گامی کلیدی به سوی همجوشی هیدروژن

گامی کلیدی به سوی همجوشی هیدروژن با ترجمه مهندس شکوفه ساتری

تولید انرژی تقریباً بی حد و حصر از همجوشی هیدروژن کنترل شده و خودپایدار یک رویای علمی برای نیم قرن بوده است، اما پیشرفت فناوری کند و مملو از چالش ها بوده است. با این حال، محققان در بزرگترین مرکز لیزر جهان، یک گام کلیدی در مسیر همجوشی گزارش کرده‌اند: «پلاسمای سوزان»، که در آن واکنش همجوشی به منبع اصلی انرژی خود تبدیل می‌شود.

تیم‌های تحقیقاتی با استفاده از تأسیسات احتراق ملی (NIF) در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL)، ایالات متحده گزارش دادند که چهار آزمایش انجام‌شده بر روی ایزوتوپ‌های دوتریوم و تریتیوم هیدروژن بیش از 100 کیلوژول انرژی تولید کردند که یکی تقریباً 170 کیلوژول انرژی تولید کرد.

Omar A. Hurricane، دانشمند ارشد برنامه همجوشی محبوس اینرسی LLNL و یکی از نویسندگان مقاله نیچر، می گوید: «پلاسمای در حال سوختن به این معنی است که پلاسمای همجوشی بیش از ما آن را با وسایل خارجی گرم می کنیم. این یک گام ضروری و علمی مهم در مسیر همجوشی هسته ای کنترل شده است.»

برای دستیابی به این نقطه عطف، دانشمندان LLNL و سایر آزمایشگاه‌ها هندسه حفره کوچکی را که انرژی لیزر روی آن متمرکز شده است، بهبود بخشیدند و طول موج پرتوهای لیزر را در داخل پلاسمای محدود تغییر دادند (Nature Phys., doi: 10.1038/s41567-02). -01485-9؛ arxiv.org/abs/2111.04640).

لیزرهای قدرتمند، اهداف بزرگ

NIF از 192 خط پرتو لیزر موازی استفاده می‌کند که همگی یک پالس لیزری را تقویت می‌کنند که روی هم تا 1.9 مگا ژول انرژی با حداکثر توان نزدیک به 500 TW تولید می‌کنند. این مرکز تمام انرژی را روی یک استوانه طلای کوچک و توخالی به نام hohlraum متمرکز می کند که به نوبه خود حاوی یک کپسول به اندازه دانه فلفل حاوی دوتریوم و تریتیوم است. پرتوهای لیزر ترکیبی اشعه ایکس را در داخل hohlraum تولید می کنند. آن انفجار عظیم اما زودگذر انرژی به طور لحظه ای دما و فشارهایی را ایجاد می کند که فقط در مرکز خورشید یافت می شود - یا در انفجار یک بمب هیدروژنی.

محققان وزارت انرژی ایالات متحده آزمایش با پرتوهای قدرتمند NIF را در سال 2010 آغاز کردند، اما بسیاری از چالش‌ها - برخی در جزئیات برهمکنش بین تشعشع، پلاسما و سایر ذرات زیراتمی - پیشرفت به سوی واکنش‌های همجوشی خودپایدار را به تأخیر انداخته است.

واکنشهای همجوشی هیدروژن