به نقل از «خبرآنلاین»

آینده انرژی اتمی پس از پیشرفت اخیر در زمینه همجوشی هسته‌ای

تاریخ انتشار: ۳ دی ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۶۸۲۹۱۲

دانشمندان آمریکایی آنچه را که یک پیشرفت بزرگ در تولید انرژی از فرآیند همجوشی هسته‌ای می‌نامند، اعلام کرده‌اند.

وزارت انرژی ایالات متحده همین چند روز پیش در تاریخ ۱۳ دسامبر ۲۰۲۲ اعلام کرد که دانشمندان آمریکایی پس از چندین دهه تلاش برای اولین بار توانسته‌اند انرژی بیشتری از آنچه این فرآیند مصرف می‌کند، دریافت کنند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

اما این توسعه چقدر قابل توجه است و رویای بهره‌برداری از همجوشی هسته‌ای که انرژی پاک را به میزان فراوان فراهم می‌کند، چقدر دور است؟ کارولین کورانز، دانشیار مهندسی هسته‌ای در دانشگاه میشیگان که در آزمایشگاهی که به تازگی رکورد همجوشی را شکسته کار کرده است، به توضیح این موضوع کمک می‌کند.

در محفظه همجوشی چه گذشت؟

همجوشی یک واکنش هسته‌ای است که دو اتم را برای ایجاد یک یا چند اتم جدید با جرم کلی کمی کمتر ترکیب می‌کند. این تفاوت جرم به عنوان انرژی آزاد می‌شود. همانطور که توسط معادله معروف اینشتین ینی E = mc۲ توضیح داده شده است که در آن انرژی برابر است با جرم ضرب در مجذور سرعت نور. از آنجایی که سرعت نور بسیار زیاد است، تبدیل مقدار کمی از جرم به انرژی، مانند آنچه در همجوشی اتفاق می‌افتد، مقدار بسیار زیادی انرژی تولید می‌کند.

پژوهشگران در آزمایشگاه احتراق ملی دولت ایالات متحده در کالیفرنیا برای اولین بار چیزی را به عنوان "احتراق همجوشی" نشان دادند. احتراق زمانی اتفاق می‌افتد که یک واکنش همجوشی، انرژی بیشتری نسبت به آن انرژی که از یک منبع خارجی برای واکنش وارد می‌شود، تولید می‌کند و خودپایدار می‌شود.

تکنیک مورد استفاده در مرکز احتراق ملی شامل شلیک ۱۹۲ لیزر به یک گلوله ۰.۰۴ اینچی(۱ میلی‌متری) از سوخت ساخته شده از دوتریوم و تریتیوم - دو نسخه از عنصر هیدروژن با نوترون‌های اضافی - بود که در یک قوطی طلا قرار داده شده بود.

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

اگر بتوانید این شرایط را برای مدت زمان کافی حفظ کنید، سوخت ذوب شده و انرژی آزاد می‌کند.

سوخت و قوطی ظرف چند میلیاردم ثانیه 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.

دانشمندان چه کار کردند؟

فیزیکدانان برای ارزیابی موفقیت یک آزمایش همجوشی، به نسبت بین انرژی آزاد شده از فرآیند همجوشی و مقدار انرژی درون لیزرها نگاه می‌کنند که این نسبت، "بهره" نامیده می‌شود.

هر چیزی بالاتر از بهره‌ی یک به این معنی است که فرآیند همجوشی انرژی بیشتری نسبت به لیزرها آزاد می‌کند.

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

این نشان دهنده نرخ بهره حدود ۱.۵ است که رکورد قبلی افزایش ۰.۷ را که در ماه اوت ۲۰۲۱ به دست آمده بود، شکست.

این موفقیت چقدر مهم است؟

انرژی همجوشی نزدیک به نیم قرن است که کعبه‌ی آمال دانشمندان برای تولید انرژی پایدار و پاک است. در حالی که نرخ بهره ۱.۵ یک پیشرفت علمی واقعا تاریخی است، اما هنوز راه زیادی تا تبدیل شدن همجوشی به یک منبع انرژی قابل دوام باقی مانده است.

در حالی که انرژی مصرفی لیزر برابر با دو میلیون ژول کمتر از بازده فرآیند همجوشی معادل سه میلیون ژول بود، این مرکز برای تولید لیزرهای مورد استفاده در این آزمایش نزدیک به ۳۰۰ میلیون ژول انرژی مصرف کرد.

این نتیجه نشان داده است که احتراق همجوشی امکان‌پذیر است، اما برای بهبود بازده آن کار زیادی لازم است، تا جایی که همجوشی بتواند با در نظر گرفتن کل سیستم انتها به انتها، نه فقط یک تعامل واحد بین لیزر و سوخت، بلکه یک بازگشت انرژی مثبت خالص را فراهم کند.

چه چیزی باید بهبود یابد؟

تعدادی از قطعات پازل همجوشی وجود دارد که دانشمندان برای چندین دهه به طور پیوسته در حال بهبود آنها بوده‌اند تا به نتیجه‌ی حاضر برسند و کار بیشتر می‌تواند این فرآیند را کارآمدتر کند.

اول اینکه لیزرها تازه در سال ۱۹۶۰ اختراع شده‌اند. زمانی که دولت ایالات متحده ساخت 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 برساند. بنابراین دو میلیون ژولی که امروزه تولید می‌کند ۵۰ برابر پرانرژی‌تر از لیزر قدرتمند بعدی روی زمین است.

لیزرهای قوی‌تر و روش‌های کم‌مصرف انرژی برای تولید این لیزرهای قدرتمند می‌تواند کارایی کلی سیستم را تا حد زیادی بهبود بخشد.

حفظ شرایط همجوشی بسیار چالش برانگیز است و هر نقص کوچک در کپسول یا سوخت می‌تواند انرژی مصرفی مورد نیاز را افزایش داده و بهره و بازده را کاهش دهد.

دانشمندان برای انتقال موثرتر انرژی از لیزر به قوطی و تابش پرتوی ایکس از قوطی به کپسول سوخت پیشرفت‌های زیادی کرده‌اند، اما در حال حاضر تنها حدود ۱۰ تا ۳۰ درصد از کل انرژی لیزر به کپسول و سوخت منتقل می‌شود.

در نهایت، در حالی که بخشی از سوخت، یعنی دوتریوم به طور طبیعی در آب دریا فراوان است، تریتیوم بسیار نادرتر است. همجوشی به خودی خود در واقع تریتیوم تولید می‌کند، بنابراین پژوهشگران امیدوارند که راه‌هایی برای برداشت مستقیم این تریتیوم ایجاد کنند. در این میان روش‌های دیگری نیز برای تولید سوخت مورد نیاز وجود دارد.

قبل از اینکه همجوشی هسته‌ای بتواند برای خانه‌های ما برق تولید کند، باید بر این موانع و سایر موانع علمی، فنی و مهندسی غلبه کرد. همچنین باید کار زیادی انجام شود تا هزینه یک نیروگاه همجوشی از ۳.۵ میلیارد دلار که برای راه‌اندازی تاسیسات ملی احتراق خرج شده است، کاهش یابد. این مراحل نیازمند سرمایه‌گذاری قابل توجهی از سوی دولت فدرال و بخش خصوصی است.

شایان ذکر است که یک مسابقه جهانی پیرامون استحصال انرژی از همجوشی هسته‌ای وجود دارد و بسیاری از آزمایشگاه‌های دیگر در سراسر جهان تکنیک‌های مختلفی را دنبال می‌کنند. اما با نتیجه جدیدی که آزمایشگاه احتراق ملی آمریکا برای اولین بار در جهان به آن رسیده است، شواهدی عیان شده که نشان می‌دهد رویای تولید انرژی از همجوشی هسته‌ای قابل دستیابی است.

۵۸۵۸

کد خبر 1710611

منبع: خبرآنلاین

کلیدواژه: انرژی هسته ای فناوری انرژی پاک همجوشی هسته ای فرآیند همجوشی انرژی آزاد احتراق ملی برای تولید

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.khabaronline.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرآنلاین» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۶۸۲۹۱۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

محدودیت یکی از عوامل ایجاد انگیزه برای تولید و پیشرفت

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما؛ مرکز قم، آیت الله سیدهاشم حسینی بوشهری در دیدار معاون علمی، فناوری و اقتصاد دانش بنیان ریاست جمهوری، ضمن آروزی موفقیت و پیروزی برای کشور در عرصه‌های ملی و بین المللی ابراز داشت: خوشبختانه رهبر معظم انقلاب – مد ظله العالی – در طول دوران رهبریشان و حتی قبل از آن، به عنوان یکی از چهره‌های شاخص علاقه‌مند به پیشرفت و توسعه کشور از جنبه‌های مختلف شناخته می‌شده‌اند و هر کجا مدیریت میدانی به دست ایشان بوده و مانعی وجود نداشته، نتایج خوبی را همراه داشته است.

وی با اشاره به جایگاه برجسته رهبر معظم انقلاب مد ظله العالی در دید رهبران دنیا اظهار داشت: ایشان قدم‌هایی بلندی برداشته‌اند؛ اما متأسفانه ما دچار حجاب معاصرت هستیم و این حجاب واقعیت‌ها را کم و گاهی بسیار کم تر از آنچه هست نشان می‌دهد.

عملیات «وعده صادق» در سایه توکل به خدا و امید به آینده میسر شد

امام جمعه قم با اشاره به زوایای پیچیده علمی عملیات «وعده صادق» بیان داشت: پس از این عملیات نگاه کشورها به ما تغییر کرد و تا حد زیادی تحت تأثیر این عملیات پیچیده و حرکت قدرتمندانه قرار گرفتند.

آیت الله حسینی بوشهری گفت: حتی برخی از افرادی که با این انقلاب همسو نبودند نیز بعد از این موفقیت به خود آمدند.

وی افزود: این موفقیت در سایه توکل به خدا و امید به آینده میسر شد و معتقدم اگر امید در نسل جوان ما جوانه بزند و نسل جوان به جای پرداختن به جذابیت‌های کاذبی که دنیای غرب برای آن‌ها ایجاد کرده است با امید به آینده تلاش کند، موفقیت و پیشرفت را در پی خواهد داشت.

از تحریم استقبال نمی‌کنیم

نایب رئیس مجلس خبرگان رهبری محدودیت را، علی رغم انتظار دشمنان، یکی از عوامل ایجاد انگیزه برای تولید و پیشرفت عنوان کرد و خاطر نشان ساخت: تحریم‌ها عاملی شدند تا به خود متکی باشیم و از ظرفیت‌های داخلی استفاده کنیم.

آیت الله حسینی بوشهری گفت: البته این بدان معنا نیست که از تحریم استقبال می‌کنیم؛ اما اگر این محدودیت‌ها نبود، قطعا توجه به ظرفیت‌های داخلی پیدا نمی‌کردیم و به خاطر وابستگی شدید به دیگران، اعتماد به نفس خود را از دست می‌دادیم.

وی ابراز امیدواری کرد: این انقلاب با دعای پاکان و صالحان به پیروزی رسید و إن شاء الله بتوانیم این راه را استوارتر از گذشته طی کنیم و مطابق پیش بینی رهبر معظم انقلاب مد ظله العالی تا ظهور امام عصر عجل الله تعالی فرجه الشریف ادامه دهیم.

طلاب در حوزه مسکن و معیشت دچار مشکل هستند

دبیر شورای عالی حوزه‌های علمیه با تأکید بر اهمیت ارتباط حوزه‌های علمیه با معاونت علمی فناوری ریاست جمهوری تصریح کرد: ظرفیت‌های خوبی در حوزه وجود دارد و طلاب فاضل و اندیشمند زیادی داریم که امیدهای آینده حوزه هستند.

وی افزود: متأسفانه امروز به خاطر مشکلات اقتصادی کشور، طلاب نیز در حوزه مسکن و معیشت دچار مشکل هستند و باید شرایطی فراهم شود که این نخبگان بتوانند بدون دغدغه بدرخشند.

شایان ذکر است در ابتدای این جلسه، روح الله دهقانی، معاون علمی، فناوری و اقتصاد دانش بنیاد ریاست جمهوری، با اشاره به جایگاه علم و فناوری در معادلات امروز دنیا ابراز داشت: عملیات «وعده صادق» دو ویژگی دارا بودن فناوری واقعی و دوم شجاعت در استفاده را با خود به همراه داشت.

وی علم و فناوری را یکی از مهم‌ترین ارکان پیشرفت، توسعه و رشد کشور عنوان کرد و اظهار داشت: علم در گذشته بیشتر جنبه زینتی داشت. بعد از انقلاب صنعتی، علم یک محصول داد که عبارت از فناوری بود. غرب از این محصول علم برای بهره کشی از طبیعت و ثروت آفرینی استفاده کرد؛ اما در دهه‌های اخیر علم از عوامل ایجاد اقتدار و قدرت آفرین است.

دهقان با اشاره به اهمیت علوم اجتماعی خاطر نشان کرد: از سال گذشته سعی کردیم به فضای تولید علوم اجتماعی بیشتر توجه کنیم.