برترین دستاورد بشر هنوز در راه است

هرگاه از انرژی و منابع تامین انرژی سخن به میان می آید، از همجوشی هسته یی کمتر صحبتی می شود. اما هم اکنون دانشمندان درباره روش های ایمن و سازگار با محیط زیست برای تولید انرژی الکتریکی پژوهش می کنند.
در زمانه ما بحران انرژی از صفحه های کتاب های درسی به دنیای سیاست نقل مکان کرده است و یکی از موضوع های بسیار مهم در عرصه سیاست های جهانی است. منابع انرژی آینده به طور فزاینده یی آسیب پذیرند و مصرف جهانی انرژی به طور روزافزونی زیاد می شود. تخمین زده می شود میزان مصرف انرژی تا سال ۲۰۳۰ حدود ۷۱ درصد افزایش داشته باشد و پس از آن نیز به رشد خود ادامه دهد. کمبود انرژی بر همه جنبه های زندگی نوین ما همانند تجارت، حمل و نقل، تغذیه، بهداشت و ارتباطات تاثیر شگرفی دارد. این بحران بزرگ توجه دانشمندان بزرگی را به خود جلب کرد و باعث انجام پژوهش های بنیادی در مورد فناوری های محرمانه شده است که از میان آنها می توان به همجوشی هسته یی اشاره کرد.
● چرا همجوشی هسته یی
خورشید ما و همه ستارگان جهان انرژی خود را از راه همجوشی هسته یی تامین می کنند.
این روش هم مشابه روش سنتی تامین انرژی هسته یی (یعنی شکافت) می تواند مقدار بسیار زیادی انرژی تولید، بدون اینکه محصولات جانبی مانند کربن ایجاد کند. اما در اینجا یک تفاوت بسیار مهم وجود دارد. در این روش هیچ زباله رادیواکتیو پایدار و خطرناکی تولید نمی شود. پسماندهایی که از همجوشی هسته یی حاصل می شود تنها ۵۰ تا ۷۰ سال رادیواکتیو هستند. این عدد را با طول عمر پسماندهای رادیواکتیو شکافت مقایسه کنید که هزاران سال دوام دارند. پروفسور مایک دان از آزمایشگاه رادرفورد اپلتون در آکسفورد شایر می گوید؛ «این روشی برای تامین درازمدت انرژی است. در این روش می توان از مقدار کمی سوخت، مقدار بسیار زیادی انرژی به دست آورد، محصولات جانبی آن نیز بی خطر هستند.»
مواد اولیه همجوشی هسته یی (آب و سیلیسیم) بسیار فراوان و در سرتاسر زمین پراکنده است. این موضوع باعث می شود تامین انرژی مثل سال ۲۰۰۷ تحت تاثیر کشمکش های سیاسی قرار نگیرد، گفتنی است روسیه در ژانویه ۲۰۰۷ در پی درگیری های سیاسی با بلاروس یکی از خط لوله های اصلی نفت خود به اروپا را بست. در عین حال همجوشی هسته یی به موضوع تغییرات جهانی وضعیت آب و هوایی نیز مربوط می شود. به نظر نمی رسد فناوری های فعلی تولید انرژی بدون کربن بتواند تا پایان قرن جاری نیاز ما را به انرژی تامین کند. انرژی هسته یی هنوز هم فراگیر نشده است و منابع انرژی تجدیدپذیر همانند (باد و خورشید) به رغم هزینه های بالا، انرژی کمی تولید می کنند اما امید می رود همجوشی هسته یی بتواند تا سال ۲۱۰۰ استفاده از سوخت های فسیلی برای تولید انرژی را که کربن دی اکسید منتشر می کند، منسوخ سازد.
● دشواری های پیش رو
اگر می توان انرژی پاکیزه و نامحدودی را تولید کرد، پس این همه تعلل برای چیست؟ متاسفانه همه تلاش های پیشین برای تولید مقدار زیادی انرژی از همجوشی هسته یی با شکست روبه رو شده است. آزمون محرمانه یی که طی برنامه ساخت بمب اتمی در دهه ۱۹۵۰ انجام شده نشان داد همجوشی ممکن است، اما پایدار و پیوسته نگه داشتن همجوشی هسته یی نیازمند تولید و مصرف مقدار زیادی انرژی است که تاکنون تامین آن میسر نشده است. برای آنکه همجوشی هسته یی انجام شود، به مقدار زیادی انرژی نیاز داریم. در این روش هسته های اتم را با یکدیگر جوش می دهند و خلاف روش شکافت هسته یی است که طی آن یک هسته اتم شکافته می شود. در خورشید به دلیل دمای ۱۵ میلیون درجه سیلیسیوس و فشار فوق العاده زیاد، اتم های هیدروژن به یکدیگر جوش می خورند و هلیم را به وجود می آورند و طی آن مقدار بسیار زیادی انرژی حاصل می شود. در خورشید هیدروژن به صورت پلاسما وجود دارد و واکنش همجوشی هسته یی پیوسته روی می دهد.
دان می گوید؛ «نکته مهم در اینجا، دستیابی به یک واکنش پایدار است. این مورد درست مثل انجام یک انفجار است. در ابتدا مقدار کمی انرژی مصرف می کنیم (برای انفجار چاشنی) که این انرژی یک واکنش زنجیره یی را به وجود می آورد که باعث انفجار اصلی می شود.» تاکنون همه تلاش ها برای تولید انرژی به روش همجوشی هسته یی با مشکلات حل نشده یی روبه رو شده است. با این همه هم اکنون دانشمندان در تلاشند بزرگ ترین و پیچیده ترین رآکتور جهان را بسازند که بتواند ۵۰ سال آینده دستیابی به انرژی هسته یی به روش همجوشی را ممکن سازد. آیا این تنها آرزوی رویاپردازان است؟
● ساخت نیروگاه
اتحادیه اروپا و هفت کشور عضو آن در سال ۲۰۰۷ اختصاص ۷ میلیارد یورو (۵۱۳ میلیارد دلار) برای طراحی و ساخت رآکتور انرژی هسته یی در فرانسه را تصویب کردند که در صورت ساخت به احتمال بسیار اولین رآکتور از این نوع خواهد بود.
رآکتور آزمایشی گرما هسته یی بین المللی اروپا «ایتر» دارای یک «دونات» (شیرینی حلقه یی ) بسیار بزرگ است که می تواند ایزوتوپ های بسیار داغ هیدروژن را در یک میدان مغناطیسی بگرداند و باعث انجام پیوسته و پایدار همجوشی هسته یی شود. کریس واریک از کارشناسان انرژی اتمی انگلستان می گوید؛ «ایتر می تواند بسیار بیشتر از آنچه که مصرف می کند، انرژی تولید کند. برای به کار انداختن این رآکتور به ۵۰ مگاوات توان نیاز داریم تا آن را گرم کنیم، اما پس از شروع واکنش پنج هزار مگاوات تولید می شود.»
در عین حال هم اکنون طرح های دیگری نیز به این منظور در کشور انگلستان در حال اجرا است. طرح پژوهشی انرژی با توان زیاد (HiPER) در جست وجوی راهی برای استفاده از لیزرهای پرتوان برای تولید انرژی به روش همجوشی هسته یی است. دان می گوید؛ «لازم است لیزری به اندازه یک استادیوم فوتبال فراهم کنیم و آن را روی قرصی از سوخت به قطر یک میلی متر متمرکز کنیم. در این حالت ایزوتوپ های هیدروژن متراکم می شود و می توان به فشار و تراکمی هم اندازه خورشید دست یافت.» با این همه هنوز هم نگرانی های بجایی در مورد میزان هزینه ها و همچنین روش های دفع پسماندهای رادیواکتیو وجود دارد. جان ون دوبو از صلح سبز می گوید؛ «دولت ها نباید با سرمایه گذاری روی روش هایی که هیچ وقت انرژی سودمندی به ما تحویل نخواهد داد، ثروت ها را دور بریزند. آنها باید در منابع انرژی تجدیدپذیر که امروزه به فراوانی در دسترس است، سرمایه گذاری کنند.» با این همه دانشمندان استدلال می کنند که باید همه راه حل های ممکن برای حل بحران انرژی را کشف کرد، در عین حال طول عمر پسماندهای همجوشی هسته یی بسیار کوتاه است. اگرچه استفاده از همجوشی هسته یی بحث برانگیز است، با این همه می تواند برترین دستاورد علمی قرن باشد. اگر این روش با موفقیت همراه شود، بحران انرژی به خاطره یی دور تبدیل می شود، تغییرات آب و هوایی مهار شده و همه ما می توانیم با خاطری آسوده خودروی برقی خود را برانیم. شاید این خواسته هنوز هم شبیه داستان های علمی- تخیلی باشد، اما شاید هم تا تحقق این رویا تنها چند دهه فاصله داشته باشیم.

http://www.FirstScience.com
نایگل پرایتیس
ترجمه؛ سلیمان فرهادیان

منبع : روزنامه اعتماد