راه‌اندازی دستگاه‌های همجوشی کوچک «رومیزی» را برای راکتورهای کارآمدتر می‌سازد

همجوشی هسته ای نحوه تولید انرژی ستارگان (از جمله خورشید خودمان) است و دانشمندان امیدوارند که روزی بتوان از آن به عنوان یک راه حل انرژی پاک و فراوان در زمین استفاده کرد. هیچ انتشار کربنی وجود ندارد، بیشتر سوخت مورد نیاز به طور گسترده در دسترس است، و ایمن است: اگر واکنش اشتباه پیش رفت، به سادگی کاهش می یابد و متوقف می شود.

شاید چالش بزرگی را متوجه شده باشید که تلاش می‌کند کل انرژی تولید یک ستاره را در یک نیروگاه جا دهد. دو رویکرد اصلی در حال بررسی است، یکی استفاده از آهنربا برای ایجاد دما و فشار فوق‌العاده بالا و دیگری با استفاده از لیزر - جایی که استارت‌آپ صنایع سنگین کمبریج وارد عمل می‌شود.

همانطور که TechCrunch گزارش می دهد، این شرکت در حال حاضر در "حالت مخفی کاری" از آزمایشگاه وابسته به موسسه فناوری ماساچوست (MIT) کار می کند، اما اکنون به نظر می رسد آماده به اشتراک گذاشتن برخی جزئیات در مورد فناوری در حال توسعه است. نوآوری های اصلی: همجوشی که کارآمدتر است و به فضای کمتری نسبت به راکتورهای معمولی نیاز دارد.

همجوشی هسته ای روی میز

تمرکز ابتدا روی سوخت همجوشی است (اعتبار تصویر: صنایع سنگین کمبریج) یون کای، یکی از بنیانگذاران و مدیر عامل شرکت صنایع سنگین کمبریج، دستگاه فیوژن این شرکت را به اندازه "کوچک" و "میز رومیزی" توصیف می کند که به این معنی است که آزمایش ها می توانند به سرعت انجام شوند و آنها را بهبود بخشید. این فناوری در نهایت بزرگ‌تر می‌شود، اما هدف ساخت چیزی کوچک‌تر از طرح‌های راکتور معمولی است - به اندازه تقریبا دو زمین بسکتبال، به جای یک مجموعه نیروگاه کامل.

آنچه رویکرد صنایع سنگین کمبریج را متفاوت می کند، راه اندازی لیزر دوگانه است. اولین لیزر نور خود را به صورت حلقه‌های متحدالمرکزی که به بلوک سوخت برخورد می‌کنند، می‌رساند، که برای ایجاد امواج ضربه‌ای در حرکت به سمت داخل طراحی شده است که اثر فشرده‌سازی شتاب‌دهنده‌ای ایجاد می‌کند. سپس لیزر دوم در نقطه ایده آل به موج برخورد می کند تا فشار فوق العاده بالایی را برای احتراق و همجوشی هسته ای ایجاد کند.

سیستم محصور شده به‌عنوان کارخانه سوخت فشرده و مستقل خود عمل می‌کند، زیرا همه چیز به سمت داخل حرکت می‌کند. همچنین به جای سه بعدی، حول محور دو بعدی طراحی شده است، که به معنای زوایای کمتری برای پوشش است - برای مثال، راه اندازی همجوشی لیزری در مرکز احتراق ملی (NIF) در ایالات متحده از مجموعه ای از 192 لیزر در سه بعدی برای فشرده سازی بلوک های سوخت خود استفاده می کند.

از آنجایی که دستگاه کوچکتر و کارآمدتر است، دستگاه رومیزی صنایع سنگین کمبریج می تواند 50 تا 80 عکس لیزری در روز دریافت کند - در NIF، فقط تعداد انگشت شماری است. به گفته کای، مقدار نسبتا کمی از توان لیزر مورد نیاز است، و از آنجایی که ده‌ها آزمایش در هر 24 ساعت انجام می‌شود، سیستم را می‌توان به سرعت آنالیز و در طول زمان تکرار کرد.

یک اخطار بزرگ وجود دارد: دستگاه رومیزی در کمبریج هوی مانند راکتور NIF یا هر رآکتور دیگری که در حال توسعه است، انجام نمی دهد. در حال حاضر، به جای تولید الکتریسیته، بر ساخت یکی از سوخت های مورد نیاز برای همجوشی هسته ای، تریتیوم، متمرکز شده است. مراحل واقعی راکتور و نیروگاه بعدا خواهد آمد.

بعد چه اتفاقی می افتد

رویکرد دو بعدی و لیزری دو بعدی برای احتراق (اعتبار تصویر: صنایع سنگین کمبریج) برای اینکه همجوشی هسته ای اتفاق بیفتد، باید دو اتم سبک با هم کوبیده شوند. دانشمندان فکر می کنند بهترین ترکیب دوتریوم و تریتیوم خواهد بود – و در حالی که دوتریوم زیادی در اطراف وجود دارد، اصلا تریتیوم زیادی وجود ندارد. در حال حاضر، بیشتر چیزی که داریم از نیروگاه های قدیمی شکافت هسته ای می آید که به تدریج در حال حذف شدن هستند.

برنامه بلندمدت این است که رآکتورهای هسته‌ای در کنار تولید برق، تریتیوم خود را بسازند، اما با توجه به اینکه انتظار نمی‌رود رآکتورهایی تا دهه 2030 آنلاین شوند، فرصتی پیش از آن وجود دارد که صنایع سنگین کمبریج امیدوار است از آن حداکثر استفاده را ببرد.

TechCrunch به یک مطالعه اخیر اشاره می کند که نشان می دهد کمبود تریتیوم می تواند تا سال 2054 به 28 کیلوگرم (62 پوند) برای کل صنعت برسد. با قیمت های امروزی که حدود 840 میلیون دلار (631 میلیون پوند / 1209 میلیون دلار استرالیا) ارزش ایزوتوپ دارد - یک بازار بالقوه پرسود.

همچنین به طور بالقوه در زمینه همجوشی هسته ای به طور کلی پول زیادی وجود دارد، به همین دلیل است که سرمایه گذاران برای توسعه نیروگاه های همجوشی آینده سرمایه گذاری می کنند. شایان ذکر است که در حالی که واکنش‌های همجوشی هسته‌ای برای دهه‌ها در آزمایشگاه تولید شده‌اند، ما هنوز در مرحله‌ای نیستیم که آنها عملا برق تولید کنند - هنوز چند سال دیگر باقی مانده است.

عرضه ثابت تریتیوم و راکتورهای همجوشی هسته‌ای کارآمدتر و فشرده مطمئنا به ما کمک می‌کند سریع‌تر به آنجا برسیم، و این همان چیزی است که صنایع سنگین کمبریج را هدایت می‌کند. اگر بتوان این فناوری را طی چند سال آینده به طور کامل توسعه داد، نوید می دهد که یک تغییر واقعی بازی برای تولید و عرضه انرژی باشد.