full screen background image

شکافت هسته‌ای و همجوشی، دريچه‌ای به توليد انرژی خورشیدی

1165 بار دیده شده

در این نیروگاه هسته ای قرار است با استفاده از شکافت هسته‌ای و همجوشی (گداخت) هسته‌ای انرژی بمانند انرژی خورشیدی تولید شود.

Loading the player...

طریقه تولید انرژی همانند انرژی خورشیدی

دو نوع واکنش هسته‌ای وجود دارد، شکافت هسته‌ای و همجوشی (گداخت) هسته‌ای. شکافت هسته‌ای شامل شکستن اتم‌های بزرگتر به اتم‌های کوچک‌تر است که طی آن مقادیر زیادی انرژی حاصل از تفاوت بین انرژی‌های پیوند آنها آزاد می‌شود. آنچه در نیروگاه‌های هسته‌ای اتفاق می‌افتند، همان شکافت هسته‌ای است که طی آن اتم اورانیوم به اتم‌های کوچکتری شکسته شده و مقدار زیادی انرژی آزاد می‌شود. از طرف دیگر، همجوشی دوران طفولیت خود را طی می‌کند. همجوشی شامل اتصال دادن دو اتم و ایجاد یک اتم بزرگتر و به موازات آن تبدیل مقدار کمی از ماده به انرژی گرمایی است. از آنجایی که در شکافت اتمی تبدیل ماده- انرژی وجود ندارد، مقدار کمتری انرژی در مقایسه با همجوشی آزاد می‌شود. همجوشی به عنوان واکنش غائی جهان هستی شناخته می‌شود زیرا سوخت اولیه خورشید و سایر ستارگان حاصل از همجوشی است. اگرچه برخی کشورها بمب‌های هیدروژنی ساخته‌اند که مبنای عملکرد آنها بر اساس واکنش همجوشی کنترل‌نشده است، هنوز راه بسیار زیادی برای کنترل این واکنش به منظور ایجاد منابع انرژی پایدار وجود دارد.

شکافت هسته‌ای و همجوشی، دريچه‌ای به توليد انرژی خورشیدی - فردانما - آینده انرژی اتمی (۱)

اولین قدم در تولید انرژی خورشیدی

مهندسان آلمانی در انستیتوی معروف ماکس- پلانک موفق شده‌اند که یک راکتور همجوشی را راه‌اندازی کنند و به لیست محدود سازمان‌هایی بپیوندند که موفق شده‌اند پلاسمای خطرناک را در جای خود معلق نگه دارند به نحوی که با تجهیزات برخورد نداشته باشد. راکتور ۱۶ متری که صرفاً برای مقاصد آزمایشگاهی ساخته شده، حاصل ۱۹ سال کار و میلیون‌ها دلار هزینه است. تمرکز اصلی بر آهنرباهای الکتریکی فوق هادی است که پلاسمای خطرناک را در جای خود نگه می‌دارد. برای این کار ۴۲۰ تن الکترومغناطیس‌های عظیم ساخته شده که می‌بایست تا دمای منفی ۲۷۳٫۱۶ درجه سانتیگراد سرد شوند تا بتوانند درست کار کنند،  بنابراین سیستم‌های عظیم خنک‌کننده برای این کار تهیه شده‌اند.

یکی دیگر از موانع راکتور همجوشی، دمای شروع به کار است. می‌دانیم که همجوشی ماده اولیه ستارگان است و باید در دمای فوق‌العاده بالا انجام پذیرد، یعنی چقدر داغ؟ برای مثال هسته خورشید در دمای ۱۵ میلیون درجه سلسیوس همواره در حال سوختن است، اگرچه ما برای آغاز یک همجوشی به چنین دمایی احتیاج نداریم. در آغاز همجوشی در یک دمای معین اتم‌های هیدروژن برانگیخته شده، شروع به همجوشی کرده و عناصر سنگین‌تری تشکیل می‌دهند و مقادیر بسیار زیادی انرژی آزاد می‌کنند. وقتی دما به مقدار لازم رسید، می‌بایست به کمک الکترومغناطیس‌های فوق رسانا، پلاسمای حاصل را یکپارچه و در کنار هم در جای خود نگه داشت زیرا هرگونه برخورد پلاسما با دیواره تجهیزات منجر به فاجعه‌ای عظیم خواهد شد.

مهندسان آلمانی راکتور خود را استلاراتور نامگذاری کردند و درون آن یک نمونه یک میلیگرمی از گاز هلیم را به کمک یک لیزر ۱٫۸ مگاواتی تا دمای ۱ میلیون درجه سلسیوس حرارت دادند. در این دما، واکنش همجوشی آغاز گردید و مهندسین آلمانی این اتفاق فوق‌العاده را تحت عنوان «اولین پلاسما» توییت کردند. اگرچه هیدوروژن با توجه به سادگی گزینه بسیار بهتری برای راکتور همجوشی است اما پروفسور توماس کلینگر و تیمش هلیم را برای این کار انتخاب کردند، زیرا دستیابی به همجوشی با هلیم بسیار ساده‌تر است. با توجه به اینکه تنها هدف این راکتور دستیابی آسان‌تر به فرایند همجوشی بوده است، هنوز از انرژی تولیدی این راکتور برداشتی صورت نپذیرفته است.

مهندسان آلمانی اولین نمونه موفق راکتور همجوشی را راه‌اندازی کردند. - فردانما - آینده انرژی اتمی (۲)

همانطور که متوجه شده‌اید راکتورهای همجوشی انرژی زیادی برای راه‌اندازی نیاز دارند که صرف لیزرها، تجهیزات خنک‌کننده و الکترومغناطیس‌ها می‌شود. برای ساخت یک راکتور با ارزش، انرژی حاصل می‌بایست بیشتر از انرژی مصرفی آن باشد. این موفقیت تاریخی توسط نشنال ایگنیشن فسیلیتی در کشور آمریکا به دست آمد. یک راکتور دیگر برای همین منظور با نام توکاموک در کشور فرانسه توسط یک کنسرسیوم بین‌المللی در حال ساخت است. در این راکتور به جای معلق نگه داشتن پلاسما، از طراحی دونات شکل استفاده شده که پلاسما در آن جریان پیدا می‌کند. اگرچه با توجه به مشکلات و دشواری‌های فراوان پیش رو، راکتور توکاموک هنوز قادر به انجام آزمایش نیست و استلاراتور همچنان تنها راکتور همجوشی است که با موفقیت در حال کار است، اما هنوز امکان استفاده از انرژی آن میسر نشده است. آینده بی‌شک هیجان انگیز خواهد بود!




2 نظر درباره “شکافت هسته‌ای و همجوشی، دريچه‌ای به توليد انرژی خورشیدی

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.