به گزارش پایگاه خبری تحلیلی ایران زمین، یک گام بزرگ به سوی این هدف توسط یک تیم بین المللی از محققان در آزمایشگاه ملی لارنس در لیورمور، ایالات متحده، بخشی از وزارت انرژی، برداشته شد که موفق شدند سوخت همجوشی را در دمای شدید گرم کنند به طوری که پلاسما انرژی بیشتری از آن منتشر کند.

به نقل از اسپوتنیک، بر اساس این تحقیق که در "Nature" منتشر شده است، این آزمایش، نقطه عطف پدیده سوزاندن پلاسما را نشان داد که می تواند به توسعه انرژی همجوشی خودپایدار، کمک کند.

گفته شد که انرژی تولید شده توسط این آزمایش بسیار کم است؛ تقریباً معادل 9 باتری نه ولتی که برای شارژ دستگاه های کوچک استفاده می شود، و دانشمندان خاطرنشان کردند که پیشرفت های بیشتر این فناوری، به سال ها زمان نیاز دارد. تولید فیوژن، 100 تریلیونیوم ثانیه به طول انجامید.

الکس زیلسترا، فیزیکدان تجربی در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور و نویسنده اصلی این تحقیق، گفت: «فیوژن مستلزم آن است که سوخت را بسیار داغ کنیم تا بسوزد؛ اما برای همجوشی به حدود صد میلیون درجه (فارنهایت) نیاز داریم. برای دهه ها توانسته ایم واکنش های همجوشی را در آزمایش‌های خود با حرارت دادن زیاد به سوخت، بصورت موفقیت آمیز انجام دهیم؛ اما این به اندازه کافی برای تولید انرژی خالص از همجوشی خوب نیست.»

پلاسما چهارمین حالت ماده بعد از جامد، مایع و گاز نامیده می شود و می تواند در راکتورهای گرما هسته ای تولید شود. دو راه اصلی برای تولید انرژی خالص از طریق همجوشی وجود دارد. روش رایج‌تر بر اساس همجوشی حرارتی آهسته است که در آن فیزیکدانان، پلاسمای داغ را با استفاده از میدان‌های مغناطیسی و جریان‌های الکتریکی، محدود می کنند.

روش جایگزین به عنوان همجوشی سریع ترموهسته ای شناخته می شود که در آن، واکنش همجوشی هسته ای در میلیونیوم ثانیه انجام می شود. این فرآیند به لیزرهای قدرتمندی نیاز دارد که سوخت گرما هسته‌ای را که از تریتیوم و دوتریوم، دو ایزوتوپ هیدروژن ساخته شده‌اند، فشرده می‌کند. این فناوری به طور فعال در راکتور آزمایشی تأسیسات احتراق ملی ایالات متحده (NIF) در حال توسعه است.

تیم محققان آزمایشگاه ملی لارنس از قدرتمندترین سیستم لیزری جهان که به اندازه سه زمین فوتبال است استفاده کردند. دانشمندان 192 پرتو لیزر را به یک کپسول میکروسکوپی شلیک کردند که با سوخت همجوشی دوتریوم و تریتیوم پر شده بود.

فیزیکدانان به رهبری الکس زیلسترا میزان انرژی را که NIF می تواند تولید کند، سه برابر کرده اند. این امر پس از آن امکان پذیر شد که محققان یاد گرفتند با دقت بیشتری پرتوهای لیزر را بر روی سوخت هسته ای متمرکز کنند و در پراکندگی آنها تداخل ایجاد کنند، که به دلیل برهم کنش ذرات نور با مولکول های گازی که کپسول را خنک می کنند، رخ می دهد.

پیش از این، دانشمندان سعی در حل این مشکل با کاهش چگالی گاز داشتند. در نتیجه، کپسول به سرعت گرم و منبسط شد، که به طور چشمگیری دما و فشار داخل سوخت همجوشی را کاهش داد. زیلسترا و همکارانش دریافتند که می توان با نصب یک کریستال فوتونیک ویژه در جلوی ورودی کپسول که انرژی پرتوهای لیزر را در داخل آن متمرکز می کند، بر این مانع غلبه کرد.

پالس لیزر فشاری در حدود 100 میلیارد بار و دمای 100 میلیون درجه سانتیگراد را به همراه داشت. (در مرکز خورشید، دما فقط 15 میلیون درجه است).

زیلسترا گفت: «اگر می‌خواهید آتشی درست کنید، باید آتش را به اندازه‌ای داغ کنید که چوب بتواند خودش را بسوزاند.» این یک تشبیه خوب برای پلاسمای در حال سوختن است، جایی که همجوشی در حال حاضر شروع به خودپایداری می کند.

فشار و دمای بالا منجر به همجوشی هسته های هلیوم از هسته های دوتریوم و تریتیوم می شود. در آن نقطه، یک واکنش گرما هسته ای آغاز می شود که با آزاد شدن مقادیر زیادی انرژی همراه است. این فرآیند همانند فرآیندی است که انرژی را در ستارگان تولید می کند.

زیلسترا اضافه کرد: «اکنون، برای اولین بار، واکنش های همجوشی که در سوخت رخ می دهد بیشتر گرمایش را فراهم می کند، بنابراین همجوشی شروع به تسلط بر گرمایشی که ما انجام دادیم کرده است. این یک روش جدید به نام پلاسمای سوزان است.»

دانشمندان همچنین دریافتند که با استفاده از کپسولی که به شکل بیضی نیست، بلکه مشابه یک دمبل است، می توان کارایی واکنش های گرما هسته ای را افزایش داد. با انجام این کار، فیزیکدانان به طور چشمگیری احتمال پراکندگی پرتوهای لیزر را در هنگام تعامل با مولکول های گازی که دیواره های کپسول سوخت همجوشی را خنک می کنند، کاهش داده اند.

این تغییرات به دانشمندان کمک کرد تا بازده همجوشی سریع گرما هسته ای را سه برابر کنند. به گفته زیلسترا و همکارانش، این رویکرد هنوز تا یک منبع پایدار و قابل اعتماد انرژی همجوشی گرما هسته‌ای بسیار دور است؛ اما دانشمندان انتظار دارند که پیشرفت‌های بعدی در فناوری تمرکز پرتو لیزر به آنها کمک کند تا به این هدف نزدیک‌تر شوند.

او اظهار کرد: «واقعیت‌سازی فیوژن، یک چالش تکنولوژیکی بسیار پیچیده است و برای عملی و اقتصادی کردن آن نیازمند سرمایه‌گذاری و نوآوری جدی است. من همجوشی را به عنوان یک چالش در مقیاس دهه ای برای تبدیل شدن به یک منبع انرژی پایدار می بینم.»

منبع: www.sputniknews.com