تحقيقات در مورد استفاده از رآکتور همجوشی هسته ای با اميد توليد انرژی ارزان و پاکيزه اجرا می شود

اتحاديه اروپا، آمريکا، ژاپن، کره جنوبی، روسيه و چين در طرح بين المللی رآکتور تجربی حرارتی-هسته ای International Thermonuclear Experimental Reactor يا Iter مشارکت دارند و ژاپن در ابتدا اصرار داشت که تاسيسات مربوطه که هزينه راه اندازی آن به حدود دوازد ميليارد دلار می رسد، در آن کشور ايجاد شود اما ظاهرا با دريافت وعده مشارکت در اجرای طرح، با انتخاب فرانسه موافقت کرده است.

رقابت فرانسه و ژاپن در مورد محل ايجاد تاسيسات طرح باعث شد که آغاز اجرای آن به مدت هجده ماه به تعويق افتد.

قرار است 20 درصد ازبرنامه ايجاد دويست مرکز تحقيقاتی مربوط به ژاپن واگذار شود در حاليکه اين کشور تنها 10 درصد از کل هزينه طرح را تقبل کرده است.

دفتر رياست جمهوری فرانسه با صدور بيانيه ای گفته است که انتخاب اين کشور به عنوان مرکز اجرای طرح به منزله موفقيتی بزرگ برای فرانسه و اتحاديه اروپا محسوب می شود.

مقامات علمی بريتانيا نيز از اين انتخاب استقبال کرده و گفته اند که پيشرفت سريع طرح گامی بلند به سوی دستيابی به منبع بالقوه عظيمی برای توليد نيروی برق به بهای ارزان و بدون آلوده کردن محيط زيست است.

هدف از اجرای طرح Iter تحقيقات در زمينه ساختن نخستين رآکتور گداز هسته ای و توليد برق در حد يک نيروگاه متعارف است که در صورت موفقيت، اميد می رود زمينه را برای ساخت نخستين نيروگاه از اين دست برای استفاده تجاری از آن فراهم آورد.

تاکنون تجهيزات گداز هسته ای تنها برای طرح های تحقيقاتی همجوشی اتم در معدودی از مراکز علمی جهان کاربرد داشته است.

گرچه مشکلات فنی عظيمی در زمينه توليد برق با استفاده از رآکتورهای گداز هسته ای وجود دارد، اما در صورت رفع اين مشکلات، جهان می تواند به منبع کمابيش پايان ناپذيری برای توليد انرژی دست يابد.

با اينهمه، دستيابی به اين هدف در آينده نزديک بعيد به نظر می رسد و حتی تکميل ساخت تجهيزات لازم نيز احتمالا تا ده سال آينده ادامه خواهد داشت.

در صورت موفقيت تحقيقات اوليه، توليد برق به صورت تجاری از اين شيوه احتمالا در خلال سی و پنج سال آينده امکانپذير خواهد بود هرچند ممکن است در اين فاصله، دستاوردهای علمی پيش بينی نشده اين مدت زمانی را کاهش دهد.

توليد برق از آب

گرچه توليد برق از طريق گداز هسته ای همچنان از نيروی اتم برای کسب حرارت استفاده می کند اما اين روش با نحوه کارکرد رآکتورهای متداول که براساس شکافت اتم fission کار می کند تفاوت اساسی دارد.

در رآکتورهای متداول شکافت اتم، هسته يک عنصر سنگين مانند اورانيوم توسط ذرات نوترون بمباران می شود که در نتيجه آن، هسته اصلی تجزيه شده و ضمن شکافتن هسته و آزادسازی تعدادی نوترون، مقاديری انرژی نيز ايجاد می کند.

همجوشی دوتريوم و تريتيوم به توليد هليوم، نوترون و انرژی منجر می شود

روش همجوشی در رآکتورهای گداز هسته ای به گونه ای متفاوت عمل می کند و از لحاظ نظری، در آن می توان از عناصر شيميايی سبکتر از آهن استفاده کرد به نحوی که بمباران هسته اتم به توليد عناصر سنگينتر منتهی شود.

در تکنولوژی مورد نظر در رآکتورهای همجوش، از ايزوتوپ های هيدرژن استفاده می شود که دوتريوم و تريتيوم خوانده می شوند.

ايزوتوپ يک عنصر شيميايی از نظر ساختار اتمی با عنصر اصلی تفاوت دارد اما از نظر فعل و انفعالات شيمايی با آن شبيه است.

هيدروژن و ايزوتوپ های آن دارای يک الکترون هستند اما در حاليکه هسته گاز هيدروژن تنها يک پروتون دارد، هسته های اتم های دوتريوم و تريتيوم به ترتيب يک و دو نوترون اضافی نيز دارند.

در رآکتور همجوشی هسته ای، هسته های اتم های دوتريوم و تريتيوم در حرارت بسيار زياد با يکديگر برخورد می کنند و ضمن آزاد کردن نوترون و توليد عنصر هليوم، انرژی فوق العاده ای را پديد می آورند هرچند در نظر است در رآکتور مورد استفاده نيروگاه های تجاری، سرانجام تنها از اتم های دوتريوم استفاده شود که فراوان تر است.

اين فرآيند در درجه حرارت بسيار بالا به جريان می افتد که برای استفاده از دوتريوم به حدود يکصد ميليون درجه سانتيگراد می رسد و برای ساير عناصر از اين مقدار بيشتر است.

در اين درجه حرارت، ارتباط الکترون ها با هسته اتم قطع و عنصر مورد نظر از حالت گاز به حالت پلاسما در می آيد.

دوتريوم به حالت طبيعی به وفور در طبيعت، از جمله در آب، وجود دارد و گرچه تريتيوم به شکل طبيعی يافت نمی شود اما توليد آن از ليتيوم، يک عنصر فلزی فراوان در سطح زمين، به سادگی امکانپذير است.

توليد برق از طريق گداز هسته ای موادی با قابليت پرتوزايی طولانی مدت برجای نمی گذارد و از اين نظر نيز روشی امن برای استفاده در توليد انرژی است.

همجوشی هسته ای در خورشيد و ساير ستارگان به طور طبيعی جريان دارد و حرارت فوق العاده زيادی را ايجاد می کند.