آیا خورشیدهای کوچک زمین را نجات خواهند داد؟
ما فقط پنج سال با برداشت انرژی تقریباً نامحدود از "خورشیدهای کوچک" فاصله داریم، این ادعای بعضی از استارت‌آپ‌ها است: رآکتور‌های همجوشی هسته‌ای که می‌توانند انرژی فراوان، ارزان و پاک برای ما فراهم کنند.
کد خبر :
۶۴۵۵۳
بازدید :
۲۶۶۱
فرادید | ما فقط پنج سال با برداشت انرژی تقریباً نامحدود از "خورشیدهای کوچک" فاصله داریم، این ادعای بعضی از استارت‌آپ‌ها است: رآکتور‌های همجوشی هسته‌ای که می‌توانند انرژی فراوان، ارزان و پاک برای ما فراهم کنند.
به گزارش فرادید به نقل از بی‌بی‌سی، در دنیایی که به خاطر اعتیاد ما به سوخت‌های فسیلی دچار گرمایش جهانی شده، نیاز شدی به یافتن منابع جایگزین پایدار وجود دارد.
اگر موفق نشویم، آیندۀ تاریکی در انتظار میلیون‌ها ساکن این سیاره خواهد بود: کمبود آب و غذا که منجر به قحطی و جنگ خواهد شد.
همجوشی هسته‌از دیرباز به عنوان چارۀ بالقوه مطرح شده است. اما همیشه می‌گفتند که "سی سال دیگر" به آن خواهیم رسید.
حال، چندین استارت‌آپ مدعی هستند که می‌توانند استفاده تجاری از همجوشی را بسیار زودتر رقم بزنند.
همجوشی هسته‌ای دقیقاً چیست؟
همجوشی هسته‌ای، پیوند چهار هستۀ اتم است که انبوهی از انرژی تولید می‌کند و بالقوه می‌تواند بحران انرژی ما را حل کند.
این همان فرآیندی است که انرژی خورشید را تولید می‌کند و پاک و نسبتاً ایمن است. آلودگی ندارد.
اما اجبار این هسته‌ها - دئوتریوم و تریتریوم که هر دو اشکالی از هیدروژن هستند- تا تحت فشار شدید با هم همجوشی کنند، نیازمند انرژی فراوانی است. انرژی‌ای که تا به حال بیش از انرژی بدست آمده بوده است.
رسیدن به "سود انرژی"، نقطه‌ای که بتوانیم بیش از انرژی‌ای که مصرف می‌کنیم، انرژی بدست آوریم، همواره از دسترس ما دور بوده است.
استارت‌آپ‌هایی که در رابطه با همجوشی هسته‌ای کار می‌کنند، می‌گویند که آن دوران دیگر تمام شده است.
کریستوفر موری، مدیرعامل شرکت جنرال فیوژن است که شرکتی کانادایی است که هدفش ارایۀ همجوشی هسته‌ای در مقیاس تجاری تا پنج سال آینده است. او می‌گوید: "این یک لحظۀ اسپیس اکسی برای همجوشی است. این لحظه‌ای است که پختگی علم همجوشی با فناوری‌های توانمندساز قرن بیست‌ویکمی نظیر ساخت افزایشی و ابررسانا‌های دمابالا، ترکیب می‌شود. "
او می‌گوید: "دیگر آن "سی سال" معروف را با همجوشی فاصله نداریم. "
درون یک توکاماک
وید آلیسون، استاد فیزیک در کالج کبل، آکسفورد، می‌گوید، دانشی که پشت این ایده قرار دارد، ثابت شده است. چالش پیش رو بیشتر عملی است.
پروفسور آلیسون می‌گوید: "راجع به زمان‌بندی نمی‌توانیم مطمئن باشیم، اما مسائل علمی آن حل شده‌اند و مشکل‌ها مشکل فنی هستند که به مواد برمی‌گردند. "
چرا همجوشی هسته‌ای اینقدر دشوار است؟
یکی از چالش‌های اصلی، ساختن یک سازه است که برای پلاسما را تحت فشار بسیار زیادی که مورد نیاز است، محفوظ کند. پلاسما، سوپ هسته‌ای با دمای بسیاز زیاد است که واکنش‌های همجوشی در آن رخ می‌دهند.
سیستم‌های اگزوز نیز بایستی توانایی تحمل گرما و نیرویی مشابه با آنچه که یک سفینۀ فضایی پس از بازگشت به مدار تجربه می‌کنند را داشته باشند.
سیستم‌های نگهداری رباتیک و همچنین سیستم‌هایی برای خوراک‌دهی و ذخیرۀ سوخت نیز مورد نیاز هستند.
پروفسور چپمن، رییس سازمان انرژی اتمی انگلستان، می‌گوید: "سازمان انرژی اتمی در حال بررسی این مسائل است و در حال حاضر در حال ساخت تاسیسات تحقیقاتی در مرکز علمی کولهام در نزدیکی آکسفورد است تا با کمک صنایع، راهکار‌هایی برای آن‌ها پیدا کند. "
چه چیزی تغییر کرده است؟
برخی شرکت‌های خصوصی انرژی می‌گویند که با استفاده از مواد و تکنولوژی‌های تازه، سریعتر در حال فائق آمدن بر این چالش‌های عملی هستند.
توکاماک انرژی، شرکتی واقع در آکسفوردشایر، در حال کار روی توکاماک‌ها یا به عبارتی رآکتور‌های کروی است که برای نگاه داشتن پلاسما در یک میدان مغناطیسی بسیار قوی از ابررسانا‌های دمابالا (HTS) در آن‌ها استفاده می‌شود.
دمای بالا در این شاخه از فیزیک، یعنی منفی هفتاد درجۀ سانتیگراد و کمتر از آن.
او می‌گوید: "توکاماک کروی یک شکل هندسی بهینه‌تر دارد و می‌توانیم فشردگی و بهینگی را تا حد زیادی بهبود بخشیم؛ و به این خاطر که کوچکتر است، منعطف‌تر بوده و هزینۀ ساخت نیز پایینتر است. "
این شرکت تاکنون سه توکاماک ساخته است که سومی آن به نام ST۴۰، با استفاده از فولاد ۳۰ میلیمتری و مغناطیس‌های HTS ساخته شد. در ماه ژوئن امسال به دمای پلاسمای بالای ۱۵ میلیون درجۀ سانتیگراد رسید که از هستۀ خورشید نیز داغتر است.
این شرکت امیدوار است تا تابستان آینده به دمای ۱۰۰ میلیون درجۀ سانتیگراد برسد. کاری که دانشمندان چینی در این ماه مدعی انجام آن شدند.
آقای کارلینگ می‌گوید: "ما انتظار داریم که تا سال ۲۰۲۲ ظرفیت سود انرژی را بیابیم و تا سال ۲۰۳۰، برق تولیدی را وارد شبکه کنیم. "
همزمان در ایالات متحده، ام آی تی (دانشگاه تکنولوژی ماساچوست) در حال کار بر روی سیستم‌های همجوشی منافع مشترک (CFS) است تا اسپارک (Sparc) را توسعه دهد. اسپارک یک توکاماک دونات شکل با میدان‌های مغناطیسی‌ای است که پلاسمای داغ را در محل خود نگاه می‌دارند.
این پروژه که از سوی صندوقی با حضور بیل گیتس، جف بزوس، مایکل بلومبرگ و دیگر میلیاردر‌ها تامین مالی می‌شود، و تیم آن امیدوارند تا بتوانند رآکتور‌های همجوشی کوچکی را تولید کند که بتوان آن‌ها را در کارخانه‌ها ساخت و بتوان آن را در محل نصب کرد.
این شرکت‌های خصوصی در حال به چالش کشیدن ایتر (رآکتور گرماهسته‌ای آزمایشی بین‌المللی) هستند که پروژۀ پیشروی بین‌المللی است که ۳۵ کشور در آن مشارکت دارند.
ایتر که در لاتین به معنای "راه" هم هست، در حال ساخت بزرگترین تاسیسات آزمایشی همجوشی در جهان است، اما انتظار نمی‌رود که تا قبل از ۲۰۲۵ راه‌اندازی شود و تازه پس از آن‌ها باید مدت‌ها منتظر بود تا نتایج آن تجاری‌سازی شود.
یک سخنگوی این پروژه می‌گوید: "اعضای مختلف ایتر، درجات مختلفی از شتاب را در استفاده از همجوشی به عنوان بخشی از انرژی پاک آینده دارند. برخی مشخصاً انتظار دارند که برق تولیدی از همجوشی تا پیش از ۲۰۵۰ وارد شبکه شود؛ دیگران در نیمۀ دوم این قرن منتظر این موضوع هستند. "
تازه‌وارد‌های این عرصه، به نظرشان بهتر می‌توانند عمل کنند.
مارتین گرینوالد، معاون مدیر مرکز علوم پلاسما و همجوشی در ام‌آی‌تی، می‌گوید: با تکنولوژی مغناطیسی جدید HTS، یک دستگاه همجوشی می‌تواند بسیار بسیار کوچکتر شود. اسپارک، جدود یک شصت و چهارم حجم و جرم ایتر را دارد. "
اندازۀ کوچکتر به معنای هزینه‌های کمتر است که باعث شده تا به گفتۀ آقای گرینوالد حوضۀ همجوشی برای "سازمان‌های کوچکتر و چابک‌تر" قابل رود باشد.
اما ظاهراً همۀ طرف‌ها معتقدند که کار ایتر، کولهام و بخش خصوصی مکمل هم هستند.
سخنگوی ایتر می‌گوید: "در نهایت، همۀ ما رویایی یکسان داریم، که الکتریسیتۀ تولیدی از همجوشی در قلب آیندۀ انرژی پاک قرار دارد. "
۰
