بسیاری از مردم می دانند که یکی از دلایل و شرایط وجود حیات در زمین فاصله مناسب از خورشید است که به ما نور و گرما می دهد. بعداً، مردم دریافتند که خورشید می تواند انرژی ارائه دهد، بنابراین ما شروع به استفاده از انرژی خورشیدی کردیم، اما این با سرعت توسعه بشر مطابقت نداشت، بنابراین ما نیز می خواهیم "خورشید مصنوعی" خود را داشته باشیم.
"خورشید مصنوعی" در واقع به دستگاه واکنش همجوشی هسته ای اشاره دارد. همجوشی هسته ای شامل اتم هایی با جرم های کوچکتر مانند ایزوتوپ های هیدروژن، دوتریوم و تریتیوم است که باعث می شود دو هسته با هم برخورد کنند و در دمای بسیار بالا پلیمریزه شوند و جرم سنگین تری تولید کنند. هسته معمولاً ایزوتوپ هلیوم است. انرژی عظیمی که در طول واکنش تولید می شود، همان واکنش هایی است که در داخل ستارگانی مانند خورشید رخ می دهد، بنابراین دستگاه واکنش همجوشی هسته ای را «خورشید مصنوعی» می نامند.
▲تصویر از: @探秘
در حال حاضر استفاده از انرژی هسته ای تقریبا همیشه به شکل شکافت هسته ای است، اگر می خواهید از انرژی هسته ای به طور پایدار و کارآمد استفاده کنید، تغییرات تجمع هسته ای ارزش امتحان را دارد. چندی پیش، Commonwealth Fusion Systems (CFS)، یک شرکت تحقیقاتی گداخت هسته ای که توسط بیل گیتس، گوگل و بسیاری از شرکت های سهام خصوصی سرمایه گذاری شده بود، شروع به ساخت حدود 47 هکتار از راکتورهای همجوشی کرده است.
اگرچه اطلاعات دقیق زیادی از طراحی دستگاه و برنامه های خاص این راکتور همجوشی وجود ندارد، اما نشان می دهد که مردم گام دیگری در جهت استفاده موفق از همجوشی هسته ای برداشته اند.
▲ تصویر از: فناوری سینا
در واقع، توسعه تاریخ بشر همیشه از تغییرات در استفاده از انرژی جدایی ناپذیر است.در چند قرن گذشته، سوخت های فسیلی که ما از پوسته زمین به دست می آوریم، الکتریسیته تولید کرده اند، و هر چیزی که به سرعت پس از آن توسعه یافته است.
▲ تصویر از: سینا
با این حال، در حالی که سوخت‌های فسیلی و دیگر منابع انرژی تجدید ناپذیر، امکانات بی‌شماری را برای ما به ارمغان آورده‌اند، دود وزش‌آلود و مشکلات زیست‌محیطی بسیاری را نیز به همراه داشته‌اند. اگر می‌خواهیم این مشکلات را حل کنیم و انسان‌ها را قادر به ادامه رشد در سیاره آبی کنیم، جستجو برای انرژی جدید ضروری است.
انرژی خورشیدی و همچنین انرژی باد، انرژی آب، بیوانرژی و سایر منابع انرژی پاک تجدیدپذیر، آلودگی کمی دارند و می‌توانند خود به خود احیا شوند، اما در شرایط طبیعی محدود می‌شوند، بنابراین، میزان استفاده از این انرژی‌ها نیاز به بهبود دارد.
▲تصویر از: سوهو
در مقایسه با این منابع انرژی، بسیاری از مردم انرژی هسته ای را ترجیح می دهند: استفاده از انرژی هسته ای برای تولید برق دارای آلودگی کمتر، تراکم انرژی بالا و راندمان استفاده بالاتر است. در حال حاضر، بسیاری از کشورها نیروگاه های هسته ای دارند، اما تقریباً همه آنها از واکنش زنجیره ای راکتورهای شکافت هسته ای برای تولید انرژی استفاده می کنند. چگونه می توان با مواد رادیواکتیو موجود در راکتور و گرمای بیش از حد اتلاف تولید شده در طی فرآیند واکنش و آلودگی حرارتی ناشی از آن برخورد کرد؟حوادث متعدد نیروگاه هسته ای که تاکنون رخ داده است کافی است نشان دهد که این نیز مشکلی است که قابل حل نیست. نادیده گرفته شده است.
▲نیروگاه هسته ای ایران در ژاپن، تصویر از: CCTV.com
بنابراین، مردم در مسیر کشف منابع جدید انرژی، امید خود را به گداخت هسته ای با استفاده بهتر معطوف کرده اند. اولاً، در مقایسه با شکافت هسته‌ای، می‌تواند مقدار زیادی انرژی در طی واکنش آزاد کند و انرژی تولید شده توسط همجوشی هسته‌ای چندین برابر شکافت هسته‌ای است. ثانیاً، زباله های تولید شده توسط گداخت هسته ای باید بهتر از زباله ها و آلودگی های تولید شده توسط شکافت هسته ای درمان شوند. علاوه بر این، مواد خام مورد نیاز برای همجوشی هسته ای (معمولا ایزوتوپ های هیدروژن دوتریوم و تریتیوم) در آب دریا به وفور یافت می شود و مواد خام را می توان با پردازش مواد مبتنی بر لیتیوم به دست آورد.
اگرچه اثر همجوشی هسته ای خوب است، برای تکمیل همجوشی هسته ای قابل کنترل، چندین شرایط بسیار دشوار باید برآورده شود: دمای هسته راکتور باید حداقل به 150 میلیون درجه برسد؛ پلاسمای درگیر در واکنش باید چگالی کافی داشته باشد؛ همجوشی. واکنش باید برای مدت زمان کافی نگهداری شود. از دهه 1950، دانشمندان شروع به مطالعه دستگاه های واکنشی کردند که می توانند به این شرایط دست یابند.
در حال حاضر، عملی ترین دستگاه واکنش همجوشی هسته ای قابل کنترل، توکامک ابررسانا است که یک ظرف حلقوی است که از محصور شدن مغناطیسی برای دستیابی به همجوشی هسته ای کنترل شده استفاده می کند، مانند پروژه بین المللی راکتور آزمایشی حرارتی هسته ای (ITER) استفاده از این دستگاه است. که در سال 2020 رسما وارد مرحله نصب نهایی شده است. دستگاه‌های SPARC که توسط شرکت‌های CFS که توسط بیل گیتس و گوگل سرمایه‌گذاری شده‌اند، نیز بر اساس توکامک طراحی شده‌اند.
▲تصویر از: شبکه خارج از کشور
علاوه بر این، دستاوردهای کشور من در زمینه همجوشی هسته ای قابل دست کم نیست. دستگاه آزمایشی همجوشی هسته ای توکاماک (EAST) که در موسسه علوم مواد هفی، آکادمی علوم چین واقع شده است، به نام "هایپرلوپ شرقی" شناخته می شود، در 28 می 2021 یک رکورد جهانی جدید ثبت کرد و به رکورد جدیدی دست یافت. رکورد جهانی تکرار عملیات پلاسما در دمای 120 میلیون درجه سانتیگراد به مدت 101 ثانیه و 160 میلیون درجه سانتیگراد به مدت 20 ثانیه.
▲تصویر از: @中科院之声
اگرچه مردم ایده خوبی از همجوشی هسته ای دارند، اما هنوز مشکلات زیادی وجود دارد. دانشمندان زیادی در سراسر جهان روی آن کار می کنند. اگر بتوان آن را با موفقیت محقق کرد، تا حدی بشریت تمام نشدنی خواهد بود. در آن زمان، "بیگ بنگ فناوری" توصیف شده در "سه بدن"، اکتشافات مردم به اعماق کیهان می رود، و شاید دیگر خیالی نباشد.
#به دنبال کردن حساب رسمی وی چت Aifaner خوش آمدید: Aifaner (شناسه WeChat: ifanr)، در اسرع وقت مطالب هیجان انگیزتری در اختیار شما قرار خواهد گرفت.
