از نیروگاه هسته‌ای تا خورشید مصنوعی

 دانشمندان آمریکایی و چینی به‌طور مجزا درحال تلاش برای یک فناوری ویژه هستند که می‌تواند منابع نامحدودی از انرژی را تولید کند. همجوشی هسته‌ای متکی به سوخت‌های فسیلی نیست و مانع از تولید گازهای گلخانه‌ای مضر می‌شود. بنابراین چنین فناوری‌ای می‌تواند تبدیل به ابزاری برای مقابله با چالش تغییرات آب و هوایی شود. همچنین از دستگاهی که این فرایند در آن اتفاق می‌افتد به‌عنوان «خورشید مصنوعی» نام برده می‌شود، چراکه آنچه در خورشید اتفاق می‌افتد، قرار است در زمین اجرا شود.
 
همجوشی هسته‌ای چیست؟
همجوشی هسته ای(fusion) شبیه فرایندی است که در خورشید اتفاق می‌افتد و باعث می‌شود، انرژی بسیار زیادی تولید شود.
دانشمندان بیش از 50کشور از دهه 1960در تلاش برای بازسازی آن در زمین بوده‌اند و امیدوارند که این فرایند در نهایت بتواند مقادیر عظیمی از انرژی پاک را برای جهان فراهم کند. در همجوشی هسته‌ای، جفت‌های ذرات ریز به نام اتم گرم  با فشار به همدیگر فشرده می‌شوند تا یکی از آنها از دیگری سنگین‌تر شود.
این فرایند برعکس شکافت هسته‌ای (fission) است که در آن اتم‌های سنگین از هم جدا می‌شوند. اگرچه اکنون نیروگاه‌های هسته‌ای از شکافت هسته‌ای برای تولید برق استفاده می‌کنند، اما تلاش دانشمندان بعضی از کشورها معطوف به استفاده از همجوشی هسته‌ای است.
 
اهمیت همجوشی هسته‌ای
شکافت هسته‌ای زباله‌های رادیواکتیو تولید می‌کند که تا حدی خطرناک است که باید صدها سال به شکلی ایمن محفوظ بماند. این در حالی است که زباله‌های تولید شده ناشی از همجوشی هسته‌ای رادیواکتیو کمتری دارند و بسیار سریع‌تر تجزیه می‌شوند.
همجوشی هسته‌ای به سوخت‌های فسیلی مانند نفت و گاز نیاز ندارد. همچنین این فرایند گازهای گلخانه‌ای تولید نمی‌کند و به تغییرات آب و هوایی دامن نمی‌زند. بیشتر آزمایش‌های همجوشی از هیدروژن استفاده می‌کنند که می‌توان آن را از آب دریا و لیتیوم و با هزینه پایین استخراج کرد. این موضوع به این معنی است که میلیون‌ها سال می‌توان از این منابع سوخت استفاده کرد. ارزش همجوشی هسته‌ای به حدی است که به‌طور استعاری از آن با عنوان «جام مقدس» تولید انرژی نام برده می‌شود. در افسانه‌های مسیحی قرون وسطا، جام مقدس ظرفی بوده که در «شام آخر» حضرت عیسی(ع) به همراه حواریون از آن نوشید و نماد لطف خداوند به شمار می‌آید.
 
همجوشی هسته‌ای چگونه کار می‌کند؟
هنگامی که 2 اتم از یک عنصر سبک مانند هیدروژن گرم با یکدیگر ترکیب می‌شوند و یک عنصر سنگین‌تر مانند هلیوم را تشکیل می‌دهند، این واکنش هسته‌ای مقادیر زیادی انرژی تولید می‌کند که می‌تواند جذب شود. اما ترکیب 2عنصر یکسان در واقعیت بسیار سخت است. چون بار مثبت یکسانی دارند و به‌طور طبیعی یکدیگر را دفع می‌کنند. به‌همین‌خاطر، برای غلبه بر این مقاومت به انرژی زیادی نیاز است. در خورشید، این اتفاق به‌خاطر دمای بسیار بالا (حدود 10میلیون درجه سانتی‌گراد) و فشار قابل‌توجهی معادل بیش از 100میلیارد برابر فشار جو زمین رخ می‌دهد.
این درحالی است که دانشمندان   از تکنیک‌های مختلف برای بازسازی این شرایط استفاده کرده‌اند، اما ثابت شده است که حفظ دما و فشار بالا برای زمان لازم این فرایند بسیار دشوار است. با این حال، گروهی از دانشمندان اعلام کرده‌اند که با موفقیت از لیزر 192پرتوی برای تبدیل مقدار کمی هیدروژن به انرژی کافی برای تأمین انرژی حدود 15تا 20محفظه استفاده کرده‌اند. این اتفاق به این معنی است که برای نخستین بار دانشمندان توانسته‌اند قدرت بیشتری از لیزرهایی که از آنها برای آزمایش استفاده می‌کردند تولید کنند.
 
امکان همجوشی هسته‌ای در مقیاس بزرگ
با وجود برخی پیشرفت‌های امیدوارکننده طی چند سال اخیر اما تا رسیدن به گداخت یا همان همجوشی هسته‌ای در مقیاس بزرگ سال‌ها فاصله داریم. در‌ماه فوریه، دانشمندان اروپایی در آزمایشگاه JET مستقر در بریتانیا رکورد جهانی خود را برای مقدار انرژی تولید شده در طول 5ثانیه شکستند.
اما حتی آزمایش موفقیت‌آمیز قبلی، انرژی بیشتری از آنچه برای کارکرد لیزرها در وهله اول لازم بود تولید نکرد. همچنین برنامه تحقیقاتی برای رسیدن به این نقطه میلیاردها دلار هزینه داشته است.
 
ایمنی گداخت هسته‌ای
آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) همجوشی هسته‌ای را «ذاتاً ایمن» خوانده است. شرایط لازم برای شروع و حفظ یک واکنش همجوشی به حدی است که از کنترل خارج شدن آن غیرممکن است.
شکیلا گونزالس دی ویسنته، از کارشناسان آژانس بین‌المللی انرژی اتمی می‌گوید: «فیوژن یا همجوشی یک فرایند خودمحدودکننده است. یعنی اگر نتوانید این واکنش را کنترل کنید، دستگاه خاموش می‌شود.»
میزان کمتر زباله‌های رادیویی تولید شده به وسیله این فرایند  در مقایسه با شکافت هسته‌ای نگهداری و حفظ آن را آسان‌تر می‌کند.

مزایای محیط زیستی
در صورتی که دنیا به چنین دستاورد مهمی مجهز شود، بسیاری از دغدغه های زیست محیطی برطرف می شود. پاک بودن این انرژی مانع از  این می شود که سوخت های فسیلی فعلی در نیروگاه ها به کار گرفته شوند.