الهام از خورشید برای تولید انرژی

به گزارش مجله خبری نگار/همشهری: انرژی، موتور اقتصاد جهانی است و سوخت‌های فسیلی بیشترین سهم را در تامین انرژی دارند. با این حال، انتشار کربن از سوخت‌های فسیلی، نه‌تن‌ها وضعیت اقلیمی را تحت‌الشعاع خود قرار داده، بلکه برای انسان نیز بحران وجودی ایجاد کرده است. در چنین شرایطی استفاده از انرژی هسته‌ای می‌تواند تا حد زیادی به رواج انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر کمک کند و جهان را از شر گاز‌های گلخانه‌ای نجات بدهد. ایجاد رآکتور‌های همجوشی هسته‌ای، بزرگ‌ترین قدم در این مسیر است و بسیاری از کشور‌ها به سمت آن حرکت کرده یا در حال حرکت هستند.

همجوشی هسته‌ای چیست؟

همجوشی هسته‌ای در واقع به فرایندی گفته می‌شود که طی آن ۲ یا چند هسته اتم با یکدیگر ترکیب می‌شوند و هسته‌ای بزرگ‌تر و پرانرژی‌تر را تشکیل می‌دهند. این فرایند معمولاً در شرایط دما و فشار بسیار بالا اتفاق می‌افتد. همجوشی هسته‌ای، فرایند اصلی تولید انرژی در ستاره‌هایی مانند خورشید است. در زمینه انرژی، همجوشی هسته‌ای همچنین در تکنولوژی نیروگاه‌های هسته‌ای به‌کار می‌رود.

در نیروگاه‌ها، هسته‌های سنگین‌تر معمولاً ایزوتوپ‌های اورانیوم یا پلاسمای هیدروژن هستند که تحت شرایط خاصی مانند دما و فشار بالا قرار می‌گیرند و انرژی زیادی را در اثر همجوشی تولید می‌کنند. این انرژی در اشکال مختلف مانند حرارت یا نور، در نهایت به تولید برق می‌انجامد. نکته بسیار مثبت این است که همجوشی هسته‌ای نه‌تن‌ها هیچ خطری ندارد بلکه زباله‌های رادیواکتیو بسیار کمتری نسبت به نیروگاه‌های فعلی تولید می‌کند؛ بنابراین فرایند هسته‌ای از بهترین راه‌ها برای تولید انرژی پاک و مقابله با گرمایش جهانی است. البته فرایند همجوشی هسته‌ای با شکافت هسته‌ای متفاوت است. نیروگاه‌های هسته‌ای با جدا کردن اتم‌ها از یکدیگر کار می‌کنند، اما در فرایند همجوشی، آن‌ها به همدیگر می‌پیوندند.

کشور‌های پیشرو

ژاپن چند روز گذشته از بزرگ‌ترین رآکتور همجوشی هسته‌ای جهان رونمایی کرد. این رآکتور که به‌طور آزمایشی شروع به‌کار کرده است، می‌تواند به توسعه منابع تجدیدپذیر انرژی کمک کند. رآکتور ژاپنی JT-۶۰SA نام دارد و هدف از آن بررسی امکان همجوشی به‌عنوان یک منبع انرژی بدون کربن در فرایندی ایمن‌تر از رآکتور‌های فعلی است. طراحی این رآکتور به شکلی است که پلاسمای داخل «توکامک» را تا دمای ۲۰۰میلیون درجه سانتی‌گراد گرم می‌کند. توکامک نام دستگاهی است که کار آن، محصورسازی پلاسما و در ادامه پایداری آن بر مبنای محصورسازی مغناطیسی است. این رآکتور با همکاری اتحادیه اروپا ساخته شده است و پیش از این، فرانسه مونتاژ پروژه همجوشی هسته‌ای را آغاز کرده بود. ۱۰ کشور برتر در زمینه همجوشی انرژی هسته‌ای به‌ترتیب آمریکا، ژاپن، چین، آلمان، کانادا، فرانسه، انگلیس، ایتالیا، روسیه و استرالیا هستند.

اولین انفجار آزمایشی

سال گذشته بود که برای نخستین‌بار، دانشمندان آمریکایی موفق شدند انرژی بیشتری از همجوشی نسبت به انرژی لیزری که در آزمایش‌ها برای نیرو دادن استفاده می‌کردند، تولید کنند. به‌اصطلاح بهره خالص انرژی نقطه عطفی در تلاش چند دهه‌ای برای تأمین انرژی پاک و بی‌حد و حصر از همجوشی هسته‌ای است. در سال۱۹۵۲ نخستین انفجار آزمایشی گرماهسته‌ای باعث آزاد شدن مقدار زیادی انرژی کنترل‌نشده است. این آزمایش نشان داده که اگر دمای یک گاز متشکل از ذرات باردار - پلاسما - با چگالی بالا تا حد ۵۰میلیون درجه کلوین افزایش یابد، باعث ایجاد واکنش همجوشی هسته‌ای در گاز یونیده می‌شود. پس از انفجار موفقیت‌آمیز بمب هیدروژنی، جست‌وجو برای آزاد کردن کنترل شده انرژی همجوشی شروع شده است.

بمب هیدروژنی چیست؟

بمب هیدروژنی نوعی بمب هسته‌ای است که در وهله اول انرژی آن از طریق فرایند شکافت هسته‌ای تأمین و گرما و فشار ناشی از این انفجار باعث شروع فرایند همجوشی هسته‌ای می‌شود. به همین دلیل بمب‌های هیدروژنی که با نام سلاح گرماهسته‌ای شناخته می‌شوند نیز انرژی بسیار بیشتری از بمب‌های هسته‌ای تک‌مرحله‌ای آزاد می‌کنند. این بمب‌ها به این دلیل، به «بمب هیدروژنی» معروف شده‌اند که فرایند همجوشی هسته‌ای در آن‌ها با استفاده از هیدروژن انجام می‌شود.