آینده همجوشی هسته‌ای پس از پیشرفت آمریکا چیست؟

سوخت و قوطی ظرف چند میلیاردم در طول آزمایش تبخیر می‌شوند. سپس پژوهشگران امیدوارند تجهیزات مورد استفاده از این گرما جان سالم به در ببرد و انرژی آزاد شده توسط واکنش همجوشی را به دقت اندازه‌گیری کند.

هنگامی که لیزرها به قوطی برخورد می‌کنند، پرتوی ایکس تولید می‌کند که گلوله سوخت تا حدود ۲۰ برابر چگالی سرب و تا بیش از پنج میلیون درجه فارنهایت (۳ میلیون درجه سانتیگراد) گرم و متراکم می‌شود که حدود ۱۰۰ برابر داغ‌تر از سطح خورشید است.

این نتیجه نشان می دهد که احتراق همجوشی امکان پذیر است، اما برای بهبود بازده آن کار بسیار لازم است، تا جایی که همجوشی با در نظر گرفتن کل سیستم انتها به انتها، نه فقط یک واحد بین لیزر و سوخت، بلکه یک بازگشت انرژی است. مثبت خالص را ارائه کند.

در محفظه همجوشی چه گذشت؟

شایان ذکر است که یک مسابقه جهانی پیرامون استحصال انرژی از همجوشی وجود دارد و بسیاری از آزمایشگاه های دیگر در سراسر جهان تکنیک های موجود را دنبال می کنند. اما با نتیجه ای که آزمایشگاه احتراق ملی آمریکا برای اولین بار در جهان به آن رسیده است، شواهدی است که نشان می دهد رویای تولید انرژی از همجوشی هسته ای قابل دستیابی است.

وزارت انرژی ایالات متحده آمریکا همین چند روز پیش در تاریخ ۱۳ دسامبر ۲۰۲۲ اعلام کرد که دانش‌آموزان را از چند دهه اخیر برای اولین بار برای مصرف انرژی بیشتر می‌کند.

همجوشی یک واکنش هسته‌ای است که دو اتم را برای ایجاد یک یا چند اتم جدید با جرم کلی کمی کمتر می‌کند. این تفاوت جرم به عنوان انرژی آزاد می‌شود. آمار که توسط معادله معروف اینشتین اینی E = mc2 توضیح داده شده است که در آن انرژی برابر با جرم ضرب در مجذور سرعت نور است. از آنجایی که سرعت نور بسیار زیاد است، مقدار کمی از جرم به انرژی تبدیل می‌شود، مانند آنچه در همجوشی اتفاق می‌افتد، مقدار بسیار زیادی انرژی تولید می‌کند.

پژوهش در آزمایشگاه احتراق ملی در تاریخ پنجم دسامبر ۲۰۲۲ یک گلوله سوخت را هدف دو میلیون ژول انرژی لیزر قرار داد که تقریباً میزان انرژی لازم برای روشن شدن یک سشوار به مدت ۱۵ دقیقه است، اما فقط چند میلیون طول کشیده است. این کار، یک واکنش همجوشی ایجاد کرد که سه میلیون ژول انرژی آزاد کرد.

وجود قطعات پازل همجوشی وجود دارد که برای چندین دهه به طور کامل پیوسته در حال بهبود آنها بوده است تا به نتیجه برسند و کار بیشتری انجام دهد این کار را انجام دهد.

اگر بتوان این شرایط را برای مدت زمان کافی حفظ کرد، سوخت ذخیره شده و انرژی آزاد می‌کند.

اما این توسعه چقدر قابل توجه است و رویای بهره‌برداری از همجوشی است که انرژی پاک را به میزان فراوانی می‌کند، چقدر دور است؟ کارولین کورانز، دانشیار مهندسی در دانشگاه میشیگان است که در آزمایشگاهی که به سرعت همجوشی را شکسته است، به توضیح این موضوع کمک می‌کند.

اولین لیزرها تازه در سال ۱۹۶۰ اختراع شده اند. زمانی که دولت ایالات متحده تاسیسات احتراق ملی را در سال ۲۰۰۹ به پایان رساند، این نیروگاه قدرتمندترین تاسیسات لیزری در جهان بود که قادر بود یک میلیون ژول انرژی را به یک هدف واقعی برساند. بنابراین دو میلیون ژولی که تولید می‌کند ۵۰ برابر پرانرژی‌تر از لیزر قدرتمند بعدی روی زمین است.