همجوشی هسته‌ای رکورد زد؛ آزاد شدن ۱۰ کوادریلیون وات انرژی

همجوشی هسته‌ای رکورد زد؛ آزاد شدن ۱۰ کوادریلیون وات انرژی

به گفته پژوهشگران آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور واقع در کارولینای شمالی، آن‌ها در تأسیسات ملی احتراق (NIF) پرتو‌های ۱۹۲ لیزر عظیم را روی قرصی به اندازه یک نخودفرنگی متمرکز کردند و در نتیجه ۱٫۳ مگاژول انرژی در بازه زمانی ۱۰۰ تریلیونم ثانیه (۱۰۰ پیکوثانیه یا ۱۲-۱۰×۱۰۰ ثانیه) آزاد شد. این معادل ۱۰ درصد کل انرژی‌ای است که خورشید در هر لحظه به زمین می‌تابد. همچنین این مقدار حدود ۷۰ درصد از انرژی‌ای است که قرص از تابش لیزر‌ها جذب کرده بود. دانشمندان امیدوار هستند روزی به نقطه سربه‌سری یا نقطه احتراق برسند تا بتوانند ۱۰۰ درصد یا بیشتر از انرژی جذب‌شده را بازتولید کنند.

مقاله‌های مرتبط:

انرژی حاصل‌شده بسیار بیشتر از برآورد دانشمندان و همین‌طور آزمایش پیشین در ماه فوریه است که منجر به تولید ۱۷۰ کیلوژول انرژی شده بود.

پژوهشگران امیدوار هستند این نتایج به آن‌ها در مأموریت اصلی NIF یعنی مطالعه سلاح‌های مبتنی بر همجوشی هسته‌ای کمک کند و روزی منجر به کشف راه‌های جدیدی برای مهار انرژی همجوشی هسته‌ای شود. بعضی از دانشمندان بر این باورند که در آینده، همجوشی هسته‌ای می‌تواند منبع انرژی ایمن و پاکی برای زمین باشد.

کیم بادیل، مدیر آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور، می‌گوید: «این یک قدم تاریخی در مطالعات همجوشی محصورسازی لَختی است و مسیرهای جدیدی برای تحقیقات و پیشرفت مأموریت حساس ما در زمینه امنیت ملی ایجاد می‌کند.»

ساختار اتم هیدروژن و هلیوم

لیزرهای عظیم

نیروگاه‌های هسته‌ای امروزی از فرایند شکافت هسته‌ای استفاده می‌کنند. در این فرایند انرژی حاصل از تقسیم هسته‌های پرجرم عناصری مانند اورانیوم و پلوتونیوم به هسته‌های کم‌جرم‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد. ولی ستاره‌ها قادر به ایجاد فرایند همجوشی هسته‌ای هستند و از برخورد هسته‌های سبک‌تر، هسته‌های سنگین‌تر تولید می‌کنند و همراه آن، انرژی بسیار بیشتری آزاد می‌کنند.

ستاره‌ها می‌توانند عناصر مختلفی در فرایند همجوشی استفاده کنند؛ ولی همجوشی هیدروژن به هلیوم، منبع اصلی انرژی آن‌ها است. همجوشی هسته‌ای در ستاره‌ها در فشار بسیار زیاد ناشی از گرانش قدرتمند آن‌ها اتفاق می‌افتد.

ولی در بیشتر تلاش‌ها برای تولید انرژی همجوشی هسته‌ای در زمین، مانند پروژه ایتر (ITER) واقع در فرانسه، از یک محفظه به شکل دونات به نام توکامَک استفاده می‌شود تا پلاسمایی داغ از اتم‌های هیدروژن سنگین را درون میدان‌های مغناطیسی قوی محصور کنند.

دانشمندان و مهندسان بیش از ۶۰ سال برای دستیابی به همجوشی هسته‌ای پایدار در توکامک‌ها تلاش کرده‌اند؛ ولی به موفقیت چندانی نرسیده‌اند؛ اما بعضی پژوهشگران باور دارند در چند سال آینده به این فناوری دست پیدا خواهند کرد (این هدف برای پروژه ایتر تا سال ۲۰۳۵ برنامه‌ریزی نشده است).

روش مورد استفاده در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور یکی از معدود روش‌هایی است که نیازی به استفاده از توکامک ندارد. آن‌ها آرایه‌ای از تقویت‌‎کننده‌های لیزر به ابعاد سه زمین فوتبال آمریکایی را روی قرص‌های هیدروژن که درون محفظه فلزی کروی به قطر ۱۰ متر قرار دارند، متمرکز می‌کنند. این لیزرها، قوی‌ترین لیزر‌های جهان هستند و می‌توانند ۴ مگاژول انرژی تولید کنند.

این روش در اصل برای مطالعه رفتار هیدروژن در سلاح‌های گرماهسته‌ای (بمب‌های هیدروژنی) طراحی شد؛ ولی دانشمندان فکر می‌کنند می‌توان در تولید انرژی از همجوشی هسته هم آن را به کار برد.

همجوشی محصورسازی لختی

طرح یک راکتور همجوشی محصورسازی لَختی

نیروی همجوشی

از آنجا که لیزر‌های NIF فقط می‌توانند یک بار در روز شلیک‌ کنند ولی نیروگاه‌های همجوشی هسته‌ای نیاز به تبخیر چندین قرص در هر ثانیه دارند، نمی‌توان از تجهیزات فعلی در نیروگاه‌ها استفاده کرد. البته تلاش‌هایی برای تطبیق این روش برای استفاده تجاری در جریان است.

زیگفرید گلنزر، فیزیکدان پلاسما در آزمایشگاه شتاب‌دهنده ملی SLAC در دانشگاه استنفورد است که پیش از این در تأسیسات لیورمور مشغول به کار بوده. او که از اعضای این آزمایش جدید نبوده به نیویورک تایمز گفته است دانشمندان SLAC در حال کار روی سیستم لیزری کم‌توان‌تری هستند که می‌تواند بسیار سریع‌تر شلیک کند.

گلنزر امیدوار است انرژی همجوشی هسته‌ای روزی جایگزین سوخت‌های فسیلی شود. این حوزه در سال‌های اخیر در تسخیر انرژی خورشیدی و سایر فناوری‌های پاک بوده است. او می‌گوید: «این برای ما بسیار امیدبخش است که بتوانیم به منبع انرژی دست پیدا کنیم که آلایندگی کربنی نداشته باشد.»

استفان بودنر، فیزیکدانی که در گذشته سرپرست تحقیقات لیزر-پلاسما در آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی در واشنگتن‌ بوده و اکنون بازنشسته شده است، ایراداتی به برخی از جزئیات طرح NIF دارد؛ اما اعتراف می‌کند که از نتایج به‌دست‌آمده شگفت‌زده شده است. او می‌گوید: «آن‌ها به اندازه کافی به نقطه سربه‌سری نزدیک شده‌اند که بتوان آن را یک موفقیت دانست.»

بودنر طراحی متفاوتی در نظر دارد؛ اما می‌گوید: «این نشان می‌دهد که هیچ مانع بنیادینی برای استفاده از ایده همجوشی هسته‌ای لیزری وجود ندارد. زمان آن فرا رسیده است که ایالات متحده با یک برنامه انرژی همجوشی لیزری رو به جلو حرکت کند.»

منبع : www.zoomit.ir

نمایش بیشتر

دیدگاهتان را بنویسید

دکمه بازگشت به بالا