گداخت هسته‌ای: انرژی بی‌پایان در دسترس؟

مقدمه: رویای دیرینه بشر

گداخت هسته‌ای (Fusion) همان فرآیندی است که خورشید و سایر ستارگان را روشن نگه می‌دارد. دانشمندان بیش از ۷۰ سال است تلاش می‌کنند این فرآیند را روی زمین شبیه‌سازی کنند تا منبعی پاک، ایمن و تقریباً بی‌پایان از انرژی تولید شود.

۱. گداخت هسته‌ای چگونه کار می‌کند؟

• اصل کار: ترکیب هسته‌های اتم‌های سبک (معمولاً دوتریوم و تریتیوم) برای تشکیل هسته‌های سنگین‌تر

• شرایط لازم:

  • دمای فوق‌العاده بالا (~۱۵۰ میلیون درجه سانتیگراد)

  • فشار بسیار زیاد

  • زمان کافی برای نگه‌داری پلاسما

۲. مزایای انرژی گداخت

• منابع سوخت تقریباً نامحدود: دوتریوم از آب دریا و تریتیوم از لیتیوم قابل استحصال است

• ایمنی بالا: عدم امکان وقوع حوادثی مانند نیروگاه‌های شکافت

• پاک‌ترین انرژی:

  • عدم تولید گازهای گلخانه‌ای

  • پسماندهای کم‌خطر با نیمه‌عمر کوتاه

۳. چالش‌های فنی پیش‌رو

• مشکل نگه‌داری پلاسما: نیاز به میدان‌های مغناطیسی فوق‌پیشرفته

• مصرف انرژی بیشتر از تولید: تاکنون هیچ دستگاه گداختی به نقطه سربه‌سر نرسیده است

• مواد مقاوم به دما: توسعه مواد جدید برای تحمل شرایط极端

۴. پروژه‌های مهم جهانی

• ITER (فرانسه): بزرگترین راکتور آزمایشی جهان با مشارکت ۳۵ کشور

• NIF (آمریکا): استفاده از لیزرهای پرتوان

• EAST (چین): رکورددار نگه‌داری پلاسما (۱۰۰۰ ثانیه)

• توکامک‌های کوچک‌مقیاس: استارتاپ‌هایی مانند Commonwealth Fusion Systems

۵. پیشرفت‌های اخیر و دستاوردها

• دسامبر ۲۰۲۲: NIF به نقطه مهم «سود انرژی» رسید (تولید ۳٫۱۵ مگاژول از ۲٫۰۵ مگاژول ورودی)

• ۲۰۲۳: چین راکتور HL-2M را به ۱۵۰ میلیون درجه رساند

• پیش‌بینی‌ها: احتمال دستیابی به گداخت عملی تا ۲۰۴۰

۶. وضعیت ایران در این فناوری

• فعالیت‌های تحقیقاتی در:

  • سازمان انرژی اتمی ایران

  • دانشگاه‌های صنعتی شریف و تهران

  • پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای

• نیاز به سرمایه‌گذاری بیشتر و همکاری‌های بین‌المللی

۷. آینده انرژی گداخت

• سناریوهای ممکن:

  • دهه ۲۰۴۰: اولین نیروگاه‌های تجاری

  • نیمه دوم قرن: جایگزینی بخشی از نیروگاه‌های فعلی

  • قرن ۲۲: تبدیل شدن به منبع اصلی انرژی بشر

نتیجه‌گیری:

اگرچه گداخت هسته‌ای هنوز به مرحله تجاری نرسیده است، اما پیشرفت‌های اخیر امیدواری‌ها را افزایش داده‌اند. این فناوری می‌تواند تحولی اساسی در نظام انرژی جهان ایجاد کند و بسیاری از مشکلات زیستمحیطی فعلی را حل نماید. با این حال، رسیدن به این آرزوی دیرینه نیازمند سرمایه‌گذاری‌های کلان و همکاری‌های بین‌المللی است.