Fusion '101' - چرا برای تغییرات آب و هوا و بالن های آب و هوایی مهم است؟

بعضی چیزها در علم فقط جالب هستند. برخی دیگر جالب هستند و به طور بالقوه زندگی را تغییر می دهند. این هفته، وزارت انرژی ایالات متحده اعلام کرد که یکی از آزمایشگاه های آن، آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور (LLNL) به چیزی به نام احتراق همجوشی دست یافته است. بیایید به معنای آن و چرایی اهمیت آن برای تغییرات اقلیمی باشیم.

گروه انرژی اطلاعیه مطبوعاتی گفت: "در 5 دسامبر، تیمی در تاسیسات احتراق ملی LLNL (NIF) اولین آزمایش همجوشی کنترل شده در تاریخ را برای رسیدن به این نقطه عطف، که به عنوان نقطه سر به سر انرژی علمی نیز شناخته می شود، انجام دادند، به این معنی که انرژی بیشتری از همجوشی نسبت به انرژی لیزری که برای آن استفاده می شود تولید می کند. آن را بران." همجوشی همان فرآیندی است که توسط خورشید انرژی تولید می کند. برای دهه‌ها، دانشمندان به دنبال بازتولید این مکانیسم در آزمایشگاه‌ها بودند، اما دست نیافتنی بود. دکتر آراتی پرابهاکار، مشاور ارشد رئیس‌جمهور در امور علم و فناوری و مدیر دفتر سیاست‌گذاری علم و فناوری کاخ سفید خاطرنشان کرد: «ما بیش از یک قرن است که درک نظری از همجوشی داشته‌ایم، اما سفر از دانستن به انجام می‌تواند باشد. طولانی و سخت نقطه عطف امروز نشان می دهد که ما با پشتکار چه کاری می توانیم انجام دهیم.»

پس چرا این موضوع برای تغییرات آب و هوایی اهمیت دارد؟ همجوشی زمانی اتفاق می‌افتد که دو هسته سبک‌تر (در این مورد هیدروژن) با هم ترکیب شوند تا یک هسته سنگین‌تر (مانند هلیوم) تولید شود. در طی این فرآیند، مقدار قابل توجهی انرژی پاک آزاد می شود. بیانیه مطبوعاتی وزارت انرژی ادامه داد: «این دستاورد تاریخی، اولین در نوع خود، قابلیت بی‌سابقه‌ای را برای حمایت از برنامه نظارت بر انبار NNSA ارائه می‌کند و بینش ارزشمندی را در مورد چشم‌انداز انرژی همجوشی پاک، که یک بازی است، ارائه می‌کند. تغییر برای تلاش‌ها برای دستیابی به هدف پرزیدنت بایدن برای اقتصاد کربن خالص صفر.»

این اعلامیه یک تغییر بازی برای جوامع علم، فناوری و مهندسی است. با این حال، کالیبره کردن انتظارات مهم است. ما هنوز احتمالاً سال‌ها تا دهه‌ها از تقلید از نیروی خورشید در مقیاس‌هایی که به اندازه کافی بزرگ نیازهای انرژی فعلی را تأمین می‌کنند فاصله داریم. این آزمایش به اندازه کافی انرژی خالص به دست آمده را تولید کرد جوش چند گالن آب، اما این نکته هیجان انگیز نیست. نکته این است که انرژی بیشتری به عنوان خروجی نسبت به انرژی تحویل داده شده به عنوان ورودی تولید می شود. به خاطر داشته باشید که اولین هواپیما یک بوئینگ دریم لاینر نبود و اولین تلفن های همراه برای بلند کردن نیاز به یک تمرین کوچک داشتند.

با این حال، تصور یک اقتصاد انرژی که عاری از انتشار گازهای گلخانه ای، آلودگی هوا یا زباله های رادیواکتیو باشد، بسیار جذاب و امیدوارکننده است. منبع سوخت برای همجوشی هیدروژن است. هیدروژن بسیار فراوان است. با خواندن این مطلب، ممکن است بپرسید که گداخت با شکافت در نیروگاه های هسته ای چه تفاوتی دارد. این سایت آژانس بین المللی انرژی اتمی می گوید: «شکافت یک عنصر سنگین (با عدد جرم اتمی بالا) را به قطعات تقسیم می کند. در حالی که همجوشی دو عنصر سبک (با عدد جرم اتمی کم) را به هم می پیوندد و عنصر سنگین تری را تشکیل می دهد. هر دو فرآیند انرژی آزاد می کنند، اما همجوشی زباله های رادیواکتیو تولید نمی کند. هلیوم بی اثر تولید می کند (که البته می توان از آن در بالن های هواشناسی استفاده کرد). همجوشی همچنین واکنش‌های زنجیره‌ای را که از ویژگی‌های سوانح هسته‌ای است، تولید نمی‌کند و برای تولید سلاح نیز واقعاً قابل دوام نیست.

شاید اکنون متوجه شوید که چرا دانشمندان گیج هستند.