همشهری آنلاین: فیزیکدانان در سرتاسر جهان همواره برای ساخت دستگاه گداخت هسته‌ای برای شبیه‌سازی فرایند همجوشی اتمی که طی ۴.۵ میلیارد سال گذشته انرژی خورشید را تامین کرده‌است،‌با یکدیگر رقابت کرده‌اند تا بتوانند انرژی پاک،‌ایمن و بی‌انتهایی را در اختیار بشر قرار دهند.

گداخت هسته‌ای

براساس گزارش ساينس الرت،‌اكنون دولت آمريكا از برنامه‌هاي گروهي از دانشمندان براي ساخت يك دستگاه گداخت هسته‌اي جديد كه از بادوام‌ترين و كارامد‌ترين طراحي برخوردار است، پشتيباني خواهد‌كرد.

شكافت هسته‌اي به واسطه تجزيه هسته اتم‌ها به اجزاي ريزتر سازنده آن يعني نوترون‌ها و هسته‌هاي كوچكتر انرژي توليد مي‌كند. اگرچه اين فرايند از بهره‌وري بالايي برخوردار است و ميزان انرژي آزاد‌شده از آن ميليون‌ها برابر بيشتر از انرژي حاصل از انرژي فسيلي است، اما به مديريت پرهزينه زباله‌هاي هسته‌اي پرخطر نياز دارد.

اما از سويي ديگر گداخت هسته‌اي هيچ نوع زباله اتمي يا ديگر زباله‌هاي مرتبط و ناخواسته از خود به جا نمي‌گذارد. زماني كه هسته دو يا چند اتم سبك‌تر به يك هسته سنگين‌تر جوش مي‌خورند و حرارت بسيار شديدي از خود ايجاد مي‌كنند انرژي زيادي از خود توليد مي‌كند،‌ فرايندي بسيار پربازده،‌زيرا ميلياردها سال است كه خورشيد به واسطه آن زنده باقي مانده‌است.

اگر بشر بتواند اين فرايند رادر قالب مينياتوري شده بسازد و دستگاهي ايجاد كند كه بتواند گداخت هسته‌اي را در ابعاد كوچكتري اجرا كند، تقريبا تمامي نيازهاي انرژي بشر تا وقتي كه روي زمين سكونت دارد، برآورده خواهد‌شد. اما تاكنون و طي 60 سال گذشته تلاش دانشمندان براي ساخت دستگاه گداخت هسته‌اي كه از نظر تجاري اجرايي و به صرفه باشد، با شكست مواجه شده‌است و يكي از بزرگترين چالش‌هاي گنجاندن يك ستاره درون بطري، نياز به دماي بسيار بالا است.

چنين دستگاهي بايد بتواند شرايط ستاره‌اي مانند خورشيد را شبيه‌سازي كند،‌از اين رو دمايي كه به چالش دانشمندان تبديل شده‌است چند صد درجه نيست،‌بلكه صحبت از چندين ميليون درجه حرارت است. و همچنين از آنجايي كه چنين دستگاهي شبيه‌سازي خود را از پايه و بدون پيش‌زمينه آغاز خواهد‌كرد، دماي مورد نياز بايد بسيار بالاتر از دماي مركز خورشيد باشد، حداقل دما براي چنين دستگاهي 100 ميليون درجه سانتيگراد تخمين زده شده‌است.

تاكنون گروهي از دانشمندان در گريفسوالد آلمان و گروهي از محققان چيني در مركز ابررساناي پيشرفته تجربي توكاماك، EAST، توانسته‌اند به اين هدف نزديك شوند. به گفته دانيل آبرهاس از محققان آلماني در اين پروژه، طي فرايند گداخت هسته‌اي الكترون‌هاي اتم از هسته خود جدا مي‌شوند و در نتيجه ابرهايي بسيار داغ از الكترون‌ها و يون‌ها ايجاد مي‌كنند كه پلاسما ناميده مي‌شوند.

مشكل اين پلاسماي مملو از انرژي يافتن راهي براي نگهداري آن است زيرا اين پلاسما از درجه جرارت بسيار بالا، بيش از 150 ميليون درجه سانتيگراد برخوردار است،‌يعني 10 برابر دماي هسته خورشيد و از تمامي مواد موجود روي زمين نيز نمي‌توان محفظه مناسب براي نگهداري اين پلاسما ساخت.

اكنون گروهي از فيزيكدانان در لابراتوار فيزيك پلاسماي دانشگاه پرينستون وابسته به وزارت نيروي آمريكا،‌ راهي كاربري براي رفع اين مشكل يافته‌اند. دستگاه گداخت هسته‌اي در اصل شبيه به اين است كه فردي بخواهد يك ستاره را درون بطري بگنجاند و محققان آمريكايي قصد دارند با استفاده از موادي مناسب‌تر و طرحي ابتكاري‌تر، اين بطري را طراحي كنند.

اين دستگاه كروي برخلاف دستگاه‌هاي مرسوم گداخت هسته‌اي كه شكلي دونات مانند دارند، از حفره مياني كوچكتري برخوردار است و مي‌تواند پلاسما را با صرف انرژي كمتري كنترل كند. اين سيستم همچنين مي‌تواند به توليد تريتيوم، يكي از ايزوتوپ‌هاي نادر هيدروژن، كمك كند. اين محققان همچنين قصد دارند مغناطيس مسي بزرگ دستگاه‌هاي رايج گداخت هسته‌اي را با آهن‌رباهاي ابررسانايي كه از بهره‌وري بالاتري برخوردارند جايگزين سازند تا مقاومت الكتريكي در آن به صفر برسد.

کد خبر 344738

برچسب‌ها

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.

دیدگاه خوانندگان

آخرین خبرهای بازار