فیزیکدانان برای دومین‌بار در واکنش همجوشی به بهره خالص انرژی دست یافتند

دانشمندان آمریکایی برای دومین‌بار در یک واکنش همجوشی به بهره خالص انرژی دست یافتند؛ دستاوردی که می‌تواند خوش‌بینی را در مورد رسیدن به رویای انرژی نامحدود و کربن صفر تقویت کند.

فیزیکدانان از دهه‌ی ۱۹۵۰ به‌دنبال مهار واکنش همجوشی هسته‌ای بودند؛ یعنی همان فرایندی که در خورشید به تولید انرژی منجر می‌شود. اما تا دسامبر سال گذشته، هیچ گروهی نتوانسته بود در یک واکنش همجوشی بیش از انرژی مصرف‌شده، انرژی تولید کند. به این وضعیت احتراق همجوشی هسته‌ای گفته می‌شود.

پژوهشگران آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در کالیفرنیا که سال گذشته برای اولین‌بار به احتراق همجوشی دست یافتند، این موفقیت را در ۳۰ ژوئیه تکرار کردند. ارز تکنیکا به‌نقل از سه منبع آگاه از نتایج اولیه گزارش می‌دهد که آزمایش اخیر خروجی انرژی بالاتری از آزمایش قبلی داشت. آزمایشگاه تایید کرده که بهره خالص انرژی در تاسیسات لیزری‌اش به‌دست آمده و می‌گوید تجزیه‌وتحلیل نتایج در دست انجام است.

آزمایشگاه احتراق ملی (NIF) می‌گوید: «از زمان نشان‌دادن احتراق همجوشی برای اولین‌بار در این تاسیسات در دسامبر ۲۰۲۲، به انجام آزمایش‌ها برای مطالعه‌ی این سازوکار علمی جدید و هیجان‌انگیز ادامه دادیم. در آزمایشی که ۳۰ ژوئیه انجام شد، احتراق همجوشی را در NIF تکرار کردیم. قصد داریم نتایج را در کنفرانس‌های علمی آتی و در نشریات داوری‌همتاشده گزارش کنیم.»

فرایند همجوشی با گرم‌کردن دو ایزوتوپ هیدروژن (معمولات دوتریم و تریتیوم) تا دماهای بسیار شدید به‌دست می‌آید. در آن وضعیت، هسته‌های اتم به یکدیگر پیوند می‌خورند و هلیوم و مقادیر زیادی انرژی را به شکل نوترون‌ها آزاد می‌کنند.

بسیاری از دانشمندان بر این باورند که هنوز با نیروگاه‌های همجوشی ده‌ها سال فاصله داریم؛ اما نادیده‌گرفتن ظرفیت این فناوری دشوار است. واکنش‌های همجوشی هیچ کربنی منتشر نمی‌کنند، زباله‌های رادیواکتیو با عمر طولانی ندارند و یک فنجان کوچک سوخت هیدروژن از نظر تئوری می‌تواند انرژی یک خانه را برای صدها سال تامین کند.

روشی که به‌طور گسترده برای مهار واکنش همجوشی مطالعه شده است، با عنوان «محصورسازی مغناطیسی» شناخته می‌شود. در این روش، آهنرباهای بزرگ برای نگه‌داشتن سوخت در محل خود به‌کار می‌روند و درعین‌حال، سوخت تا دمای گرم‌تر از خورشید داغ می‌شود.

بااین‌حال، آزمایشگاه احتراق ملی آمریکا از فرایند متفاوتی به نام «محصورسازی اینرسی» استفاده می‌کند و در جریان آن، بزرگ‌ترین لیزر جهان را به سمت کپسول کوچکی از سوخت شلیک می‌کند تا موجب درون‌پاشی شود.

دو فرد مطلع از نتایج به ارز تکنیکا گفتند داده‌های اولیه‌ی آزمایش اخیر خروجی انرژی بیش از ۳٫۵ مگاژول را نشان داد. این مقدار تقریبا برای تامین انرژی یک اتوی خانگی برای یک ساعت کافی خواهد بود.

دستیابی به بهره خالص انرژی، یعنی وضعیتی که در آن انرژی تولیدی فراتر از انرژی مصرفی باشد، از دهه‌ها پیش به‌عنوان گامی مهم در اثبات امکان‌پذیری نیروگاه‌های برق همجوشی تجاری نگریسته شده است. بااین‌حال، هنوز چندین مانع مهم بر سر وجود دارد که باید بر آن‌ها غلبه کرد.

عبارت «بهره انرژی» در این زمینه فقط انرژی تولیدشده را با انرژی لیزرها مقایسه می‌کند؛ نه با کل انرژی خارج‌شده از شبکه برای تامین انرژی سامانه که بسیار بالاتر است. دانشمندان تخمین می‌زنند که همجوشی تجاری نیازمند واکنش‌هایی است که بین ۳۰ تا ۱۰۰ برابر انرژی لیزرها، انرژی تولید می‌کنند.

آزمایشگاه احتراق ملی همچنین حداکثر یک شلیک در روز انجام می‌دهد؛ درحالی‌که نیروگاه متکی بر محصورسازی اینرسی احتمالا باید در هر ثانیه چندین شلیک انجام دهد. بااین‌حال، یکی از منابع مطلع گفت نتیجه‌ی بهبودیافته‌ی اخیر فقط هشت ماه پس از پیشرفت اولیه به‌دست آورده و افزایش سرعت پیشرفت را نشان می‌دهد.