چالش‌های بزرگ ایجاد نیروگاه همجوشی | چرا به انرژی پاک دست پیدا نمی‌کنیم؟

تینو – یکتا فراهانی: دستگاه هایی که برای مهار انرژی طراحی شده اند به عنوان راکتورهای همجوشی شناخته می شوند. تحقیقات در مورد راکتورهای همجوشی هسته ای در دهه 1940 آغاز شد. اما تا سال 2024، علیرغم دستیابی به بازخورد خالص مثبت، هیچ دستگاهی هنوز به انرژی خالص صفر نرسیده است.

راکتور همجوشی هسته ای در ناتینگهام

پروژه ساخت یک راکتور همجوشی هسته ای در ناتینگهام شایر به عنوان “لحظه ناسا بریتانیا” توصیف شده است. اما به دور از خوش بینی، این رویداد چقدر به واقعیت نزدیک است؟

آیا وعده انرژی پاک، ارزان و قابل اعتماد با موانع عظیم علمی، مهندسی و اقتصادی هنوز نامشخص و مطمئن است؟

بیشتر بخوانید:

رویایی که با همجوشی هسته ای قابل دستیابی است

جزئیات علمی دوره فناوری هسته ای در ایران

موانع افتتاح نیروگاه سابق زغال سنگ

نیروگاه سابق وست برتون A با سوخت زغال سنگ، در نزدیکی رتفورد، به عنوان محل تولید برق کروی توکاماک (STEP) در اکتبر 2022 انتخاب شد.

با این حال، حتی اگر سرمایه‌گذاران پیدا شوند و ساخت و ساز طبق برنامه به پایان برسد، بعید است که تاسیسات قبل از سال 2040 افتتاح شود.

کارشناسان پاسخ می دهند

دکتر عنیقا خان، مدرس مواد هسته ای در دانشگاه منچستر، در توضیح این فرآیند گفت: همجوشی هسته ای فرآیندی است که انرژی خورشید را تامین می کند. جایی که دو هسته با هم ترکیب می شوند و مقادیر زیادی انرژی آزاد می کنند. اما بازآفرینی شرایط در مرکز خورشید روی زمین یک چالش بزرگ است.

ضرورت گرم کردن ایزوتوپ های گاز هیدروژن

به گفته یک استاد مواد هسته ای در دانشگاه منچستر، ما باید ایزوتوپ های گاز هیدروژن را گرم کنیم تا آنها را به حالت چهارم ماده تبدیل کنیم که پلاسما نامیده می شود.

برای همجوشی هسته ها در زمین، دمای ده برابر گرمتر از خورشید مورد نیاز است. یعنی حدود 100 میلیون درجه سانتیگراد.

همجوشی با انرژی هسته ای

دکتر برایان اپلبی، محقق در زمینه همجوشی هسته ای در امپریال کالج لندن نیز در این زمینه می گوید: همجوشی با انرژی هسته ای سنتی – شکافت – از چند جنبه اساسی متفاوت است.

به گفته وی شکافت به معنای جدا شدن عنصر سنگین است در حالی که همجوشی به معنای همجوشی عنصر سبکتر است. علاوه بر این، مقدار انرژی آزاد شده توسط همجوشی بسیار بیشتر از شکافت است.

البته عناصر مورد استفاده مانند هیدروژن بسیار بیشتر از سوخت شکافت در دسترس هستند. برخی از آنها مانند دوتریوم (نوعی هیدروژن) را می توان از آب دریا به دست آورد. این منبع انرژی بسیار پاک‌تری است زیرا مواد رادیواکتیو کمتری تولید می‌کند و رادیواکتیویته آن‌چنان دوام نمی‌آورد.

رشد سرمایه گذاری در ادغام

به گفته دکتر خان، ما هنوز با یکپارچگی تجاری فاصله داریم. ساخت نیروگاه فیوژن نیز با چالش های مهندسی و مصالح فراوانی مواجه است. با این حال پیشرفت خوبی داریم.

برای فعالیت در این زمینه باید تعداد زیادی از افراد با مهارت های لازم را تربیت کنیم و امیدوارم در نیمه دوم قرن از این فناوری استفاده شود. اما همکاری جهانی برای رسیدن به این هدف مهم است.

مرحله علمی توسعه همجوشی

به گفته دکتر اپلبی، اخبار مربوط به سایت ناتینگهام شایر بسیار هیجان انگیز است و پیشرفت های زیادی در حال حاضر انجام شده است، اما ما هنوز در مرحله علمی توسعه فیوژن هستیم.

او می گوید: «در حال حاضر حرکت واقعی وجود دارد. اگرچه من به غلبه بر موانع علمی برای ساختن یک نیروگاه همجوشی کارآمد نیز خوشبین هستم، نباید فراموش کنیم که من یک مهندس یا یک اقتصاددان نیستم. بنابراین من فقط از جنبه عملی نظر می دهم. علاوه بر این، من نمی خواهم یک جدول زمانی برای آن تعیین کنم.
یکی از مشکلات عملی که بر انرژی هسته ای متعارف تأثیر می گذارد، مخالفت عمومی است.

تداوم واکنش همجوشی

دکتر اپلبی می گوید: من در کنار ایستگاه فیوژن زندگی می کنم. مقدار کمی سوخت خیلی سریع مصرف می شود و مقدار زیادی سوخت برای مدت طولانی تری وجود ندارد که منشاء برخی حوادث مانند چرنوبیل بوده است.

این، همراه با چالش حفظ واکنش همجوشی، به این معنی است که مشکلات فرار فاجعه‌بار غیرممکن است.