آزمایش همجوشی هسته ای به نقطه عطف مهمی دست یافت!

به گزارش خبرگزاری ام ویک، عصر همجوشی هسته ای در راه است. پس از دهه ها کار توسط هزاران دانشمند، این درخت افسانه ای درحال میوه دادن است: اکنون می توان واکنشی همجوشی روی زمین داشت که نسبت به انرژی ورودی، انرژی بیشتری آزاد کند. این دستاورد که خبر آن در اواخر سال 2022 اعلام شد، اکنون تایید شده است.

باساس گزرش مجله ام ویک، همجوشی هسته ای به طور مستمر در ستاره ها اتفاق می افتد. عناصر سبک تر که معمولا شامل هیدروژن می شوند، همجوشی پیدا می کنند و به عناصر سنگین تر تبدیل می شوند. این واکنش مقدار زیادی انرژی تولید و سوخت ستاره ها را تامین می کند.

نتیجه ای که در ارتباط با خورشید برای ما ارزشمند است، این است که بخشی از انرژی حاصل از واکنش های همجوشی، انرژی مورد نیاز حیات روی زمین را تامین می کند. از زمانی که در قرن گذشته متوجه شدیم همجوشی چگونه کار می کند، انسان ها دراین باره کنجکاو بوده اند که آیا می توانیم آن را کنترل و برای خودمان استفاده کنیم یا خیر.

به دلیل نیاز به فشارها و دماهای بسیار بالایی که موجب می شود عناصر همجوشی پیدا و انرژی آزاد کنند، در آزمایشگاه نمی توانیم شرایطی را که در مرکز ستاره ها وجود دارد، بازسازی کنیم. برای دستیابی به این شرایط در آزمایشگاه، نیاز است که دماهای بسیار بالاتری فراهم کنیم و این امر به انرژی نیاز دارد. بنابراین، یکی از اهداف دانشمندان دستیابی به واکنشی همجوشی بوده است که مقدار انرژی تولیدی اش بیش از انرژی مورد نیاز برای شروع واکنش ها باشد. طرح های مختلفی برای این امر ارایه شده است.

به نوشته ی آی اف ال ساینس، اولین آزمایش موفق، آزمایش تاسیسات ملی احتراق (NIF) در ایالات متحده بوده و به رویکرد به هم جوشی لختی (Inertial Fusion) معروف است.

لیزرهای قدرتمند درون کپسولی معروف به هولورام فرستاده می شوند که حاوی گلوله ای دارای دو نوع هیدروژن سنگین است. درنتیجه ی برهم کنش میان لیزرها با هولورام، مقدار زیادی اشعه ایکس آزاد می شود که به سوخت برخورد می کند و فرایند همجوشی را آغاز می کند. در تاریخ 5 دسامبر 2022 این سیستم 3٫1 مگاژول بازده همجوشی آزاد کرد. با توجه به اینکه پالس لیزر به 2٫05 مگاژول انرژی نیاز داشت، سیستم بیش از 150 درصد انرژی موردنیاز برای آغاز واکنش ها را تولید کرد. البته این دستاورد گرچه ازنظر علمی قابل توجه است، برای نیروگاه واقعی کافی نیست و برای اینکه فرایند منطقی باشد، باید بازده بیش از 10 برابر انرژی اولیه باشد.

با توجه به این موضوع که چنین دستاورد بزرگی به بررسی سختگیرانه نیاز دارد، دانشمندان به طور دقیق جزییات اتفاقات 14 ماه گذشته را بررسی کردند. یکی از رویدادهای جالب این بود که همجوشی منجر به گرم شدن مجدد هولورام تا سطح انرژی بالاتر از چیزی شد که لیزر می توانست تامین کند. توانایی ایجاد پلاسمای سوزان پایدار ممکن است سناریوی تحول آفرین برای اجرای هم جوشی لختی در نیروگاه واقعی باشد.

پژوهشگران نتایج آزمایش های خود را در قالب سه مقاله در مجله ی Physical Review Letters و دو مقاله در مجله ی Physical Review E منتشر کرده اند.

227227