بنیادی‌ترین چیز در دنیای ما انرژی است.
خانه‌های ما را روشن می‌کند، مواد خوراکی ما را رشد می‌دهد، رایانه‌ها‌مان با آن کار می‌کند. انرژی را می‌توانیم از راه‌های گوناگون به دست آوریم: سوزاندن سوخت‌های فسیلی، شکافت اتم و یا سامانه‌های تولید برق خورشیدی. اما هر چیزی یک روز تمام می‌شود.
سوخت‌های فسیلی آلودگی بسیاری دارند، شکافت هستهای هم پسماندهای هستهای خطرناک دارد، و باتری کافی برای انباشت انرژی تولیدی از نور خورشید به اندازه نیاز برای روزهای ابری نیز هنوز وجود ندارد! ولی با این وجود نیز هنوز خورشید منبع انرژی رایگان و بی‌پایانی به نظر می‌رسد.
آیا راهی وجود دارد که بتوان یک خورشید بر روی زمین ساخت؟ آیا می‌توانیم یک ستاره را در بطری داشته باشیم؟
خورشید به خاطر فرایند همجوشی هستهای در آن در جریان است، می‌درخشد. به بیانی کوتاه، همجوشی یک فرایند گرما هستهای است، به این معنی که مواد تشکیل دهنده باید بسیار بسیار گرم شوند، چنان گرم که اتم‌ها از الکترون‌های خود جدا شوند، و پلاسمایی به وجود آورند که در آن هسته و الکترون آزادانه به این سو و آن سو می‌جهند.
از آنجا که هسته‌ها دارای بار مثبت هستند، یکدیگر را دفع می‌کنند (دور می‌رانند). برای چیره شدن بر این دافعه (دور رانی)، ذرات باید، بسیار سریع باشند. در اینجا، بسیار سریع به معنی بسیار گرم است: میلیون‌ها درجه!
ستاره‌ها برای رسیدن به این گرما چاره‌ای دارند. جرم حجمی آنها بسیار زیاد است، به اندازه‌ای که این فشار زیاد در هسته‌های آنها گرما تولید می‌کند تا هسته‌ها را به هم فشرده سازد تا زمانی که ادغام و همجوشی انجام شود، و هسته سنگین تر به وجود آید و در این فرآیند انرژی آزاد می‌کند
راکتور همجوشی
این گونه از آزاد سازی انرژی است که دانشمندان امیدوارند در نسل نوینی از نیروگاه ها آن را مهار کنند: رآکتورهای همجوشی هستهای.
کاربردِ این روشِ "فشرده کردن بسیار زیاد" برای ایجاد همجوشی، در روی زمین شدنی نیست. بنابراین اگر می‌خواهیم راکتوری بسازیم که از همجوشی انرژی تولید کند، باید روش بسیار هوشمندانه‌ای پیدا کنیم.
تا به امروز، دانشمندان دو راه برای ساخت پلاسمای به اندازه کافی داغ برای همجوشی نوآوری کرده‌اند: نخستین گونه‌ی راکتور، از یک میدان مغناطیسی بهره میگیرد تا پلاسما را در یک اتاقک دونات شکل، که در آن واکنش‌ها انجام می‌شود، زیر فشار نگهدارد. این راکتورهای مغناطیسی، مانند راکتور ITER در فرانسه، از آهنربایی الکتریکی که با سیم پیچی از سیم ابررسانا ساخته شده است، بهره می‌برد که با هلیوم مایع تا چند درجه نزدیک صفر مطلق، سرد می‌شود، پس این راکتورها می‌توانند میزبان داغ‌ترین ذرات شناخته شده در جهان باشند.
گونه دوم که محصور سازی لختی نام دارد، از پالس هایی از لیزر بسیار پر‌توان برای گرم کردن سطح یک گلوله (قرص) سوخت، بهره میگیرد، آن را منفجر می‌کند (می ترکاند)، و به بیانی کوتاه، سوخت را به اندازه کافی برای همجوشی گرم و متراکم (چگال) می‌کند. ، از یکی از قدرتمند‌ترین لیزرهای دنیا در تاسیسات national ignition آمریکا برای آزمایش‌های همجوشی بهره‌برداری می‌شود.
این تجربیات و کارهایی از این دست در سراسر دنیا، تنها آزمایش است. دانشمندان هنوز در حال گسترش این فنآوری هستند. و اگر چه هم اکنون می‌توانند همجوشی را انجام دهند، ولی هنوز انرژی صرف شده برای همجوشی از انرژی‌ای که در این فرایند تولید می‌شود بیشتر است. این فنآوری تا با صرفه شدن از نظر اقتصادی، راه بسیار درازی در پیش دارد. تازه شاید هیچگاه نیز به سرانجام نرسد.
شاید ساخت یک رآکتور که فرایند همجوشی با دوام داشته باشد بر روی زمین نشدنی باشد. اما اگر این کار شدنی شود، بسیار کارآمد خواهد بود، چون می‌توان از یک لیوان آب دریا، به اندازه سوزاندن یک بشکه نفت انرژی گرفت، آنهم بدون اندک پسماندی!
به این خاطر که رآکتورهای همجوشی از هیدروژن یا هلیوم برای سوخت استفاده می‌کنند و آب دریا سرشار از هیدروژن است. ولی هر هیدروژنی به کار نمی‌آید: به ایزوتوپ‌های ویژه‌ای با نوترون‌های اضافی، که دوتریوم و تریتیوم نام دارند، برای انجام واکنش های درست نیاز است.
دوتریوم پایدار است و آن را به فراوانی می‌توان در آب دریا پیدا کرد، هر چند یافتن تریتیوم کمی دشوار‌تر است. تریتیوم رادیواکتیو است و شاید تنها بیست کیلوگرم از آن در دنیا وجود داشته باشد، که بیشتر در کلاهک های هستهای است، و برای همین بسیار بسیار گران است.
بنابراین، ممکن است به رآکتور همجوشی دیگری نیاز داشته باشیم تا از دوتریوم به جای تریتیوم بهره گیری کند. هلیوم ۳، ایزوتوپی از هلیم است، که ممکن است جایگزینی عالی باشد. شوربختانه، آن هم بر روی زمین بسیار کمیاب است. اما شاید چاره کار در کره ماه باشد.
با گذشت میلیاردها سال، ممکن است بادهای خورشیدی ذخایر بزرگی از هلیوم ۳ در ماه ساخته باشند. به جای ساخت هلیوم ۳ ما می‌توانیم آن را از معدن استخراج کنیم. اگر بتوانیم گرد و خاک ماه را برای یافت هلیوم الک کنیم، سوختی بسنده برای تامین انرژی جهان برای هزاران سال خواهیم داشت. اگر تا کنون برای ساخت پایگاه در ماه قانع نشده‌اید ، این می‌تواند دلیل دیگری برای قانع شدن شما باشد.
خوب، شاید فکر می‌کنید که ساخت یک خورشید کوچک(راکتور همجوشی)، خطرناک باشد. اما راستش آنها بسیار ایمن‌تر از بسیاری از نیروگاهها‌ی دیگر هستند. یک رآکتور همجوشی مانند یک نیروگاه هستهای که می‌تواند به گونه‌ی فاجعه باری ذوب شود، نیست. اگر حصارش بشکند، پلاسما باز و سرد می‌شود و واکنش پایان خواهد یافت. ساده بگویم، نیروگاه همجوشی، مانند یک بمب نیست.
انتشار سوخت رادیواکتیوی مانند تریتیوم می‌تواند تهدیدی برای محیط زیست به حساب آید. تریتیوم می‌تواند با اکسیژن پیوند یابد، و آب رادیواکتیو بسازد که این آب می‌تواند به زیست بوم راه یابد و خطر به وجود آورد.
خوشبختانه، در هر زمان بیش از چند گرم تریتیوم در حال بهره برداری نیست، پس اگر نشتی باشد به سرعت رقیق می‌شود. همانطور که گفتیم می‌بینید که انرژیِ تقریبا بی پایانی برای تولید وجود دارد، بدون هیچ هزینه ای برای زیست بوم، واز چیزی به سادگی آب! بهره گرفته می‌شود.
خوب پس گیر کار کجاست؟
هزینه.
هنوز نمی‌دانیم که آیا انرژی همجوشی اصلا از نظر اقتصادی به صرف خواهد بود یا خیر. حتی اگر شدنی باشد، ممکن است بسیار گران‌تر از چیزی که تاکنون ساخت شده است، باشد. اشکال اصلی این است که شدنی بودن این فنآوری اثبات نشده است. این یک قمار ده میلیارد دلاری است. و این پول می‌تواند به شکل بهتری صرف دیگر انرژی‌های پاک، که اکنون خود را ثابت کرده‌اند، بشود.
شاید باید جلوی زیان بیشتر را بگیریم. یا شاید، باتوجه به اینکه نتیجه نهایی تولید انرژی پاک تمام نشدنی برای همگان است، ارزش این ریسک را داشته باشد؟
شاید اینها را نیز بپسندید:
گداخت هسته ای با هیدروژن و بور
حل یکی از بزرگترین چالش‌های انرژی هستهای
رکورد جهانی تازه‌ای برای فشار پلاسما در راکتور همجوشی هستهای
مرز پیشرفت فناوری تا کجاست؟