قدرت فیوژن

قدرت فیوژن یک فرم پیشنهادی تولید برق است که با استفاده از گرما از واکنش های فیوژن هسته ای برق تولید می کند. در یک فرایند فیوژن، دو هسته اتمی سبک تر ترکیب می شوند تا هسته سنگین تر را تشکیل دهند، در حالی که انرژی آزاد می شوند. دستگاه های طراحی شده برای مهار این انرژی به عنوان راکتورهای فیوژن شناخته می شوند.

فرایندهای فیوژن نیاز به سوخت و یک محیط محدود با دمای کافی، فشار و زمان محصور برای ایجاد یک پلاسما که در آن فیوژن می تواند رخ دهد. ترکیبی از این ارقام که منجر به یک سیستم تولید کننده قدرت می شود، به عنوان معیار Lawson شناخته می شود. در ستاره ها، رایج ترین سوخت هیدروژن است و گرانش زمان های بسیار طولانی مدت را فراهم می کند که به شرایط مورد نیاز برای تولید انرژی فیوژن برسد. راکتورهای فیوژن پیشنهادی به طور کلی از ایزوتوپ های هیدروژن مانند دوتریوم و تریتیوم (و به ویژه ترکیبی از این دو) استفاده می کنند که به راحتی از هیدروژن واکنش نشان می دهند تا بتوانند به شرایط کمتری نسبت به شرایط شدید دست یابند. اکثر طرح ها به منظور گرم کردن سوخت خود به ده ها میلیون درجه، که یک چالش عمده در تولید یک طراحی موفق را ارائه می دهد.

انتظار می رود که به عنوان یک منبع قدرت، همجوشی هسته ای مزایای بسیاری نسبت به شکافت داشته باشد. این شامل کاهش رادیواکتیویته در عملیات و زباله های هسته ای کم سطح بالا، منابع سوخت فراوان و افزایش ایمنی است. با این حال، ترکیبی لازم از دما، فشار و مدت زمان ثابت شده است که به شیوه ای عملی و اقتصادی تولید می شود. تحقیقات به راکتورهای فیوژن در دهه 1940 آغاز شد، اما تا به امروز، هیچ طراحی تولید خروجی قدرت فیوژن بیشتری نسبت به ورودی برق برق تولید نکرده است. مسئله دوم که بر واکنش های معمول تاثیر می گذارد، مدیریت نوترون هایی است که در طول واکنش آزاد می شوند، که در طول زمان بسیاری از مواد رایج را که در داخل محفظه واکنش استفاده می شود، تخریب می کند.

محققان فیوژن مفاهیم مختلف محرمانه را بررسی کرده اند. تاکید اولیه بر روی سه سیستم اصلی بود: Z-Pinch، Stellarator، و آینه مغناطیسی. طرح های پیشرو فعلی، سلول Tokamak و Inertial (ICF) توسط لیزر است. هر دو طرح در مقیاس های بسیار بزرگ تحقیقاتی هستند، به ویژه ITER Tokamak در فرانسه و لیزر ملی احتراق (NIF) لیزر در ایالات متحده. محققان همچنین در حال مطالعه طرح های دیگر هستند که ممکن است رویکردهای ارزان تر را ارائه دهند. در میان این گزینه ها، افزایش علاقه به همجوشی هدف مغناطیسی و سلول های الکترواستاتیک عصبی، و تغییرات جدید Stellarator افزایش می یابد.