همجوشی هسته ای، آینده انرژی پاک؟

به گزارش تجارت‌نیوز، در قلب پرونس(جنوب فرانسه)، برخی از باهوش‌ترین ذهن‌های علمی روی این سیاره، زمینه را برای آنچه که بزرگترین و جاه‌طلبانه‌ترین آزمایش علمی جهان نامیده می‌شود، آماده می‌کنند.

دانشمندان می‌گویند که پیشرفت همجوشی هسته ای نقطه عطفی برای آینده انرژی پاک است و برای انجام این کار، بزرگترین محفظه محبوس مغناطیسی جهان یا توکاماک ،در جنوب فرانسه در حال ساخت است تا انرژی خالص تولید کند.

قرارداد پروژه راکتور آزمایشی حرارتی هسته ای بین‌المللی (ITER) در سال 2006 به طور رسمی توسط آمریکا، اتحادیه اروپا، روسیه، چین، هند و کره جنوبی در کاخ الیزه پاریس امضا شد.

اکنون بیش از 30 کشور در تلاش برای ساخت این دستگاه آزمایشی با یکدیگر همکاری می‌کنند. پیش‌بینی می‌شود وزن آن 23 هزار تن باشد و پس از تکمیل، دمایی تا 150 میلیون درجه سانتی‌گراد را تحمل کند.

 لابان کوبلنتز رئیس بخش ارتباطات راکتور آزمایشی گرماهسته ای بین‌المللی «ایتر ITER» می‌گوید: «به نوعی، این مرکز مانند یک آزمایشگاه ملی و یک مرکز تحقیقاتی بزرگ است. اما این پروژه، در واقع شامل همگرایی میان آزمایشگاه‌های ملی 35 کشور می‌شود.»

همجوشی هسته ای چگونه کار می‌کند؟

به گزارش یورونیوز،  همجوشی هسته ای فرآیندی است که طی آن دو اتم سبک با هم ترکیب می‌شوند و یک هسته سنگین‌تر را تشکیل می‌دهند. در این فرآیند مقدار زیادی انرژی آزاد می‌شود.

در مورد خورشید، اتم‌های هیدروژن در هسته آن به دلیل فشار گرانشی بسیار زیاد به یکدیگر ذوب می‌شوند.

روش‌های تولید همجوشی

دو روش اصلی برای تولید همجوشی در حال بررسی است.

- روش اول لیزر است. در این روش، ذره‌ای بسیار کوچک به اندازه یک دانه فلفل را از دو شکل هیدروژن دوتریوم و تریتیوم می‌گیرند و به آن لیزر شلیک می‌کنند.

- روش دوم همجوشی محصور شده مغناطیسی است. لابان می‌گوید: «در این روش، یک محفظه بسیار بزرگ به مساحت 800 مترمکعب وجود دارد که مقدار بسیار کمی در حدود  2 تا 3 گرم  سوخت، دوتریوم و تریتیوم در آن قرار داده می‌شود و آن را تا 150 میلیون درجه از طریق سیستم های گرمایشی مختلف دریافت می‌کنیم.»

این دمایی است که در آن سرعت این ذرات به قدری زیاد است که به جای دفع کردن یکدیگر با بار مثبت خود، ترکیب و ذوب می‌شوند و هنگامی که همجوشی می‌شوند، یک ذره آلفا و یک نوترون منتشر می‌کنند.

مزایای همجوشی هسته ای

نیروگاه‌های هسته ای از دهه 1950 وجود داشته‌اند. آنها از یک واکنش شکافت بهره‌برداری می‌کنند و به موجب آن اتم در یک راکتور تقسیم می‌شود. این فرایند مقدار زیادی انرژی را آزاد می‌کند. 

شکافت این مزیت آشکار را دارد که در حال حاضر یک روش آزمایش شده است، با بیش از 400 راکتور شکافت هسته ای که امروزه در سراسر جهان فعال هستند.

همجوشی هسته ای مزایای زیادی نسبت به سایر منابع انرژی دارد از جمله:

1. منبع انرژی پاک است که هیچ گاز گلخانه‌ای تولید نمی‌کند.
2. منبع انرژی پایدار است که نیازی به سوخت‌های فسیلی ندارد.
3. منبع انرژی قابل اطمینان است که می‌توان آن را به طور مداوم تولید کرد.

اما در حالی که بلایای هسته ای یک اتفاق نادر در تاریخ بوده است، ذوب فاجعه بار راکتور 4 در چرنوبیل در آوریل 1986 یادآوری قوی است که آنها هرگز کاملاً بدون خطر نیستند.

علاوه بر این، راکتورهای شکافت همچنین باید با مدیریت ایمن مقادیر زیادی زباله رادیواکتیو که معمولاً در اعماق زیرزمین در مخازن زمین‌شناسی مدفون می‌شوند، مبارزه کنند.

در مقابل، ITER یک نیروگاه همجوشی هسته ای است در مقیاس مشابه می‌تواند از مقدار بسیار کمتری از ورودی‌های شیمیایی، شامل فقط چند گرم هیدروژن، نیرو تولید کند.

کوبلنتز در این توضیح می‌دهد: «شما فقط 2 تا 3 گرم مواد دارید. علاوه بر این، مواد موجود در یک کارخانه همجوشی هسته ای، دوتریوم و تریتیوم، و موادی که خارج می‌شوند، هلیوم غیر رادیواکتیو و یک نوترون، همگی مهار شده‌اند. بنابراین چیزی باقی نمانده است. به اصطلاح موجودی مواد رادیواکتیو بسیار بسیار کوچک است.»

چالش‌های پروژه ITER

کوبلنتز تاکید می‌کند که چالش همجوشی هسته ای این است که ساخت این راکتورها کار اصلا ساده‌ای نیست.

پروژه ITER با چالش‌های زیادی روبرو بوده است، از جمله:

• هزینه بالای پروژه
• پیچیدگی فنی پروژه
• تاخیرهای ناشی از COVID-19

تغییرات اقلیمی و انرژی پاک

با وجود این و با توجه به چالش‌هایی که تغییرات اقلیمی ایجاد می‌کنند. جای تعجب نیست که دانشمندان در حال رقابت برای یافتن منبع انرژی بدون کربن برای تامین انرژی جهان هستند.

اما عرضه فراوان انرژی همجوشی هسته ای در آینده‌ای نزدیک ممکن نیست و حتی ITER اعتراف می‌کند که پروژه آنها پاسخی بلندمدت به نگرانی‌های انرژی است.

کوبلنتز در پاسخ به این تصور که همجوشی برای کمک به مبارزه با بحران اقلیمی بسیار دیر انجام می‌شود، می‌گوید که انرژی همجوشی می‌تواند نقشی را در آینده ایفا کند.

همجوشی هسته ای یک فناوری امیدوارکننده برای آینده انرژی است. این فناوری می‌تواند منبع انرژی پاک و پایداری را فراهم کند که نیازی به تولید گازهای گلخانه‌ای ندارد.

پروژه ITER تلاشی بین‌المللی بزرگ است که برای دستیابی به فناوری همجوشی هسته ای تلاش می‌کند. اگر این پروژه موفقیت‌آمیز باشد، می‌تواند تأثیر مثبتی بر محیط زیست و آینده انرژی جهان داشته باشد.