گامی مهم برای تحقق بخشی انرژی همجوشی هسته‌ای

همجوشی هسته‌ای، فوزیون یا فیوژن (به انگلیسی Fusion) فرآیندی عکس عمل شکافت هسته‌ای است. در فرآیند همجوشی هسته‌ای هسته‌های سبک مانند هیدروژن، دوتریوم و تریتیوم با یکدیگر همجوشی داده شده و هسته‌های سنگین‌تر و مقداری انرژی تولید می‌شود.

برای اینکه همجوشی امکان‌پذیر باشد هسته‌هایی که در واکنش وارد می‌شوند باید دارای انرژی جنبشی کافی باشند تا بر میدان الکترواستاتیکی پیرامونشان فائق آیند؛ بنابراین دماهای وابسته به واکنش‌های همجوشی فوق‌العاده بالاست ما در گسترش نیوز قصد داریم در این گزارش به جدیدترین تحقیقات درباره همجوشی هسته‌ای بپردازیم برای خواندن این گزارش با گسترش نیوز همراه باشید:

در این مطالعه، لیام اسکارلت، محقق ارشد و نامزد دکترا در دانشگاه کرتین استرالیا، پایگاه داده‌ای از واکنش‌های مولکول الکترون را ارائه می‌دهد که به سایر دانشمندان اجازه می‌دهد تا پلاسمای حاوی هیدروژن مولکولی را به‌طور دقیق مدل‌سازی کنند.

اسکارلت در بیانیه‌ای اعلام کرد: "مدل‌سازی برخورد ما با مولکول الکترون یک گام مهیج در تلاش جهانی برای توسعه قدرت همجوشی است."

همجوشی چیست؟

"همجوشی واکنش هسته‌ای است که وقتی اتم‌ها باهم برخورد می‌کنند و باهم ترکیب می‌شوند، مقدار زیادی انرژی آزاد می‌شود. این روند همان چیزی است که به خورشید قدرت می‌بخشد، و بازآفرینی آن بر روی زمین لازمه شناخت دقیق انواع مختلف برخوردهایی است که در پلاسمای همجوشی اتفاق می‌افتد.

اختلاف میان جرم اتم‌های اولیه و اتم‌های جدید تولید شده، معادل با انرژی است که می‌تواند تولید شده یا جذب شود. بدیهی است که تفاوت عمده‌ای میان هسته‌ی خورشید و یک نیروگاه وجود دارد. بنابراین چطور می‌توان انرژی ناشی از جوش هسته‌ای را در زمین ایجاد کرد؟ تحقیقات نشان داده که روش بهتر استفاده از ایزوتوپ‌های سنگین‌تر هیدروژن است. این ایزوتوپ‌ها به دلیل سنگین‌تر بودن، ناپایدار‌تر بوده و فرآیند جوش هسته‌ای را می‌توان با انرژی کم‌تری انجام داد.

اتم معمولی هیدروژن دارای یک پروتون و یک الکترون بوده و نوترونی در خود ندارد. این در حالی است که ایزوتوپ‌های تریتیوم و دوتریوم به ترتیب دارای ۲ و ۱ نوترون هستند. بنابراین می‌توان با ترکیب یک اتم از دوتریوم و یک اتم از تریتیوم اتمی پایدار از هلیوم ساخت.

ایجاد مدل دقیق برای هیدروژن مولکولی

این محقق و همکارانش مدل‌های ریاضی و کدهای رایانه‌ای تهیه کرده و از مرکز ابر رایانه «پاوسی» در «پرث» برای محاسبه واکنش‌های مختلف در هنگام برخورد با مولکول‌ها استفاده کردند.

آن‌ها در تحقیقاتشان به مولکول‌هایی نگاه کردند و پی بردند که این‌ها مولکول‌هایی هستند که از اتم‌های هیدروژن و ایزوتوپ‌های آن تشکیل شده‌اند، و نقش مهمی در راکتورهای همجوشی دارند.

اما تاکنون، داده‌های موجود ناقص بودند، با این حال، مدل برخورد مولکولی ما یک پایگاه داده دقیق و جامع از بیش از ۶۰ هزار واکنش مولکول الکترون تولید کرده است که برای نخستین بار به یک تیم در آلمان اجازه داده است تا یک مدل دقیق برای هیدروژن مولکولی در پلاسمای راکتور آزمایش حرارتی بین‌المللی ایجاد کند.

از نظر دانشمند، این پیشرفت قابل توجه است زیرا از مدل آلمانی برای پیش‌بینی چگونگی تابش پلاسما استفاده می‌شود، که منجر به درک بهتر فیزیک پلاسما و توسعه ابزارهای تشخیصی برای کنترل واکنش همجوشی می‌شود.

بودجه این مطالعه توسط دفتر تحقیقات علمی نیروی هوایی ایالات متحده تأمین شده است، و این دفتر موافقت کرده است که با توجه به تأمین سوخت تقریباً نامحدود (هیدروژن) و کمبود ضایعات رادیواکتیو از انرژی همجوشی به عنوان منبع انرژی آینده استفاده کند.