انرژی بی‌نهایت، برای همیشه، برای همه (3)
۲۶۱۰۷۱
۱۷ آبان ۱۳۹۴ - ۰۹:۵۳
۶۱۲۳ 
بخش خصوصی شجاعت امتحان روش‌های جدید را دارد. لابرژ می‌گوید: «من تصمیم گرفتم استارتاپی برای پژوهش در زمینه‌ی همجوشی هسته‌ای راه‌اندازی کنم. البته که اوایل به نظر ایده‌ای احمقانه‌ای می‌آمد، ولی فکر می‌کنم هدف درستی را برای زندگی‌ام انتخاب کردم.»
وب سایت مجله دیجی کالا - مهدی مومن زاده: ظاهرا حق با روستوکر بود. بخش خصوصی توانست با استفاده از فناوری‌ متفاوت، خیلی سریع به نتایجی امیدوار کننده برسد.

 بخش خصوصی شجاعت امتحان روش‌های جدید را دارد. لابرژ می‌گوید: «من تصمیم گرفتم استارتاپی برای پژوهش در زمینه‌ی همجوشی هسته‌ای راه‌اندازی کنم. البته که اوایل به نظر ایده‌ای احمقانه‌ای می‌آمد، ولی فکر می‌کنم هدف درستی را برای زندگی‌ام انتخاب کردم.»

 لابرژ نیز به تک‌صدایی موجود در تحقیقات همجوشی بدبین است. او می‌گوید: «نکته این‌جاست که وقتی دانشمندان پژوهش در همجوشی را آغاز کردند، روش‌های مختلفی برای رسیدن به هدف امتحان شد.

از میان راه‌های مختلف، یکی دو روش به نسبت خوب جواب داد و این باعث شد دیگر دانشمندان دست از روش‌های خود بکشند و روی همین یکی دو راه متمرکز شوند. بنابراین اکنون تعداد زیادی روش رها شده داریم.

گزارش ویژه‌ی تایم: انرژی بی‌نهایت، برای همیشه، برای همه (بخش آخر)

روش‌های رها شده‌ای که استارتاپ‌ها دوباره می‌توانند سراغ آن‌ها بروند.» روشی که خود او سراغش رفته، «همجوشی مغناطیسی هدف» (Magnetized Target Fusion) نام دارد.

 خیلی ساده بخواهیم بگوییم، این روش بدین صورت عمل می‌کند که گردابی از فلز مذاب ایجاد می‌شود، در قسمت مرکزی آن که بر اثر نیروی گریز از مرکز خالی شده پلاسما ریخته می‌شود و سپس گرداب فشرده می‌گردد.

بر اثر فشردگی گرداب، پلاسمای درون آن نیز فشرده می‌شود و در نتیجه دمای آن بالا می‌رود و همجوشی رخ می‌دهد.

لابرژ نتوانست برای انجام این کار بودجه‌ی دولتی بگیرد، بنابراین به سمت سرمایه‌گذاران خصوصی رفت و شرکت جنرال فیوژن را تاسیس کرد. اکنون جنرال فیوژن ۶۵ کارمند دارد و یکی از شرکت‌های کوچکی است که در رسیدن به نقطه‌ی سر به سر مصرف و تولید انرژی، با دیگر استارتاپ‌ها رقابت می‌کند.

 اکنون این شرکت توانسته ۹۴ میلیون دلار جذب کند و نمونه‌های آزمایشی زیرسامانه‌های اصلی رآکتور همجوشی را ساخته است. از این زیرسامانه‌ها می‌توان به یک محفظه‌ی کروی برای قرارگیری گرداب فلز مذاب و ۱۴ ابزار بزرگ که کار فشرده سازی گرداب را انجام مي‌دهند، اشاره کرد.

 درباره‌ی رآکتور تری‌آلفا گفته بودیم که شکل و شمایلی هالیوودی دارد، ولی این یکی از آن هم هالیوودی‌تر است. لابرژ می‌گوید: «پیشرفت دانشمندانی که با توکامک‌ها کار می‌کنند خیلی کند است. ولی ما دوست داریم سریع‌تر پیش‌برویم و فکر می‌کنم که می‌توانیم این کار را انجام دهیم.»

«هلیون انرژی» که یکی دیگر از استارتاپ‌ها در این زمینه است، تا کنون چهار نسل از رآکتورهای آزمایشی خود را ساخته است. روش‌ آن‌ها تا حدی شبیه به تری‌آلفا است و دو حلقه‌ی پلاسما را در یک محفظه‌ی مرکزی به یکدیگر برخورد می‌دهند.

 با این حال آن‌ها این کار را در بازه‌های زمانی خیلی کوتاه و متناوب انجام می‌دهند و توده‌ی پلاسما را به مدت زمان زیاد حفظ نمی‌کنند. هلیون انرژی بر ساخت رآکتوری کوچک به اندازه‌ی یک کامیون تمرکز کرده و می‌خواهد خیلی سریع آن را درست کند.

 آن‌طور که در وب‌سایت این شرکت آمده، اصلا بعید نیست هلیون انرژی بتواند تا ۶ سال آینده یک رآکتور کاملا اقتصادی بسازد. جالب این‌جاست که شرکت هلیون انرژی به گزارش‌گر تایم گفته بود که سر پرسنل‌اش بسیار شلوغ است و نمی‌توانند در نوشتن این گزارش همکاری کنند.

به طور کلی شرکت‌های خصوصی زیادی در زمینه‌ی همجوشی فعالیت می‌کنند. از آن جمله می‌توان به «ایندستریال هیت» (Industrial Heat) و «توکامک انرژی» (Tokamak Energy) اشاره کرد.

 جالب این‌جاست که قسمتی از شرکت «لاکهید مارتین» (Lockheed Martin) که در اصل یک شرکت سازنده‌ی هواپیماهای نظامی است، رآکتوری به نام «رآکتور همجوشی فشرده» (Compact Fusion Reactor) می‌سازد.

 رآکتوری که می‌تواند در قسمت بار یک کامیون جا شود. آن‌ها ادعا کرده‌اند که تا چهار سال آینده یک نمونه‌ی آزمایشی از آن را می‌سازند.

کدام عنصر برای همجوشی بهتر است؟

وقتی می‌خواهید همجوشی هسته‌ای انجام دهید، بهتر است هسته‌ی کدام اتم‌ها را انتخاب کنید؟ تا به حال معمولا دو ایزوتوپ هیدروژن، یعنی دوتریوم و تریتیوم انتخاب می‌شدند.

 کار کردن با این اتم‌ها ساده‌تر است چرا که در دمای به نسبت کم ۱۰۰ میلیون درجه‌ی سانتی‌گراد دچار همجوشی می‌شوند. تقریبا همه‌ی شرکت‌هایی که نام بردیم، از این اتم‌ها استفاده می‌کنند. ولی حتی به کارگیری این اتم‌ها نیز خالی از مشکل نیست.

 یک مسئله این است که تریتیوم، ایزوتوپی به نسبت نادر است. دوم اینکه واکنش دوتریوم-تریتیوم در کنار تولید پسماند ایزوتوپی از هلیوم، یک نوترون هم باقی می‌‌گذارد.

این به خودی خود مشکل‌زاست، چرا که وقتی تعداد زیادی نوترون آزاد را به سمت چیزی پرتاب می‌کنید، در نهایت پرتوزا می‌شود. بدین ترتیب شما نیاز خواهید داشت که مرتب قسمت‌هایی از رآکتور را به دلیل پرتوزا شدن تعویض کنید.

گزارش ویژه‌ی تایم: انرژی بی‌نهایت، برای همیشه، برای همه (بخش آخر)
استفاده از ایزوتوپ‌های دوتریوم و تریتیوم در همجوشی مرسوم است. ولی مشکل این‌جاست که علاوه بر انرژی و پسماند هلیوم،
یک نوترون آزاد هم تولید می‌شود که در طول زمان قسمت‌هایی از رآکتور را پرتوزا می‌کند

بیندرباور انتقادهای زیادی را به استفاده از دوتریوم و تریتیوم وارد می‌کند. او می‌گوید: «اصلا فرض کنیم که پروژه‌ی ITER با موفقیت به اتمام برسد. حتی آن زمان هم باید سال‌های زیادی را صرف یافتن موادی برای ساخت قسمت‌های مختلف رآکتور بکنیم که بتواند در آن اوضاع جهنمی بمباران شدید نوترونی، ۶ تا ۹ ماه دوام آورد.»

 مهندسان هم اکنون نیز در حال کار کردن روی راه‌حل‌هایی هستند. گرداب فلز مایع در رآکتور جنرال فیوژن ترکیبی از سرب و لیتیوم است که می‌تواند نوترون‌های آزاد را جذب کند. تازه این کار جایزه هم دارد، یعنی اینکه وقتی نوترون‌ها به لیتیوم برخورد می‌کنند، تریتیوم بوجود می‌آید.

رآکتور شرکت هلیون انرژی، دوتریوم و هلیوم ۳ را همجوشی می‌دهد. این باعث می‌شود نوترون‌های آزاد کمتری تولید شود.

با این حال مشکل این‌جاست که این همجوشی به دمای بیشتری احتیاج دارد و هلیوم ۳ هم خیلی نادر است. شرکت تری‌آلفا قصد دارد که در آینده، پروتون‌ها (همان هسته‌ی هیدروژن) را با بورون ۱۱ همجوشی دهد.

 این واکنش هیچ نوترونی تولید نمی‌کند و هر دو عنصر در طبیعت فراوان هستند. بیندرباور می‌گوید: «ما همیشه می‌گوییم که اگر کسی می‌خواهد نیروگاه ما را بخرد، می‌توانیم به صورت مادام‌العمر سوخت آن را مجانی تامین کنیم.»

 ولی مشکل بزرگ این واکنش آن‌جاست که همجوشی پروتون-بورون ۱۱ به دمای وحشتناک بالای ۳ میلیارد درجه‌ی سانتیگراد احتیاج دارد؛ به همین دلیل است که هیچ کس به جز تری‌آلفا دوست ندارد سراغ این ایده برود.
گزارش ویژه‌ی تایم: انرژی بی‌نهایت، برای همیشه، برای همه (بخش آخر)
در همجوشی پروتون با بورون ۱۱ هیچ نوترونی تولید نمی‌شود. ولی مشکل این‌جاست که این واکنش به دمای بسیار زیاد ۳ میلیارد درجه‌ی سانتیگراد احتیاج دارد

کسی نمی‌داند در این دما پلاسما چگونه رفتار می‌کند. در ضمن تقریبا همه به ایده‌ی تری‌آلفا بدبین هستند و چالش‌های مهندسی همجوشی دوتریوم و تریتیوم را ترجیح می‌دهند. «دنیس وایت» (Dennis Whyte) مدیر مرکز همجوشی و علوم پلاسما در MIT است.

 او می‌گوید: «همین الان ایجاد فرایند همجوشی، حتی با دوتریوم و تریتیوم کار بسیار مشکلی است. هر عنصر دیگری را که می‌خواهیم انتخاب کنیم، باید ببینیم همجوشی دادن آن چند برابر سخت‌تر از دوتریوم و تریتیوم است.»

 لابرژ نیز همین‌طور فکر می‌کند: «انگار قبل از اینکه یاد گرفته باشیم راه برویم، بخواهیم بدویم. یا حتی قبل از اینکه بتوانیم راه‌برویم، بخواهیم پرواز کنیم. می‌توان گفت همین الان شرکت جنرال فیوژن خیلی بلند‌پرواز است که می‌خواهد همجوشی انجام بدهد، ولی تری‌آلفا دیگر واقعا به طرز دیوانه‌واری بلند‌پرواز است.»

بیندرباور که روحیه‌ای نترس و شجاع دارد، از این چالش هم احساس ترس نمی‌کند. او قصد دارد در گام بعدی، رآکتوری بسازد که بتواند به دمای مورد نظر برای همجوشی پروتون و بورون ۱۱ برسد. او فکر می‌کند که دما در شتاب‌دهنده‌های ذرات می‌تواند به تریلیون‌ها درجه برسد.

 بیندرباور این‌طور ادامه می‌دهد: «رسیدن به دماهای بالاتر آن‌قدرها هم سخت نیست. ممکن است غیرممکن به نظر برسد، چرا که میلیاردها درجه‌ی سانتی‌گراد خیلی زیاد است. ولی می‌توان برای رسیدن به این دما، از روش‌هایی خیلی شبیه به آن‌چه در اجاق مایکروویو استفاده می‌شود، بهره برد.»

همه‌ی کسانی که روی همجوشی هسته‌ای کار می‌کنند، فکر می‌کنند که به زودی با ورود انرژی همجوشی هسته‌ای، وضعیت دنیا از این رو به آن رو می‌شود. گزارشگر تایم از بیندرباور می‌پرسد که چقدر امیدوار است در زمان حیات خود بتواند یک نیروگاه همجوشی هسته‌ای که به بهره‌برداری رسیده را ببیند.

او پاسخ می‌دهد: «خیلی. از نظر علمی من خیلی امیدوار هستم.» او فکر می‌کند وقتی دمای پلاسمای ماشین او به ۳ میلیارد درجه‌ی سانتیگراد می‌رسد، می‌داند چه اتفاقی می‌افتد. بنابراین تصور می‌کند که امکان رسیدن به این دما وجود دارد.

 بیندرباور ادامه می‌دهد: «در هیچ کجای فیزیک گفته نشده که رسیدن به این دما غیر ممکن است. فقط باید آن را امتحان کرد.»

بیندرباور درباره‌ی بعضی استارتاپ‌ها که فکر می‌کنند تا چهار یا پنج سال دیگر رآکتور اقتصادی خود را می‌سازند، می‌گوید: «بعضی‌ها می‌گویند که می‌توانند تا پنج سال دیگر یک رآکتور اقتصادی کامل بسازند. من می‌دانم که این کار غیر ممکن است.

 البته آدم منفی‌نگری نیستم؛ من هم دوست دارم این کار را انجام بدهم و تا جایی که ممکن است داریم سریع کار می‌کنیم تا بتوانیم زودتر یک رآکتور اقتصادی بسازیم، ولی می‌دانم که بیشتر از پنج سال طول می‌کشد.»

 وقتی گزارشگر تایم از او درباره‌ی زمان بهره‌برداری از رآکتور اقتصادی تری‌آلفا می‌پرسد، او پاسخ می‌دهد: «این درست نیست که چون همیشه گفتیم ۳۰ سال دیگر آماده می‌شود، واقعا باز هم ۳۰ سال طول بکشد. با این حال آمادگی اینکه زمان دقیقی به شما بگویم را ندارم. می‌توانم بگویم که در X سال آینده رآکتوری اقتصادی خواهیم داشت.

 در سه یا چهار سال آینده به جایی می‌رسیم که به جای ریسک‌های علمی، ریسک‌های مهندسی انجام می‌دهیم. در عرض یک دهه نیز قسمت‌های مختلف کار به قدری از بلوغ می‌رسند که می‌توان نخستین قدم‌ها را برای اقتصادی شدن برداشت.»

گزارش ویژه‌ی تایم: انرژی بی‌نهایت، برای همیشه، برای همه (بخش آخر)
برای دستیابی به فناوری ساخت یک رآکتور همجوشی اقتصادی، دست کم یک دهه باید صبر کنیم

نسبت انرژی خروجی به انرژی ورودی یک نیروگاه همجوشی هسته‌ای اقتصادی باید بین ۱۵ تا ۲۰ به یک باشد. اکنون هدف ITER،‌ رسیدن به نسبت ۱۰ به یک است.

 این درحالیست که تا به حال هیچ رآکتوری نتوانسته حتی به نقطه‌ی سر به سر انرژی و نسبت یک به یک برسد. یعنی اینکه انرژی مصرفی آن بیشتر از انرژی خروجی‌اش است. به نظر می‌رسد به قول نیل آرمسترانگ که اولین قدم را روی ماه گذاشت، این‌ها جهش‌هایی بزرگ برای بشر باشند.

بیل‌گیتس اکنون در کمپینی سعی می‌کند مردم را از تخریب زیست‌محیطی ناشی از مصرف بیش از حد انرژی آگاه کند.

 او ۲ میلیارد دلار از بودجه‌ی بنیاد خود را در این راه سرمایه‌گذاری کرده است و می‌گوید: «ما نیاز به نوآوری‌هایی داریم که بتوانیم با آن‌ها به انرژی‌هایی ارزان‌تر از سوخت‌های هیدروکربنی امروزی دست‌ یابیم. نوعی انرژی که آلایندگی آن صفر و دست کم به اندازه‌ی منابع انرژی امروزی قابل اعتماد باشد.

 ما به یک معجزه‌ی انرژی احتیاج داریم.» خود بیل گیتس در شرکت «تراپاور» (TerraPower) که بر روی نسل بعدی نیروگاه‌های شکافت هسته‌ای کار می‌کند، سرمایه‌گذاری کرده است.

اینکه آیا آینده‌ی انرژی دنیا در رآکتورهای همجوشی هسته‌ای رقم می‌خورد یا خیر را نمی‌دانیم. ولی همچنان که این فناوری پیش می‌رود، آینده‌ی آن برای ما ملموس‌تر می‌شود.

حتی پروفسور «استوارت پراگر» (Stewart Prager) که مدیر آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون است و به نظرش بخش خصوصی اعتماد بنفسی خیلی زیاد و غیر واقعی در این مورد دارد، فکر می‌کند که رسیدن به این فناوری کاملا امکان‌پذیر است.

 او می‌گوید: «من فکر می‌کنم که رسیدن به این فناوری اجتناب‌ناپذیر است. ممکن است نتوانیم تا ۱۰ سال آینده تولید انرژی اقتصادی از همجوشی هسته‌ای داشته باشیم، ولی فکر می‌کنم این امر در دهه‌ی ۲۰۴۰ محقق بشود.»

 استفاده از نیروی همجوشی هسته‌ای چیزی است که وقتی محقق شود، از جمله دستاوردهای فوق‌العاده بزرگ بشر به حساب خواهد آمد. چیزی در حد و اندازه‌ی پرواز با هواپیما و فرود روی کره‌ی ماه. این دو نیز از جمله کارهایی بودند که تا کسی آن‌ها را انجام نداده بود، غیر ممکن به نظر می‌رسیدند.
برچسب ها:
مطالب مرتبط
نام:
* نظر:
تعداد کاراکترهای مجاز: 450
قوانین ارسال نظر
بانک اطلاعات مشاغل تهران و کرج