گام بلند ژاپن به سوی همجوشی هسته ای / بزرگترین رآکتور گداخت هسته ای راه‌اندازی شد

به گزارش تجارت‌نیوز، در جدیدترین گام برای پیشرفت فناوری گداخت هسته‌ای، بزرگترین راکتور جهان به تازگی در ژاپن افتتاح شده است. این گام به دنبال هجوم عظیم سرمایه‌گذاران بخش خصوصی برداشته شد، زیرا شرکت‌ها و مؤسسات دانشگاهی در سراسر جهان برای دستیابی به همجوشی هسته‌ای در مقیاس تجاری رقابت می‌کنند.

پس از دهه‌ها تلاش ناموفق، اوضاع پس از موفقیت سال گذشته و کسب موفقیت دیگری در تابستان،  خوش‌بینانه‌تر به نظر می‌رسد. این فناوری در حال جلب حمایت دولت‌هاست و آمریکا استراتژی همجوشی هسته‌ای جهانی را در اجلاس آب و هوای COP28 در امارات در ماه جاری اعلام کرد.

همجوشی هسته‌ای چیست؟

به نقل از oilprice، همجوشی هسته‌ای واکنشی است که در خورشید و سایر ستارگان رخ می‌دهد. این فرآیند برای تکمیل شدن، به ادغام دو هسته سبک برای تشکیل یک هسته سنگین‌تر نیاز دارد. این فرآیند، انرژی آزاد می‌کند زیرا جرم کل تک‌هسته حاصل، کمتر از جرم دو هسته اصلی است و جرم باقی‌مانده به‌عنوان انرژی آزاد می‌شود.

واکنش‌های همجوشی در حالت پلاسما انجام می‌شود؛ دانشمندان برای اولین بار پتانسیل همجوشی هسته‌ای را در دهه 1930 بررسی کردند، اما تا همین اواخر بود که محققان به پیشرفت‌هایی در این زمینه دست یافتند و یک گام به توسعه فناوری همجوشی موثر نزدیکتر شدند.

اگر همجوشی هسته ای به اندازه کافی در مقیاسی بزرگ به دست می‌آمد، می‌توانست انرژی پاک، ایمن و مقرون به صرفه را برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده انرژی در جهان فراهم کند. این فرآیند می‌تواند در هر کیلوگرم حدود چهار برابر بیشتر از شکافت هسته‌ای (شکل فعلی تولید انرژی هسته‌ای) و تقریباً چهار میلیون برابر بیشتر از سوختن نفت یا زغال سنگ انرژی تولید کند.

بیشتر ماشین‌های همجوشی در حال توسعه، از دوتریوم استفاده می‌کنند که می‌توان آن را با هزینه کم از آب دریا استخراج کرد. این ماشین‌ها همچنین از تریتیوم که به طور بالقوه می‌تواند از واکنش نوترون‌های تولید شده از همجوشی با لیتیوم طبیعی تولید شود، استفاده می‌کنند.

ژاپن؛ دارنده بزرگترین راکتور همجوشی هسته‌ای

اخیراً بزرگترین راکتور همجوشی هسته ای آزمایشی عملیاتی جهان در ناکا در شمال توکیو در ژاپن افتتاح شد. راکتور JT-60SA با ارتفاع شش طبقه از یک ظرف توکامک به شکل دونات تشکیل شده است که حاوی پلاسمای چرخشی است که تا 200 میلیون درجه سانتیگراد گرم می شود.

این پروژه توسط اتحادیه اروپا و ژاپن، قبل از پروژه بزرگتر راکتور آزمایشی حرارتی هسته ای بین‌المللی (ITER) که در حال حاضر در فرانسه در حال ساخت است، آزمایش خواهد شد. این تیم امیدوار است فرآیندی را که در خورشید اتفاق می‌افتد، با تحریک همجوشی هسته‌های هیدروژن هم‌محور به یک عنصر سنگین‌تر (هلیوم)، تکرار کند و در نتیجه انرژی به شکل نور و گرما آزاد شود.

همجوشی هسته‌ای؛ دوستدار محیط‌زیست

این پروژه به دلیل بودجه زیاد، عقب ماندن از برنامه و غلبه بر چالش‌های فنی، مورد انتقاد قرار گرفته است. با این حال، اگر همجوشی هسته‌ای در این مقیاس موفقیت‌آمیز باشد، می‌تواند منجر به توسعه راکتورهای بزرگتر و در نهایت، تولید انرژی پاک فراوان شود. این پروژه توسط بیش از 500 دانشمند و مهندس و 70 شرکت در دو منطقه توسعه یافته است.

کادری سیمسون، کمیسر انرژی اتحادیه اروپا می‌گوید: « JT-60SA پیشرفته‌ترین توکامک در جهان است که افتتاح آن نقطه عطفی برای تاریخ همجوشی است.» سیمسون معتقد است، فوژن این پتانسیل را دارد که به یک جزء کلیدی برای ترکیب انرژی در نیمه دوم قرن جاری تبدیل شود.

تا همین اواخر، توسعه فناوری همجوشی در دست دولت‌های ایالتی و فراتر از حوزه شرکت‌های خصوصی بود. با این حال، پیشرفت اخیر در یک پروژه با بودجه دولتی آمریکا، بخش خصوصی را تشویق به سرمایه‌گذاری در پروژه‌های همجوشی اقتصادی‌تر کرده است.

در حالی که پروژه ITER یک فرصت بزرگ برای توسعه است، پیشرفت‌های اوایل سال جاری در همین زمینه نشان داد که ممکن است دیگر امیدوارکننده‌ترین فناوری برای همجوشی هسته‌ای نباشد. در دسامبر سال گذشته، مرکز احتراق ملی یا NIF، در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور اعلام کرد که آزمایش همجوشی هسته‌ای را با موفقیت انجام داده است که در آن یک شات لیزری 2.05 مگاژول در بخش دوم، 3.15 مگاژول انرژی خروجی تولید کرد. این اولین باری بود که یک انرژی خالص از طریق همجوشی خارج از یک انفجار حرارتی به دست آمد.

در ژوئیه سال جاری، دانشمندان NIF پیشرفت احتراق همجوشی را تکرار کردند و بازده انرژی حتی بالاتری نسبت به دسامبر تولید کردند و پتانسیل عظیمی را برای شرکت‌های خصوصی در زمینه همجوشی هسته‌ای نشان دادند.

علاوه بر سرمایه گذاری خصوصی بیشتر در این بخش، در این ماه در نشست تغییرات اقلیمی  COP28، جان کری فرستاده آب و هوای آمریکا یک استراتژی جهانی همجوشی هسته‌ای را اعلام کرد. آمریکا قصد دارد با همکاری سایر دولت‌ها برای پیشبرد گداخت هسته‌ای کار کند. جان کری می‌گوید: «ما روز به روز به یک واقعیت مبتنی بر همجوشی نزدیک‌تر می‌شویم و در عین حال، چالش‌های علمی و مهندسی قابل توجهی وجود دارد. تفکر دقیق و سیاست متفکرانه برای هدایت این امر حیاتی خواهد بود.»

این اظهارات به دنبال اعلام شراکت بین آمریکا و بریتانیا در ماه نوامبر با هدف تسریع توسعه جهانی انرژی همجوشی صورت گرفت. انتظار می‌رود که ترکیبی از بودجه خصوصی بیشتر و همکاری بین دولت‌ها باعث پیشرفت در فناوری همجوشی هسته‌ای شود و ما را به دستیابی به قدرت فراوان و پاک نزدیک‌تر کند.