محبوبه عمیدی: به نظر می‌رسد رنسانس هستهای که دولت‌های بزرگ از مدت‌ها پیش انتظارش را می‌کشیدند، از راه رسیده باشد. ماه گذشته باراک اوباما رئیس جمهوری ایالات متحده در مجمع سالانه وضعیت این کشور که با حضور نمایندگان مجلس و سنای آمریکا برگزار شد، به برنامه‌ریزی برای ساخت نسل جدیدی از تجهیزات انرژی هستهای اشاره کرد و از سوی دیگر رقم پیش‌بینی‌شده برای بودجه این صنعت در سال 2011 / 1390 از تغییرات عظیمی در رویکرد این دولت نسبت به انرژی هستهای خبر می‌دهد.
به گزارش نیوساینتیست، این تنها ایالات متحده نیست که به فکر استفاده مجدد از انرژی هستهای افتاده است، هم‌زمان چندین کشور اروپایی نیز قصد دارند برنامه‌های هسته‌ای‌شان را مجددا آغاز کنند. به عنوان مثال انگلستان تصمیم دارد 20 درصد از انرژی الکتریکی مورد نیاز این کشور را از برق هستهای تأمین کند.
چرا هستهای؟
بازگشت به انرژی هستهای به دلایل بسیاری برای کشورهای گوناگون حائز اهمیت است. تأمین این انرژی می‌تواند از تولید گازهای گلخانه‌ای بکاهد و واردات سوخت‌های فسیلی را نیز کاهش دهد. علاوه بر این بر خلاف نیروگاه‌هایی که از انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده می‌کنند، نیروگاه‌های هستهای می‌توانند انرژی الکتریکی را به شکل ثابت، مداوم و بدون تاثیر بر یا از آب‌وهوا تولید کنند.
با این وجود تأمین انرژی هستهای همواره مسائل مربوط به خودش را دارد، از خطراتی مانند حادثه نیروگاه چرنوبیل گرفته تا تولید پسماندهای رادیواکتیوی که ده‌ها هزار سال باید بگذرد تا از میان بروند. نکته دیگری که اوباما نادیده گرفته، این است که ایالات متحده چگونه می‌خواهد با نسل جدیدی از ضایعات هستهای کنار بیاید، آن‌هم در حالی‌که تأسیسات نگهداری پسماندهای هستهای این کشور در کوه‌های یوکا به حال خود رها شده است.
البته راه دیگری هم برای بازگشت به انرژی هستهای بدون در نظر گرفتن تمامی این ملاحظات وجود دارد: گداخت هستهای ترکیبی. مفاهیم اولیه این همجوشی چندین دهه است که مورد بررسی قرار دارد و از لحاظ فنی تشریح شده است، حتی در آژانس بین‌المللی انرژی هستهای نیز این موضوع مورد توجه قرار گرفته، اما این مفاهیم هنوز برای دولت‌مردان، حکومت‌ها، صنعت، محققان و مردم ناشناخته باقی مانده‌اند.
شکافت، همجوشی و ترکیب آنها
همجوشی ترکیبی، مجموعه‌ای از شکاف هستهای و گداخت است که درون یک راکتور صورت خواهد گرفت. این روش ترکیبی مزیت‌های متعددی نسبت به شکافت اتمی دارد: آسیب‌های زیست‌محیطی را به حداقل می‌رساند، خطرات احتمالی را کاهش می‌دهد، امکان افزایش ذخایر سوخت هستهای را فراهم می‌کند و در نهایت عملکرد انعطاف‌پذیرتری خواهد داشت.
شکاف هستهای، فرایندی که در حال‌حاضر برای تأمین انرژی هستهای مورد استفاده قرار می‌گیرد، در واقع به کنترل درآوردن انرژی حاصل از واپاشی پرتوزای اورانیم و دیگر مواد شکاف‌پذیر است. اما همجوشی یا گداخت استفاده از همان فناوری تجربی همجوشی اتم‌های هیدروژن با یکدیگر و تولید گاز هلیم در درون خورشید است که به تولید حجم عظیمی از انرژی در این ستاره منجر می‌شود.
همجوشی خالص، فرایندی که اغلب به عنوان تنها راه حل نهایی بشر برای تأمین انرژی پاک و کافی مطرح می‌شود، نسبت به روش‌های دیگر مزیت‌های غیرقابل انکاری دارد. در این روش هیچ پسماند هستهای با عمر طولانی تولید نخواهد شد و برای فرایند هم به سوختی غیر از آب احتیاج نخواهیم داشت. اما حداقل به 50 سال زمان نیاز داریم تا همجوشی خالص از لحاظ فنی امکان‌پذیر شود و مقرون به‌صرفه باشد، البته اگر چنین رؤیایی اصلا قابلیت محقق‌شدن داشته باشد.
یکی از مشکلات اصلی همجوشی اندازه قلب رآکتور است. برای ایجاد یک رآکتور همجوشی که بتواند متکی به نیروی خود باشد، به حجم پلاسمایی حدود 3300 متر مکعب، چیزی بیش از سه برابر حجم پیشنهاد‌شده برای ITER، پیشرفته‌ترین پروژه همجوشی دنیا که در حال حاضر دارد در فرانسه احداث می‌شود، نیاز خواهیم داشت.
موضوع حل‌نشده دیگری نیز وجود دارد. ما به دیواری یا پوششی نیاز داریم که بتواند در برابر بمباران نوترون‌های پرانرژی‌یی که توسط پلاسما تولید شده‌اند، تاب بیاورد و چنین ماده‌ای هنوز شناخته نشده است.
مزیت‌های انرژی هستهای ترکیبی
نیروگاه هستهای ترکیبی توانایی این را دارد که هر دو مسئله را به شکل بالقوه حل کند. در درجه اول پوشش خارجی این رآکتور همان بخش شکافت است که در راکتورهای امروزی هم وجود دارد و در آن، انرژی هستهای را تولید و نوترون‌ها آزاد می‌شوند. در این فرایند نوترون‌های پرانرژی از پلاسما جذب می‌شوند و از شار انرژی که به دیوار خارجی برخورد می‌کند، 50 بار کاسته می‌شود، در نتیجه مواد موجود هم قابلیت استفاده در این دیواره را خواهند داشت.
دوم این‌که مرکز پلاسمایی یک رآکتور دوگانه می‌تواند بسیار‌کوچک‌تر از یک رآکتور همجوشی خالص باشد، اندازه‌ای شبیه به اندازه پروژه ITER برای چنین رآکتوری جوابگو است، چرا که انرژی تولید‌شده توسط شکاف اتمی برای تأمین انرژی مورد نیاز پلاسما به آن برمی‌گردد.
رآکتورهای ترکیبی مزیت‌های دیگر نیز دارند. یکی از این مزیت‌ها به توانایی مصرف سوخت‌های متفاوت در بخش شکافت آنها برمی‌گردد. این سوخت می‌تواند شامل پسماندهای هستهای که حاصل کار رآکتورهای پیشین هستند و قرن‌ها روی زمین باقی خواهند ماند نیز می‌شود. این مرحله از فرایند می‌تواند پسماندها را به موادی تبدیل کند که تنها یک‌صد سال روی زمین دوام می‌آورند. در نتیجه این فرایند نه‌تنها بخشی از معضل پسماندهای هستهای مرتب با صنعت را حل می‌کند، بلکه می‌تواند به کاهش ذخائر پلوتونیوم و دیگر مواد مورد استفاده در سلاح‌های هستهای نیز به‌شکل بالقوه کمک کند.
علاوه بر این رآکتورهای ترکیبی می‌توانند بدون استفاده از اورانیم غنی‌شده به کار ادامه دهند و به جای این ترکیب که در حجم اندکی تولید می‌شود، از توریم و اورانیم غنی‌نشده که در بسیاری از کشورهای جهان به‌وفور یافت می‌شود، استفاده کنند. نکته دیگری نیز وجود دارد: به این دلیل که ماده شکاف‌پذیر در دیواره باقی می‌ماند و مقادیری زیر جرم بحرانی دارد، خطرات کمتری توسط رآکتورهای ترکیبی متوجه انسان و منطقه خواهد بود و بعضی اتفاقات مانند واکنش‌های غیرقابل کنترل و متعاقب آن ذوب هسته رآکتور تقریبا غیرممکن به نظر می‌رسند.
و در نهایت توان خروجی یک رآکتور ترکیبی می‌تواند به سادگی تغییر کند. در نتیجه می‌توان این انرژی را با انرژی‌های تجدید‌شدنی که ذاتا غیرقابل پیش‌بینی هستند ترکیب کرد تا توان پایه همیشه ثابت باشد.
استقبال گسترده از همجوشی ترکیبی
جهان علاقه روزافزونی به رآکتورهای ترکیبی از خود نشان داده است. مؤسسه فیزیک پلاسما در هیفی، چین، یکی از مراکز بین‌المللی تحقیقاتی در زمینه همجوشی است که تصمیم دارد تا سال 2020 / 1399 و با کمک صنعت هستهای رو به رشد چین طرح اولیه این رآکتور را آماده کند. سایر کشورها مانند آنهایی که در پروژه ITER شرکت دارند امیدوارند در برنامه‌های تحقیق و توسعه به رآکتورهای ترکیبی برسند. ماه قبل پل درایسون، وزیر علوم انگلستان پیشنهاد کرد در تحقیقات هستهای این کشور و سایر کشورها باید سیستم‌های ترکیبی هم لحاظ شوند. استیون چو، وزیر انرژی ایالات متحده نیز رآکتورهای ترکیبی را مورد توجه قرار داده است. بخش‌های تحقیقاتی همجوشی مانند مرکز کولهام در اکسفورد شایر که در حال‌حاضر مشغول به کار هستند، می‌توانند نقش تعیین‌کننده‌ای در این تلاش داشته باشند.
فناوری ترکیبی کارا، بخشی است که هنوز به آن پرداخته نشده است، اما حل مسائل ابتدایی شکاف اتمی و عدم اطمینانی که در زمینه همجوشی وجود دارد، ما را قدم‌به‌قدم به جلو سوق خواهد داد. اگر به این فناوری برسیم، حتی رآکتورهایی در اندازه متوسط هم می‌توانند انرژی در خور توجه و تقریبا نامحدودی را برای ما فراهم کنند. مطمئنا همجوشی ترکیبی ارزش درک بهتر، حمایت دولت‌مردان، دانشمندان و حتی طرفداران محیط زیست را خواهد داشت.
نظر شما