγής μεγάλων ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας. Δυσεπίλυτο παραμένει το πρόβλημα επιλογής του τόπου κατασκευής των εγκαταστάσεων. Μέχρι στιγμής έχουν θέσει υποψηφιότητα ο Καναδάς, η Ιαπωνία, η Γαλλία και η Ισπανία. Ωστόσο η χώρα που θα επιλεγεί για την κατασκευή του ITER οφείλει να αναλάβει τουλάχιστον τα μισά έξοδα για την αποπεράτωση του αντιδραστήρα.