جریان حضور 30ثانیه‌ای خورشید روی زمین چیست؟
دانشمندان امیدوارند این راکتور بتواند به طور بالقوه منبع قدرتمندی از انرژی پاک را فراهم کند. در جریان هم‌جوشی، بر عکس شکافت هسته ای، هیچ گاز گلخانه‌ای ساطع نمی‌شود و در نهایت خطر کمتری در زمینه بروز حوادث یا سرقت مواد اتمی وجود دارد.
دانشمندان سال‌ها است که در تلاش‌اند که از فرایند هم‌جوشی هسته‌ای که منشأ انرژی ستاره‌هایی مانند خورشید است، برای تولید انرژی استفاده کنند.
راکتور هم‌جوشی هسته‌ای کره جنوبی به مدت 30 ثانیه به دمای 100 میلیون درجه سانتی‌گراد رسید که حدود 7 برابر دمای خورشید است؛ ایجاد خورشید مصنوعی روی زمین چه تحولی در تولید انرژی ایجاد می‌کند؟
دانشمندان سال‌هاست که در تلاش‌اند که از فرایند هم‌جوشی هسته‌ای که منشأ انرژی ستاره‌هایی مانند خورشید است، برای تولید انرژی استفاده کنند. ستاره‌های «نوع اصلی» مانند خورشید با اتصال اتم‌های هیدروژن تحت فشار و دمای بسیار بالا و تولید هلیوم می‌توانند ماده را به نور و حرارت بدل کنند و مقدار عظیمی انرژی به وجود آورند.
اگر این شیوه تولید انرژی عملی شود، می‌توان به مقدار زیادی انرژی دست یافت بدون این که گاز‌های گلخانه‌ای یا زباله‌های رادیواکتیو با عمر طولانی ایجاد کرد. در این سال‌ها شاهد پژوهش‌ها و مطالعات زیاد و البته آزمایش‌هایی در خصوص تولید خورشید مصنوعی روی زمین بوده‌ایم، اما پایداری دمای بالایی که به بیش از 100 میلیون درجه می‌رسد هنوز امکان‌پذیر نشده و به تازگی کره جنوبی توانسته پلاسمای داخل خورشید مصنوعی را در 100 درجه فارنهایت معادل 7 برابر دمای خورشید به مدت 30 ثانیه حفظ کند. گفته می‌شود راکتور‌های هم‌جوشی در نحوه تولید و مصرف انرژی، انقلاب بزرگی ایجاد خواهند کرد.
درباره هم‌جوشی هسته‌ای بیشتر بدانید
در زبان ساده هم‌جوشی هسته ای، منبع اصلی انرژی خورشید است. تکامل ستارگان را می‌توان به عنوان گذر از مراحل مختلف مشاهده کرد، زیرا واکنش‌های هسته‌ای باعث ایجاد تغییر ترکیبات آن‌ها در بازه‌های طولانی مدت می‌شوند. سوختن هیدروژن منبع انرژی هم‌جوشی ستاره‌ها را تامین می‌کند و منجر به تشکیل هلیوم (He) می‌شود. تولید انرژی هم‌جوشی برای کاربرد‌های عملی نیز به واکنش‌های هم‌جوشی بین سبک‌ترین عناصر و تشکیل هلیوم متکی است.
در حقیقت، ایزوتوپ‌های سنگین هیدروژن - دوتریوم (D) و تریتیوم (T) - با یکدیگر با کارایی بیشتری واکنش نشان می‌دهند و هنگامی که تحت هم‌جوشی قرار می‌گیرند، در مقایسه با دو هسته هیدروژن، انرژی بیشتری در هر واکنش تولید می‌کنند. هسته هیدروژن از یک پروتون تشکیل شده است و هسته دوتریوم دارای یک پروتون و یک نوترون است، در حالی که تریتیوم دارای یک پروتون و دو نوترون است. در تعریف دیگر هم‌جوشی هسته‌ای، واکنش بین عناصر سبک است که مانند واکنش شکافت باعث تقسیم عناصر سنگین می‌شوند که به دلیل ویژگی اصلی ماده هسته‌ای یعنی انرژی پیوند طی این فرایند انرژی آزاد می‌کند.
این خورشید مینیاتوری دارای میدان الکترومغناطیسی است و توانایی پرتاب ذرات یونیزه را دارد. این وسیله آلومینیومی میلیون‌ها مرتبه از خورشید واقعی کوچک‌تر است و با تنها 3 متر عرض، شبیه توپی است که سیم‌های مختلف به آن متصل شده. دانشمندان این خورشید کوچک را «توپ بزرگ قرمز» نام گذاری کرده اند. در مرکز این وسیله یک آهن ربا برای شبیه سازی میدان مغناطیسی خورشید قرار گرفته است. دانشمندان با تزریق هلیوم به آن، گاز درونی را یونیزه و به پلاسما تبدیل می‌کنند.
خورشید مصنوعی چه می‌کند؟
اصلی‌ترین مزیت ساخت خورشید مصنوعی، توان فوق العاده آن برای تبدیل هیدروژن به انرژی پاک است. انرژی سبزی که زمین را از آلودگی‌های ناشی از سوخت‌های فعلی عاری و کمبود منابع انرژی را برطرف می‌سازد. گفته می‌شود این راکتور می‌تواند انرژی مورد نیاز دو میلیون خانوار را تامین کند و هیچ زباله رادیواکتیوی هم از خود به جا نمی‌گذارد. همچنین هم‌جوشی هسته‌ای توسط آب دریا و لیتیوم تامین می‌شود که در زمین فراوان است پس برای تامین سوخت مورد نیاز راکتور هم مشکلی به وجود نمی‌آید.
در خورشید مصنوعی واکنش‌های بین دوتریوم و تریتیوم مهم‌ترین واکنش‌های هم‌جوشی برای تولید برق کنترل شده است، پس نخستین کاربرد‌های خورشید مصنوعی تولید برق است. البته از این تکنیک می‌توان در برنامه‌هایی غیر از تولید برق نیز استفاده کرد. از جمله این کاربردها؛ تولید سوخت برای راکتور‌های شکافت هسته‌ای، تولید سوخت مصنوعی و تولید گرما برای کاربرد‌های فرایند و گرمایش فضاست. کاربرد لیزر هم‌جوشی هسته‌ای نیز یکی دیگر از کاربرد‌های این انرژی عظیم است.
برخلاف سوخت‌های فسیلی مانند زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی که تهدیدی برای محیط‌زیست هستند، مواد خام مورد نیاز برای خورشید مصنوعی تقریبا به صورت نامحدود روی زمین موجود هستند. بنابراین، انرژی هم‌جوشی به عنوان «انرژی نهایی» ایده آل و پاک برای آینده بشریت در نظر گرفته می‌شود. دانشمندان امیدوارند این راکتور بتواند به طور بالقوه منبع قدرتمندی از انرژی پاک را فراهم کند. در جریان هم‌جوشی، بر عکس شکافت هسته ای، هیچ گاز گلخانه‌ای ساطع نمی‌شود و در نهایت خطر کمتری در زمینه بروز حوادث یا سرقت مواد اتمی وجود دارد.
هزینه ساخت خورشید مصنوعی
درباره طرح ساخت این خورشید مصنوعی، ایرنا در گزارشی نوشته که از سال 2016 و با حضور 35 کشور آغاز شده است. این طرح تاکنون با پنج سال تاخیر رو به رو شده و بودجه اولیه آن هم تا 3 برابر افزایش داشته و به بیش از 20 میلیارد یورو رسیده است. البته برخی رسانه‌ها مدعی شده اند طرح مونتاژ کوره قرار است تا سال 2024 ادامه یابد و انتظار می‌رود نتایج اولیه این طرح اواخر سال 2025 و اوایل 2026 مشخص شود. البته پیش از این دانشمندان چینی هم توانسته اند به مدت 101 ثانیه دمای 120 میلیون درجه را در راکتور حفظ کنند، اما به دلیل احتمال ذوب‌شدگی نتوانستند بیشتر از این دما را در راکتور حفظ کنند.
در کشور ما هم سال هاست به دنبال هم‌جوشی هسته‌ای هستند و در سال 1381 روزنامه گاردین گزارش داده بود که یک شرکت خارجی به همراه دانشگاه آزاد اسلامی تهران موافقت کرده‌اند که به اتفاق هم در یک پروژه هسته‌ای مربوط به هم‌جوشی اتمی (گداخت) همکاری کنند. در سال 1395 هم دکتر علی‌اکبر صالحی رئیس وقت سازمان انرژی اتمی از ورود ایران به پروژه مهم هم‌جوشی هسته‌ای بعد از یک دهه وقفه خبر داده بود، اما خبری از نتیجه اقدامات منتشر نشده است.
با تمام کاربرد‌های مثبت، خورشید مصنوعی بدون عیب هم نیست. هم‌جوشی هسته‌ای هم بی‌نهایت دشوار و هم بسیار هزینه بردار است. کل هزینه ساخت راکتور آزمایشی بین‌المللی گرما هسته‌ای (Thermonuclear)، مبلغی معادل 22.5 میلیارد دلار برآورد شده است. البته تمامی راکتور‌های هم‌جوشی هسته‌ای در ابتدای راه خود هستند، ولی باز هم موفقیت کره ای‌ها برای حفظ چنین دما‌هایی در این بازه‌های زمانی امیدوار‌کننده است و می‌تواند نوید بخش آن باشد که نیاز بشر به انرژی پاک به میزان قابل توجه در آینده به آسانی فراهم شود.
البته اکثر دانشمندان روی این موضوع اتفاق نظر دارند که ما هنوز تا رسیدن به توان هم‌جوشی پایدار و بادوام فاصله داریم؛ اما پیشرفت‌های تدریجی در درک بهتر موضوع و نتایج آزمایش‌ها همچنان ادامه دارد. آزمایشی که در سال 2021 انجام شد، واکنشی را ایجاد کرد که توانسته بود به اندازه کافی پرانرژی برای رسیدن به حالت خودپایداری باشد. از طرفی طرح‌های مفهومی برای یک راکتور تجاری در حال توسعه هستند. تمام این تلاش‌ها در حالی صورت می‌گیرد که کار روی راکتور هم‌جوشی آزمایشی بزرگ ITER در فرانسه هم ادامه دارد. با این حال این آزمایش‌ها نشان می‌دهد که ایده انرژی هم‌جوشی هسته‌ای در حال گذار از مشکلی فیزیکی به مسئله‌ای مهندسی است و احتمالا در سال‌های نه چندان دور آینده، شاهد تامین برق و انرژی کشور‌ها از طریق ساخت خورشید مصنوعی و راکتور‌های هم‌جوشی هسته‌ای خواهیم بود./ برترین ها
هم اکنون دیگران می خوانند-
خبر مهم از وام بدون ضامن 100 میلیونی جدید دولت + جزئیات
-
دستگیری همدست «حبیب الهی» | باند خشن افغانستانی‌ها منهدم شد
-
افشای راز «ماریا آدلا»، زن جاسوس روس که دوست همه بود + تصاویر
-
انهدام باند مخوف اغفال و قاچاق دختران ایرانی | «علیرضا فرجادکیا» کیست؟
-
حسن روحانی دادگاهی می شود؟
-
راز قتل زن صیغه‌ای در افسریه تهران | پاداش بازنشستگی کار دست زن بیچاره داد
بیشتر بخوانید
