آزمایشگاه فیزیک پلاسما پرینستون (PPPL) یک مدل نوآورانه برای دستیابی به همجوشی هسته‌ای کشف کرده است که به طور قابل توجهی کارایی انرژی این فرایند را بهبود می‌بخشد. این مدل جدید نه تنها ترتیب سنتی عملیات را معکوس می‌کند، بلکه می‌تواند منجر به کاهش نیاز به ورودی‌های انرژی برای دستیابی به حالت اشتعال شود.
تغییر در روش‌های همجوشی
در فرآیندهای همجوشی سنتی، ابتدا پلاسما فشرده می‌شود تا چگالی بیشتری به دست آید و سپس به دماهای فوق‌العاده بالا گرم می‌شود. اما نتایج جدید PPPL نشان می‌دهد که معکوس کردن این ترتیب می‌تواند انرژی کمتری برای دستیابی به اشتعال لازم داشته باشد. اشتعال به حالتی گفته می‌شود که در آن یک آزمایش همجوشی انرژی بیشتری از آنچه مصرف می‌کند تولید می‌کند. تا به امروز، این بزرگ‌ترین و دشوارترین چالش در دستیابی به همجوشی بوده است، فرایندی که خورشید ما را در زمین تغذیه می‌کند.
بیشتر بخوانید: کاهش بیش از ۴ درصدی تولید برق خورشیدی هند در تیر و مرداد
اولین موفقیت در دستیابی به اشتعال در سال ۲۰۲۲ در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در کالیفرنیا به ثبت رسید. اگرچه این موفقیت تکرار شده و نمونه‌های دیگری از اشتعال نیز به وقوع پیوسته است، اما هنوز هم این حوزه فاصله زیادی با تولید انرژی خالص کافی برای استفاده عملی و تجاری دارد.
چالش‌های جدید در همجوشی
تحقیقات PPPL همچنین به چالش‌های جدیدی در فرایند همجوشی اشاره دارد. محققان دریافتند که افزودن مقدار کمی از عنصر تنگستن به پلاسما می‌تواند فشار لازم برای دستیابی به اشتعال را دو برابر کند، که می‌تواند مشکلات جدی برای کارایی و پایداری ایجاد کند. این یافته به ویژه برای بسیاری از آزمایش‌های جدید همجوشی که از تنگستن در طراحی راکتورها استفاده می‌کنند، بسیار مهم است.
بسیاری از ماشین‌های همجوشی نسل بعدی از تنگستن به عنوان دیواره‌های داخلی خود استفاده می‌کنند، زیرا این فلز می‌تواند دماهای بسیار بالا را تحمل کند. با این حال، اگر حتی مقدار کمی از این تنگستن وارد پلاسما شود، دستیابی به همجوشی به طور قابل توجهی دشوارتر می‌شود و ممکن است آزمایش را ناپایدار کند. شناسایی این ریسک در حال حاضر می‌تواند از هدر رفت انرژی و هزینه‌ها در آینده جلوگیری کند.
خبر خوب این است که راکتورهای مبتنی بر تنگستن نیازی به دور انداختن ندارند و تنها کافی است که با موادی مانند لیتیوم مایع پوشش داده شوند تا از آلودگی پلاسما جلوگیری شود. جاناتان منارد، فیزیکدان PPPL، اعلام کرد: "در حالی که تحقیقات بیشتری لازم است، ما از این نتایج خوشحالیم و آن‌ها مسیر روشنی برای تحقیقات آینده در این حوزه پیشنهاد می‌کنند."
دوره جدید سرمایه‌گذاری در همجوشی
حوزه همجوشی هسته‌ای در حال حاضر با ورود سرمایه‌گذاران جدید و افزایش رقابت بسیار فعال شده است. نام‌های بزرگ تکنولوژی مانند بیل گیتس و سم آلتمن به عنوان حامیان مالی و مدافعان تحقیق در زمینه همجوشی هسته‌ای شناخته می‌شوند. آلتمن تصریح کرده است که جهان به اندازه کافی انرژی برای حمایت از رشد بخش فناوری ندارد و دستیابی به همجوشی یک راه‌حل کلیدی برای این چالش است.
با توجه به پیشرفت‌های سریع و افزایش سرمایه‌گذاری‌ها، انتظار می‌رود که همجوشی به عنوان یک منبع انرژی پاک و تقریباً نامحدود به زودی به واقعیت نزدیک شود و بسیاری از مشکلات انرژی جهانی را به سرعت حل کند.
بیشتر بخوانید: پژمان امیدمقدمی حکمرانی داده را کلید تحول دیجیتال در صنعت نفت دانست · وزارت دفاع ایالات متحده با Overview Energy قرارداد تأمین انرژی خورشیدی فضایی امضا کرد
