پیشرفت در زمینه همجوشی هسته ای

ماه گذشته تاسیسات احتراق ملی در آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور (LLNL) در کالیفرنیا اعلام کرد یک پیشرفت قابل توجه در تحقیقات گداخت هسته ای. از آن زمان، تعدادی از مردم از من پرسیدند که این پیشرفت واقعاً به چه معناست.

ابتدا اجازه دهید برخی از اصول همجوشی هسته ای را مورد بحث قرار دهیم. نیروگاه های هسته ای امروزی مبتنی بر شکافت هسته ای هستند که عبارت است از تقسیم یک ایزوتوپ سنگین مانند اورانیوم 235 به دو ایزوتوپ کوچکتر. (ایزوتوپ ها فقط اشکال مختلف یک عنصر هستند).

به زبان ساده، شکافت هسته ای مانند شلیک یک گلوله کوچک به مرکز ایزوتوپ است که باعث ناپایدار شدن و شکافتن آن می شود. هنگامی که شکافته می شود، مقدار زیادی انرژی آزاد می کند (جرم و انرژی با معادله معروف انیشتین E = Mc مرتبط هستند.²). سپس آن انرژی می تواند به برق تبدیل شود.

با این حال، یکی از اعتراضات اولیه به شکافت هسته ای این است که محصولات جانبی شکافت بسیار پرتوزا هستند و بسیاری از آنها عمر طولانی دارند. به عبارت دیگر، آنها خطری برای زندگی دارند مگر اینکه به درستی با آنها برخورد شود. این محصولات جانبی رادیواکتیو دلیل مخالفت برخی با انرژی هسته ای است.

همجوشی هسته ای، که منبع نیرو برای ستارگانی مانند خورشید ماست، متفاوت است. با همجوشی، شما ایزوتوپ‌های کوچک‌تر را مجبور به ایجاد ایزوتوپ‌های بزرگ‌تر می‌کنید. به طور معمول این شامل ترکیب ایزوتوپ های هیدروژن - کوچکترین عنصر - برای تشکیل هلیوم است. این واکنش حتی انرژی بیشتری نسبت به واکنش شکافت آزاد می کند، اما مهمتر از آن هیچ محصول جانبی رادیواکتیو بلندمدتی تولید نمی کند. به همین دلیل است که گداخت هسته ای اغلب به عنوان جام مقدس تولید انرژی نامیده می شود.

خب، مشکل چیست؟ آن ایزوتوپ های کوچک هیدروژن در برابر همجوشی بسیار مقاوم هستند. فشار فوق العاده و دماهای بالا (همانطور که در خورشید وجود دارد) لازم است تا آنها را وادار به ذوب شدن کند. این با شکافت هسته ای که نسبتاً آسان انجام می شود بسیار متفاوت است. بنابراین، اگرچه همجوشی در سلاح‌های هسته‌ای قابل دستیابی است، اما محققان دهه‌ها تلاش کرده‌اند تا یک واکنش همجوشی کنترل‌شده ایجاد کنند که بتواند برای تولید انرژی استفاده شود.

در طول سال ها، "پیشرفت های" بسیاری اعلام شده است. چیزی که ماه گذشته اعلام شد این بود که برای اولین بار، دانشمندان از فرآیند همجوشی انرژی بیشتری نسبت به آنچه که باید صرف می‌کردند، دریافت کردند.

بنابراین، این یک پیشرفت قابل توجه است. اما چقدر به توسعه راکتورهای همجوشی تجاری نزدیک هستیم؟

در اینجا قیاسی است که من برای قرار دادن آن در متن استفاده کرده ام. نقاط عطف بسیاری در مسیر سفرهای تجاری هواپیمایی وجود داشت. برادران رایت اولین پرواز موفق موتوری در تاریخ را در دسامبر 1903 انجام دادند. 16 سال دیگر تا اولین پرواز ماوراء اقیانوس اطلس باقی می ماند. اما، اولین هواپیمای تجاری تجاری موفق، بوئینگ 707 تا سال 1958 معرفی نشد.

شوخی طولانی مدت همیشه این بوده است که همجوشی هسته ای تجاری 30 سال دیگر است. در واقع، این بدان معناست که ما هنوز نمی‌توانیم مسیر کامل رسیدن به آنجا را ببینیم. پیشرفت اخیر قطعا نقطه عطفی در مسیر همجوشی هسته ای تجاری است. اما ممکن است هنوز 30 سال با تحقق تجاری همجوشی هسته ای فاصله داشته باشیم.