عکس |‌ این تفنگ اتمی غول‌پیکر دنیا را تغییر خواهد داد

غزال زیاری: ویدیوی منتشر شده، آزمایش شلیک این تفنگ در تاسیسات این شرکت را نشان می‌دهد. اعضای این تیم از یک فاصله ایمن و در فضایی که توسط یک دیوار قطور بتونی، جداسازی شده، به بررسی داده‌ها از حسگرهای تفنگ پرداختند. هر شلیک آزمایشی این تفنگ، دنیا را یک قدم به آنچه به‌صورت بالقوه منبع بی‌پایان نیروی پاک خواهد بود، نزدیکتر خواهد کرد.

این تفنگ غول‌پیکر فولادی، پیستونی پرسرعت با ۳ کیلوگرم باروت را شلیک می‌کند. با کاسته شدن از سرعت پیستون در لوله تفنگ، پیستون با فشرده کردن گاز هیدروژن در حین حرکت، وارد بخش مخروطی شکلی می‌شود که در یک فضای فلزی، گاز را قبل از انفجار، تجزیه می‌کند. این شلیک، جسم پرتاب شونده را با سرعت ۲۵ هزار کیلومتر بر ساعت، به سمت یک محفظه خلاء شلیک می‌کند که در آن به یک هدف سوخت همجوشی هسته‌ای برخورد کرده و موقتا شرایطی را ایجاد می‌کند که در آن هسته‌ها می‌توانند با هم همجوشی کنند.

طبق اعلام شرکت First Light Fusion ، این تفنگ در طول مدت ده ماه و با هزینه‌ای در حدود ۱.۲۷ میلیون دلار راه‌اندازی، طراحی و ساخته شده است و هیچ چیزی مشابه با این تفنگ در دنیا وجود ندارد.

بیشتر بخوانید:

همجوشی هسته‌های اتمی، همان فرآیندی است که به خورشید نیرو می‌دهد و محققان بیش از صد سال است که به دنبال بازآفرینی این امر در کره زمین هستند؛ چرا که این واکنش، انرژی به مراتب بیشتری نسبت به سوخت‌های فسیلی ایجاد کرده، بدون آنکه کربن یا محصولات جانبی رادیواکتیو تولید و منتشر کند.

در عین حال، سوخت موردنیاز برای واکنش که معمولا ایزوتوپ‌های هیدروژن دوتریم و تریتیوم است را می‌توان به صورت مصنوعی تولید کرد؛ بدین‌ترتیب به‌سان قدرت همجوشی، اگر بتوانیم آن را مهار کنیم، نه تنها دستاوردی سالم و تمیز، بلکه فراوان در اختیار خواهد بود.

رویکرد شرکت First Light Fusion (که به‌عنوان همجوشی اینرسی شناخته می‌شود)، دستاوردی است که فاصله زیادی تا رایج‌ترین و پیچیده‌ترین رویکرد توکامک دارد که در آن گاز پلاسما با استفاده از آهنرباهای بزرگ به گردش در آمده و کار می‌کند. نیک هاوکر، مدیرعامل این شرکت بر این باور است که این رویکرد می‌تواند روند بازی را به طور کلی تغییر دهد. او در گفتگو با نیوزویک گفته:« من توکامک‌ها را به‌عنوان رویکردی پیشرو در زمینه همجوشی مغناطیسی توصیف می‌کنم. علم فیزیک کاملا شفاف است و به خوبی همه چیز مشخص شده است.»

در طول تمام سال‌های تحقیق و مطالعه درباره تکنولوژی توکامک، موضوع اصلی اینجاست که چطور پلاسما، انرژی از دست می‌دهد؛ دانشمندان دریافته‌اند که انرژی درون پلاسما تمایل دارد تا از طریق خطوط قوی میدان مغناطیسی درگیر در واکنش، جریان پیدا کرده و باعث خاموش شدن واکنش شود. بدین ترتیب، کسی نتوانسته تا با کمک توکامک به یک انرژی خالص دست پیدا کند.

هاوکر ادامه داد:« انرژی خالص به دست آمده، با همجوشی اینرسی نشان داده شده ولی راننده و هدایت کننده، به جای آنکه یک لیزر باشد، یک آزمایش تسلیحات زیرزمینی بود. پس مدرکی تجربی وجود دارد که می‌توان با همجوشی اینرسی به انرژی بالایی برسید. من احساس می‌کنم کمی ناعادلانه است که این را نوعی انتقاد از همجوشی مغناطیسی مطرح کنم. چون چالش‌هایی که در این رابطه می‌شناسیم، به دلیل اقدامات انجام شده در همجوشی مغناطیسی است و همین به ما این امکان را داده تا رویکردی داشته باشیم که آنها را نادیده می‌گیرد.»

یکی از این چالش‌ها، به کارگیری خشونت خالص درگیر در واکنش‌های همجوشی است. توکامک‌ها برای آنکه بتوانند همجوشی ایجاد کنند، باید پلاسما را در دمای ۱۸۰ میلیون درجه فارنهایت (صد هزار درجه سانتیگراد) به گردش در بیاورند؛ در حالی که نوترون‌های حاصل از واکنش همجوشی درحال ضربه زدن به دیواره‌های داخلی محفظه واکنش هستند. طبق گفته هاوکر:« این یکی از بزرگترین چالش‌ها درباره توکامک‌هاست. بقای محفظه خلا و اینکه چند وقت یک‌بار باید آن را تعویض کرد. این دقیقا مثل پلاستیکی است که آن را در زیر تابش نور خورشید گذاشته‌اید. آنچه رخ می‌دهد این است که وقتی پلاستیک را برای مدتی طولانی زیر تابش آفتاب قرار می‌دهید، اشعه ماورابنفش، ساختار مواد داخل پلاستیک را تخریب کرده و وقتی آن را در دستتان می‌گیرید، پلاستیک از هم می‌پاشد. نوترون‌های داخل این همجوشی هم همین کار را با ساختار فولاد محفظه انجام می‌دهند و این برای خودش یک مسئله است.»

طراحی راکتور First Light Fusion با محافظت از دیواره‌های راکتور با مایعی که نوترون‌ها را جذب می‌کند و ساختار فولادی محفظه را در معرض بمباران نوترونی کمتری در مقایسه با توکامک قرار می دهد، از این امر جلوگیری می‌کند.

BFG تنها یک گام به سوی چشم‌انداز نهایی است. این شرکت درحال حاضر برروی ماشین آتی خود، M۳ ،که توده گسترده‌ای از خازن‌های الکتریکی است، کار می‌کند که همگی به استفاده از جریان الکتریکی برای شتاب دادن به پرتابه، طراحی شده‌اند تا سرعت ضربه را افزایش دهند و در واقع سیستمی پیچیده‌تر از باروت خواهد بود.

چه زمانی انرژی همجوشی وارد شبکه می‌شود؟

هاوکر انتظار دارد که راکتور First Light Fusion در دهه ۲۰۳۰، به تولید جریان برق قابل استفاده برسد و تا دهه آینده، برق این راکتور در شبکه قرار خواهد گرفت. حالا این سوال مطرح می‌شود که یک راکتور غول‌پیکر چه شکلی خواهد بود؟ هاوکر در پاسخ به این سوال گفته:« دوست دارم بگویم که این همجوشی مغناطیسی شبیه یک کوره و یک فرایند همیشه داغ است؛ چرا که ذرات در آن به دور دوناتی می‌چرخند. اما همجوشی اینرسی بیشتر شبیه به یک موتور احتراق داخلی است. این یک فرآیند پالسی است که در آن یک نرخ تکرار مشاهده می‌شود و انرژی در هر رویداد در فرکانس ضرب شده و به شما برق می‌دهد.»

با در نظر داشتن اینکه موتورهای احتراق داخلی، دارای شمع جرقه‌ای هستند که گاز را مشتعل کرده و باعث ادامه یافتن روند می‌شوند، این قیاس را می‌توان ادامه داد. اغلب در همجوشی اینرسی، این شمع جرقه‌ای، یک لیزر است. در مورد First Light Fusion، این یک پرتابه با سرعت بالا بوده و طبق گفته هاوکر، این شیوه، ارزانتر و ساده‌تر خواهد بود.

پرتابه با سرعت بالایی به هدف همجوشی برخورد می‌کند. طراحی هدف این شرکت، تقویت این فشار ضربه به حدود ۱تراپاسکال یا ده میلیون بار بیشتر از فشاری است که در اتمسفر کره زمین وجود دارد و ابری از گرما و نوترون را تولید می‌کند. این گرما سپس به جریانی از مایعات که در اطراف محفظه داخلی واکنش حرکت می‌کنند، منتقل می‌شود و یک بار دیگر به مخزن آب منتقل شده و دمای آن را به بیش از ۵۳۸ درجه سلسیوس می‌رساند.

بیشتر بخوانید:

در راکتور فرضی First Light در شبکه، انتظار می‌رود تا این روند هر ۹۰ ثانیه تکرار شود که البته سرعت آن به اندازه دیگر گزینه‌های همجوشی اینرسی که در آن راکتورهایی برپایه لیزر، واکنش خود را ده بار در هر ثانیه تکرار می‌کنند، نخواهد بود. با این حال، حتی یک ضربه جنبشی در هر نود ثانیه هم برای آزادسازی حجم زیادی از برق کافی خواهد بود. هاوکر ادامه داده:« هر هدف حدودا به اندازه یک بشکه نفت، انرژی آزاد می‌کند و به معنای واقعی کلمه، چگالی انرژی آن یک میلیون برابر بیشتر از یک واکنش شیمیایی است.»

تا دهه آینده مسیری طولانی باقی است و بحران آب و هوایی، تغییراتی بزرگ و مهم در شیوه‌ها وعادات ما در مصرف انرژی را می‌طلبد ؛ تغییراتی حتی بزرگتر از آنچه همجوشی در حال حاضر به ما وعده می‌دهد. دنیا به یک فناوری انرژی نوین نیاز دارد و حتی اگر این خواسته دیر محقق شود، بهتر از آن است که هرگز محقق نشود.

منبع: نیوزویک

۵۸۵۸