گام مهم دیگری در تولید برق از همجوشی هسته‌ای برداشته شد
دانشمندان اروپایی می گویند که در تلاش برای توسعه فناوری تولید برق از همجوشی هسته ای - یا همان فرآیند تولید انرژی در خورشید - به یک پیشرفت بزرگ رسیده اند.
آزمایشگاه جی ای تی (JET) در بریتانیا رکورد جهانی میزان انرژی استخراج شده از به هم جوش دادن دو نوع مختلف اتم هیدروژن را شکسته است. رکورد قبلی هم متعلق به جی ای تی بود.
فناوری همجوشی هسته ای در صورت موفقیت به طور بالقوه می تواند بدون تولید آلودگی مقادیر عظیمی انرژی تولید کند.
در آزمایش تازه به اندازه ۵۹ مگاژول انرژی برای مدت ۵ ثانیه (معادل ۱۱ مگاوات برق) تولید شد.
این دو برابر میزانی است که در آزمایش های مشابه در سال ۱۹۹۷ تولید شده بود.
این انرژی خیلی زیادی نیست و با آن فقط می توان ۶۰ کتری آب را جوش آورد. اما اهمیتش این است که نشان می دهد طراحی مشابه یک راکتور همجوشی بزرگتر به نام آیتر - که هم اکنون در فرانسه درحال ساخت است - در مسیر درست پیش می رود.
دکتر جو میلنز سرپرست عملیات در این آزمایشگاه گفت: "آزمایش های جی ای تی ما را یک قدم به نیروی همجوشی نزدیکتر می کند. ما نشان داده ایم که می توانیم یک ستاره ریز را در داخل این تجهیزات تولید کنیم و آن را برای ۵ ثانیه فعال نگاه داریم به طوری که بازدهی بالایی داشته باشد، که واقعا این فناوری را وارد حیطه تازه ای می کند."
ساخت تاسیسات "آیتر" (آی تی ای آر) در جنوب فرانسه با حمایت کنسرسیومی از دولت ها، از جمله اعضای اتحادیه اروپا، آمریکا، چین و روسیه در جریان است. انتظار می رود که این مرکز آخرین گام برای اثبات عملی بودن فناوری همجوشی به عنوان منبع قابل اتکای تولید برق در نیمه دوم قرن جاری باشد.
نیروگاه هایی که در آینده از همجوشی بهره بگیرند گاز گلخانه ای تولید نخواهند کرد و مقدار خیلی کمی فضولات کم دوام رادیواکتیو خواهند داشت.
پروفسور ایان چَپمن مدیر جی ای تی به بی بی سی گفت: "انتظار ما این بود که آزمایش هایی که به تازگی انجام دادیم نتیجه بدهد. اگر نمی داد نگرانی های جدی درباره رسیدن آیتر به اهدافش به وجود می آمد."
همجوشی براساس این اصل علمی کار می کند که با ادغام هسته دو اتم - به جای شکافتن هسته یک اتم چنانچه در نیروگاه های متعارف هسته ای اتفاق می افتد - به آزاد شدن مقدار زیادی انرژی می انجامد.
در قلب خورشید، فشارهای عظیم گرانشی امکان چنین ادغامی در دمای حدودا ۱۰ میلیون درجه سانتیگراد را فراهم می کند. اما در زمین امکان رسیدن به چنین فشاری ممکن نیست، بنابراین برای جبران آن و عملی شدن همجوشی باید به دمای خیلی بالاتر - بالاتر از ۱۰۰ میلیون درجه سانتیگراد - رسید.
فرآیند احداث آیتر در جنوب فرانسه در جریان است
ماده ای که بتواند این دما را تاب بیاورد وجود ندارد. بنابراین برای رسیدن به همجوشی در آزمایشگاه، دانشمندان راه حلی را طراحی کرده اند: در این فناوری یک گاز فوق العاده داغ - یا پلاسما - در داخل یک میدان مغناطیسی به شکل تیوب (چنبره) نگه داشته می شود.
"جی ای تی" که در کالهم آکسفوردشر قرار دارد، برای تقریبا ۴۰ سال پیشتاز این فناوری بوده است. این آزمایشگاه در ده سال اخیر طوری طراحی شده که آیتر براساس آن ساخته شود.
"سوخت" ارجح آیتر برای تولید پلاسما ترکیبی از دو ایزوتوپ هیدروژن به نام های دوتریوم و تریتیوم خواهد بود.
اندازه ظرف مغناطیسی آیتر ده برابر جی ای تی خواهد بود. امید می رود که آزمایشگاه فرانسوی از نظر مصرف و تولید انرژی به توازن برسد. بعد از آن نیروگاه های تجاری که براساس همجوشی طراحی شده اند باید نشان دهند که تولید برق آنها بیش از انرژی مصرف شده برای جوش دادن هسته هاست.
رسیدن به آن مرحله یک فرآیند طولانی خواهد بود.
دکتر آتینا کاپاتو از اعضای تیم جی ای تی که سی و اندی سال دارد می گوید: "موفقیت در فناوری همجوشی وقت زیادی می برد چون پیچیده است. برای همین است که باید مطمئن شویم که از یک نسل به نسل بعد، دانشمندان، مهندسان و تکنسین هایی هستند که می توانند پروژه را جلو ببرند."
جی ای تی احتمالا بعد از ۲۰۲۳ از فعالیت باز می ایستد و آزمایش پلاسما در آیتر از ۲۰۲۵ یا کمی بعد از آن شروع خواهد شد.
تولید پاک‌ترین نوع انرژی با استفاده از فناوری گداخت هسته‌ای
این که زمانی بتوانیم با قطعیت مدعی شویم برای حل معضل بحران تغییرات اقلیمی راه‌حل مناسبی یافته‌ایم، بسیار دور از دسترس و باور است. اما گروهی از دانشمندان باور دارند که با استفاده از فناوری گداخت هسته‌ای می‌توان با تولید کمترین میزان آلایندگی، انرژی پاک تولید کرد.
به گزارش شبکه خبری «سی‌ان‌ان»، گروهی از دانشمندان و متخصصان هسته‌ای روز چهارشنبه مدعی شدند که با بهینه سازی فرآیند کار، توانسته‌اند به رکورد پایداری و تولید گداخت هسته‌ای دست پیدا کنند که بیش از دو برابر میزان ثبت شده پیشین است.
دست‌یابی به این مهم، نویدبخش تولید انرژی هسته‌ای پایدار و کم آلاینده برای آینده است.
این فرآیند در نیروگاه حلقوی (به شکل دونات) توکاماک بریتانیا به مرحله اجرا در آمده است. برخلاف نیروگاه‌های اتمی رایج که تولید انرژی در آنها براساس شکافت هسته‌ای است و ضایعات رادیواکتیو به شدت آلاینده تولید می‌کنند، اساس تولید انرژی در این نیروگاه بر همجوشی هسته‌ای استوار بوده است.
دانشمندان فرآیند استحصال انرژی پایدار به این شیوه را مشابه فرآیند تابش نور در خورشید و دیگر ستارگان ارزیابی کرده‌اند که طی آن این ستارگان توانسته‌اند میلیونها سال بدرخشند.
پیشرفت به دست آمده در نیروگاه «جت توکاماک» واقع در روستای کالهام در نزدیکی آکسفورد بریتانیا، در حالی حاصل شده که دانشمندان دهه‌ها است تلاش می‌کنند تا به شیوه‌ای از تولید انرژی پایدار دست پیدا کنند که علاوه بر کاهش وابستگی به منابع کربنی، آلودگی کمتری ایجاد کند.
مزیت دیگر این شیوه از تولید انرژی، تولید بسیار کم زباله رادیواکتیو است. عدم نیاز به انباشت مواد اولیه هسته‌ای و استفاده از منابع طبیعی به عنوان سوخت از دیگر مزایای عنوان شده در این شیوه تولید است.
برای تولید انرژی به این شیوه، ایجاد میدان مغناطیسی بسیار قوی که بتواند حرارت مورد نیاز برای همجوشی هسته‌ای را تولید کند، ضروری است. این حرارت مورد نیاز چیزی در حدود ۱۵۰ میلیون درجه سلسیوس یعنی دمایی ۱۰ برابر هسته گداخته خورشید است.
تونی دونه، مدیرعامل کنسرسیوم یوروفیوژن که انجام این آزمایش را رهبری کرده، در کنفرانسی خبری گفت: «این آزمایش ما برای نخستین بار نشان داد که می‌توان فرآیند گداخت را به شیوه‌ای پایدار به مرحله اجرا گذشت. اتفاقی قابل تکرار در نیروگاه‌های آینده و با استفاده از همین سوخت ترکیبی مورد کاربرد.»
کنسرسیوم یوروفیوژن که متشکل از ۴۸۰۰ دانشمند و دانشجو از سراسر اروپا است، اجرای این طرح و انجام این آزمایش را با همکاری سازمان انرژی اتمی بریتانیا به ثمر رسانده است.