همجوشی هسته ای: آیا پیشرفتی در تاسیسات احتراق ملی ایالات متحده حاصل شده است؟


شایعات حاکی از آن است که تأسیسات احتراق ملی ایالات متحده پیشرفت قابل توجهی در گداخت هسته ای داشته است، اگرچه هنوز موانع زیادی برای غلبه بر آن وجود دارد.

فیزیک


12 دسامبر 2022

NIF Livermore ژوئیه 2008 https://lasers.llnl.gov/media/photo-gallery?id=nif-1209-18050

لیزرها در مرکز احتراق ملی در کالیفرنیا

فیلیپ سالتونستال

یک رآکتور همجوشی هسته ای برای اولین بار بیشتر از آنچه که در آن انرژی تولید می کرد، تولید می کرد. اگر نتایج تجربی تایید شوند، ثابت می‌شود که همجوشی راهی مناسب برای برآوردن نیازهای رو به رشد انرژی سیاره با تکرار واکنشی است که میلیاردها سال در هسته خورشید ما اتفاق افتاده است – با برخی هشدارها.

چی شد؟

فیوژن مدتهاست که وعده انرژی فراوان و پاک را داده است، اما تا همین اواخر فقط یک رویای دور بود. در چند سال گذشته، آزمایش‌ها در سرتاسر جهان به‌طور فزاینده‌ای امیدوارکننده بوده‌اند، اما همگی آنها انرژی بیشتری نسبت به تولیدشان نیاز دارند.

حالا الف گزارش در فایننشال تایمز نشان می دهد که محققان آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور (LLNL) در کالیفرنیا بر این مانع بزرگ غلبه کرده اند. راکتور همجوشی مرکز احتراق ملی آزمایشگاه (NIF) از لیزر برای ایجاد گرما و فشار استفاده می کند که دوتریوم و تریتیوم را به پلاسما تبدیل می کند که در آن همجوشی می تواند اتفاق بیفتد. FT گزارش می دهد که آزمایشی که در آن لیزرها 2.1 مگا ژول انرژی تولید کردند، منجر به تولید حدود 2.5 مگاژول شد که حدود 20 درصد افزایش داشت.

منابع در آزمایشگاه به این خبر دادند FT که داده ها هنوز در حال پردازش هستند، اما توان خروجی بالاتر از حد انتظار بود و به برخی از تجهیزات تشخیصی آسیب رسانده بود.

سخنگوی LLNL گفت: “تحلیل ما هنوز ادامه دارد، بنابراین در حال حاضر نمی‌توانیم جزئیات یا تاییدیه ارائه کنیم. ما مشتاقانه منتظر هستیم تا در روز سه‌شنبه زمانی که این فرآیند کامل شد، اطلاعات بیشتری را به اشتراک بگذاریم.” دانشمند جدیدبا اشاره به اطلاعیه وزارت انرژی ایالات متحده که انتظار می رود در 13 دسامبر برگزار شود FT و منابعی که با آنها صحبت کردند دانشمند جدید.

جیانلوکا ساری در دانشگاه کوئینز بلفاست می‌گوید تا زمانی که گزارش‌ها تأیید نشده باشند، احتیاط لازم است، اما اگر درست باشد، گام مهمی است. او می‌گوید: «این امر داده نشده بود، واضح نبود که می‌توان آن را انجام داد. ما می دانیم که اکنون می توانیم به همجوشی در زمین دست یابیم.

بنابراین، آیا ادغام شکست خورده است؟

در حالی که خروجی انرژی بیشتر از لیزرهایی که راکتور NIF را تغذیه می کنند بسیار مثبت است، هنوز کار زیادی برای انجام وجود دارد.

برای اینکه یک راکتور به طور کلی مفید باشد، باید انرژی بیشتری از آنچه که در ابتدا برای لیزرها گذاشته شده بود تولید کند. ناکارآمدی در تولید نور لیزر از الکتریسیته به این معنی است که در حال حاضر چنین نیست – ساری تخمین می‌زند که اگر 2.1 مگاژول انرژی توسط لیزر تولید می‌شد، NIF برای رسیدن به این هدف باید “ده‌ها” مگاژول از شبکه برق می‌کشید. این.

حتی زمانی که راکتور بتواند انرژی واقعی مورد نیاز لیزرها را جبران کند، فقط یکنواخت خواهد شد. برای اینکه همجوشی به یک جایگزین مناسب برای منابع انرژی موجود تبدیل شود، باید بتوانیم مقدار زیادی انرژی خالص استخراج کنیم.

ساری می‌گوید: «اما نکته مهم این است که از نظر علمی این اولین باری است که نشان می‌دهیم این امکان وجود دارد. “از نظر تئوری آنها می دانستند که باید اتفاق بیفتد، اما هرگز به صورت تجربی در زندگی واقعی دیده نشده است. همه چیزهای دیگر پیچیده هستند، اما هیچ مانعی وجود ندارد – این فقط یک مشکل فنی است.”

بعد چه اتفاقی می افتد؟

یک محقق گفت دانشمند جدید فقط شایعات در همین راستا هستند FT همراه با داده های اولیه در دانشگاه ها منتشر شده است و انتظار می رود که نتایج به طور رسمی توسط وزارت نیرو در 13 دسامبر تایید شود.

بعد از آن هنوز کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد. راکتور NIF یک راکتور لیزری است همجوشی محصور شدن اینرسی دستگاه تحقیقاتی که پلاسما را با لیزر فشرده می کند. این یک رویکرد متفاوت برای دستگاه‌های Tokamak مغناطیسی است که در حال حاضر بزرگترین منطقه تحقیقات فیوژن هستند، بنابراین هنوز مشخص نیست که آیا این ماشین‌ها می‌توانند به همجوشی دست یابند.

در مجموع، یک رآکتور تجاری بادوام که قادر به تولید قابل اعتماد انرژی بسیار بیشتر از آنچه به عنوان ورودی مصرف می‌کند، برای دوره‌های زمانی طولانی، احتمالاً ده‌ها سال آینده خواهد بود.

آیا گداخت هسته ای تغییرات آب و هوایی را حل می کند؟

احتمالا نه. اگر بتوانیم راکتورهای همجوشی کارآمد و قابل اعتماد بسازیم، نیازهای انرژی جهان به راحتی و بدون ضایعات ناخوشایند برآورده می شود، زیرا محصول جانبی اصلی همجوشی هلیم است.

اما برای آن، ما باید مهندسی راکتورها را کامل کنیم و سپس آنها را بسازیم. اگرچه فیزیک همجوشی به خوبی درک شده است، چالش های فنی ایجاد یک راکتور فعال بسیار زیاد است و هزینه ها در حال حاضر بسیار بالا است.

حتی نیروگاه‌های شکافت هسته‌ای اثبات‌شده، آن‌هایی که برای دهه‌ها به آن‌ها تکیه کرده‌ایم، حدود پنج سال طول می کشد تا ساخته شود. راکتورهای همجوشی ممکن است بیشتر طول بکشد. به منظور حفظ گرمایش زمین زیر 1.5 درجه سانتیگراد، جهان باید فوراً انتشار کربن را کاهش دهد و تا سال 2030 آن را تا 43 درصد کاهش دهد. اگرچه همجوشی می تواند نقشی در سوخت رسانی به نیمه دوم قرن بیست و یکم داشته باشد، بعید است راه حلی وجود داشته باشد. به بحران آب و هوایی فوری

درباره این موضوعات بیشتر بدانید:


منبع: https://www.newscientist.com/article/2350921-nuclear-fusion-has-there-been-a-breakthrough-and-what-will-it-mean/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home

توسط احمد گل کار

احمد گل کار