عکس |‌ این تفنگ اتمی غول‌پیکر دنیا را تغییر خواهد داد

غزل گری: ویدئوی منتشر شده شلیک آزمایشی این اسلحه را به سمت تاسیسات این شرکت نشان می دهد. اعضای تیم داده های حسگرهای تفنگ را از فاصله ایمن در فضایی که با دیوار بتنی ضخیم جدا شده بود، بررسی کردند. هر شلیک آزمایشی این تفنگ جهان را یک قدم به منبع بی پایان انرژی خالص نزدیکتر می کند.

این اسلحه غول پیکر فولادی با 3 کیلوگرم باروت پیستونی با سرعت بالا شلیک می کند. با کاهش سرعت پیستون در لوله تفنگ و فشرده شدن گاز هیدروژن در حین حرکت، پیستون وارد قسمتی مخروطی شکل می شود که گاز را قبل از انفجار در فضای فلزی پراکنده می کند. این شلیک، پرتابه را با سرعت 25000 کیلومتر در ساعت به داخل یک محفظه خلاء می راند، جایی که به یک هدف سوخت همجوشی هسته ای برخورد می کند، و به طور موقت شرایطی را ایجاد می کند که هسته ها با هم ترکیب شوند.

به گفته شرکت First Light Fusion، این تفنگ در مدت ده ماه و با هزینه تقریبی 1.27 میلیون دلار طراحی و ساخته شده است و چیزی شبیه به این تفنگ در دنیا وجود ندارد.

بیشتر بخوانید:

همجوشی هسته های اتم همان فرآیندی است که خورشید را نیرو می دهد و محققان بیش از صد سال است که در تلاش برای بازآفرینی آن در زمین بوده اند. زیرا این واکنش بدون تولید و انتشار کربن یا محصولات جانبی رادیواکتیو، انرژی بیشتری نسبت به سوخت های فسیلی ایجاد کرد.

در عین حال، سوخت مورد نیاز برای واکنش، که معمولاً ایزوتوپ های هیدروژن، دوتریوم و تریتیوم است، می تواند به طور مصنوعی تولید شود. بنابراین، اگر مانند قدرت ادغام مهار شود، نه تنها دستاورد سالم سالم، بلکه فراوانی نیز در دسترس است.

روش همجوشی نوری اول (به نام همجوشی اینرسی) با روش توکامک رایج تر و پیچیده تر که در آن گاز پلاسما با استفاده از آهنرباهای بزرگ به گردش در می آید، فاصله زیادی دارد. نیک هاوکر، مدیرعامل این شرکت، معتقد است که این رویکرد می تواند بازی را به کلی تغییر دهد. وی در مصاحبه با نیوزویک گفت: من توکامک را به عنوان یک رویکرد پیشرو در زمینه همجوشی مغناطیسی توصیف می کنم. فیزیک کاملاً شفاف و به خوبی تعریف شده است.

در تمام سال‌های تحقیق و مطالعه در مورد فناوری توکامک، موضوع اصلی این است که چگونه پلاسما انرژی خود را از دست می‌دهد. دانشمندان دریافتند که انرژی موجود در پلاسما از طریق خطوط میدان مغناطیسی قوی درگیر در واکنش جریان می یابد و باعث توقف واکنش می شود. بنابراین، هیچ کس نمی تواند با کمک یک توکامک به انرژی پاک دست یابد.

هاوکر ادامه داد: “قدرت خالص به دست آمده با همجوشی اینرسی نشان داده شد، اما راننده و راهنما، به جای لیزر، یک آزمایش تسلیحات زیرزمینی بود. بنابراین شواهد تجربی وجود دارد که نشان می دهد همجوشی اینرسی می تواند به قدرت بیشتری دست یابد. من فکر می کنم کمی ناعادلانه است. برای اینکه این موضوع انتقادی از همجوشی مغناطیسی باشد. “زیرا آنچه ما در این مورد می دانیم، چالش ها به دلیل گام های برداشته شده در همجوشی مغناطیسی هستند و به ما اجازه داده اند تا روشی برای نادیده گرفتن آنها داشته باشیم.”

یکی از این چالش ها استفاده از خشونت خالص درگیر در فرآیندهای همجوشی است. برای ایجاد همجوشی، توکامک ها باید پلاسما را در دمای 180 میلیون درجه فارنهایت (صد هزار درجه سانتیگراد) به گردش درآورند. نوترون ها در نتیجه واکنش همجوشی به دیواره های داخلی محفظه واکنش برخورد می کنند. به گفته هاوکر، “این یکی از بزرگترین چالش‌های توکامک است. عمر محفظه خلاء و چند بار تعویض آن. مانند پلاستیکی است که در نور خورشید قرار می‌دهید. وقتی پلاستیک را در معرض نور خورشید قرار می‌دهید، چه اتفاقی می‌افتد. برای مدت طولانی، اشعه ماوراء بنفش ساختار مواد داخل پلاستیک را از بین می برد و وقتی آن را در دست می گیرید، پلاستیک به داخل می افتد. این خودش یک مشکل است.”

طراحی اولین راکتور همجوشی نوری با محافظت از دیواره‌های راکتور در برابر سیالی که نوترون‌ها را جذب می‌کند، از این امر جلوگیری می‌کند و ساختار فولادی محفظه را در معرض بمباران نوترونی کمتری نسبت به توکامک قرار می‌دهد.

BFG تنها یک قدم به سوی چشم انداز نهایی است. این شرکت در حال حاضر روی ماشین بعدی خود، M3 کار می‌کند، که مجموعه وسیعی از خازن‌های الکتریکی است که همگی برای تسریع پرتابه به سرعت‌های ضربه بالاتر با استفاده از جریان الکتریکی طراحی شده‌اند که آن را به سیستم پیچیده‌تری نسبت به باروت تبدیل می‌کند.

برق فیوژن چه زمانی وارد شبکه می شود؟

هاوکر انتظار دارد که اولین راکتور همجوشی سبک در دهه 2030 برق قابل استفاده تولید کند و تا دهه آینده، نیروی راکتور در شبکه خواهد بود. حال این سوال پیش می آید که یک راکتور غول پیکر چگونه خواهد بود؟ هاوکر در پاسخ به این سوال گفت: دوست دارم بگویم که این همجوشی مغناطیسی مانند یک کوره است و همیشه یک فرآیند داغ است؛ زیرا ذرات موجود در آن حول یک دونات می چرخند، اما همجوشی اینرسی مانند یک موتور احتراق داخلی است. این یک فرآیند پالسی است که سرعت تکرار را مشاهده می‌کند و انرژی در هر رویداد به شما الکتریسیته می‌دهد که در فرکانس تولید ضرب می‌شود.

این قیاس را می توان با در نظر گرفتن اینکه موتورهای احتراق داخلی دارای شمع هایی هستند که گاز را مشتعل می کند و روند را ادامه می دهد، گسترش داد. معمولاً در همجوشی اینرسی، این شمع یک لیزر است. در مورد First Light Fusion، این یک پرتابه با سرعت بالا است و به گفته هاوکر، این روش ارزان و ساده است.

پرتابه با سرعت بالا به هدف همجوشی برخورد می کند. هدف طراحی این شرکت تقویت این فشار ضربه تا حدود 1 تراپاسکال یا ده میلیون برابر فشار در جو زمین و تولید ابری از گرما و نوترون است. سپس این گرما به جریانی از سیالات در حال حرکت در اطراف محفظه واکنش داخلی و بازگشت به مخزن آب منتقل می شود و دمای آن را تا 538 درجه سانتیگراد افزایش می دهد.

بیشتر بخوانید:

در یک راکتور نوری فرضی اول در شبکه، انتظار می رود این فرآیند هر 90 ثانیه تکرار شود، البته نه به سرعت سایر گزینه های همجوشی اینرسی، که در آن راکتورهای مبتنی بر لیزر واکنش خود را ده بار در ثانیه تکرار می کنند. با این حال، حتی یک ضربه جنبشی در هر نود ثانیه برای آزاد کردن مقدار زیادی الکتریسیته کافی است. هاوکر ادامه داد: هر هدف به اندازه یک بشکه نفت انرژی آزاد می کند و به معنای واقعی کلمه، چگالی انرژی آن یک میلیون برابر بیشتر از یک واکنش شیمیایی است.

دهه آینده راه درازی در پیش است و بحران آب و هوا نیازمند تغییرات بزرگ و مهمی در روش‌ها و شیوه‌های ما در استفاده از انرژی است. تغییرات بزرگتر از فیوژن در حال حاضر به ما وعده می دهد. جهان به فناوری انرژی جدید نیاز دارد و اگرچه این تقاضا دیر است، اما بهتر است هرگز.

منبع: نیوزویک

5858