برای نخستین بار با همجوشی هسته ای بیش از 1.3 مگاژول انرژی فراوری شد - مجله فان پی سی

پس از دهه ها تحقیق درباره همجوشی محصورسازی لَختی (Inertial Confinement Fusion)، یک رکورد تازه برای نخستین بار به انرژی فراوریی بیش از 1.3 مگاژول از واکنش همجوشی هسته ای دست یافت. این پیشرفت مهم که برای نخستین بار اجرا شده، 8 آگوست 2021 (17 مرداد 1400) طی آزمایشی در آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور (LLNL) زیرمجموعه تأسیسات احتراق ملی آمریکا (NIF) به دست آمده است.

طبق گزارشی که روزهای گذشته منتشر شد، این نتایج نشان دهنده بهبود 8 برابری نسبت به آزمایش های اجرا شده در بهار 2021 و افزایش 25 برابری نسبت به بازه رکود قبلی NIF در سال 2018 است.

تأسیسات احتراق ملی 192 پرتو لیزر قدرتمند را با دقت بسیار بالا در چند میلیاردم ثانیه به هدفی به میزان یک پاک کن انتهای مداد راهنمایی، تقویت، منعکس و متمرکز می نماید. در این آزمایش NIF دماهای هدف بیش از 100 میلیون درجه سانتی گراد و فشار بیش از 100 میلیارد برابر جو زمین را فراوری می نماید. این شرایط شدید باعث می گردد اتم های هیدروژن در هدف، طی یک واکنش گرماهسته ای کنترل شده، ذوب شوند و انرژی آزاد نمایند.

فیزیکدانان LLNL این دستاورد را طی یک جلسه عمومی در شصتوسومین نشست سالانه زیرگروه پلاسمای انجمن فیزیک آمریکا مورد بحث قرار دادند. در حالی که پیش از این هم پوشش رسانه ای از این دستاورد اجرا شده است، اما این نشست نخستین فرصت مناسب برای پرداختن به این نتایج و مشخص راستا پیش رو محسوب می گردد.

دستیابی به این بازده زیاد یک هدف دیرینه برای تحقیقات همجوشی هسته ای محصورسازی اینرسی بوده است و پژوهشگران را در آستانه شروع واکنش کامل همجوشی هسته ای قرار می دهد که هدف مهم NIF به عنوان بزرگ ترین و پرانرژی ترین لیزر دنیا محسوب می گردد.

جامعه تحقیقاتی در زمینه فیوژن (Fusion) از تعاریف فنی زیادی برای شروع واکنش هسته ای خودبه خودی استفاده می نماید اما آموزشگاه ملی علوم در آنالیز NIF در سال 1997 تعریف بهره وری بیشتر از وحدت (Gain Greater Than Unity) را به کار برد که به بازده بیشتر همجوشی هسته ای نسبت به لیزر اشاره دارد. آزمایش اخیر بازده همجوشی را تقریبا به دو سوم انرژی لیزر رساند که بسیار نزدیک هدف است.

این آزمایش تازه بر اساس چندین پیشرفت ایجاد شده در سال های گذشته به وسیله تیم NIF ممکن شده است. از جمله این پیشرفت ها می توان به شناساگرهای تازه، بهبود تعبیه هدف در پوسته کپسول، لوله پرنماینده و هولورام (سیلندر طلایی نگهدارنده کپسول هدف)، دقت بهبود یافته لیزر و تغییرات طراحی برای افزایش انرژی جفت شده به درون پاشی (Implosion) و فشرده سازی درون پاشی اشاره نمود.

این پیشرفت ها دسترسی به یک رژیم آزمایشی تازه، با زمینه های پژوهشی تازه و فرصتی برای مدل سازی معیار برای درک شرایط نزدیک به شروع واکنش همجوشی را فراهم می نماید.

لازم به ذکر است همجوشی هسته ای یا فیوژن فرآیندی معکوس روشی است که در نیروگاه های هسته ای با عنوان شکافت یا فیشن استفاده می گردد. در واکنش همجوشی هسته ای دو اتم سبک مانند هیدروژن با هم جوش می خورند تا یک هسته اتمی سنگین تر تشکیل و میزان زیادی انرژی آزاد گردد. این فرآیند در ستارگان ازجمله خورشید هم روی می دهد اما تا به امروز روی زمین برای فراوری پیوسته انرژی ممکن نشده است.

عکس کاور: پیش تقویت نماینده های تأسیسات احتراق ملی نخستین گام برای افزایش انرژی لیزر در راستا ضربه به هدف هستند.

Credit: Damien Jemison/LLNL

منبع: SciTechDaily