منو
 صفحه های تصادفی
با دیگران
حرکت در فیزیک دکارتی
تیره خرما
جنگ خندق و قتل قهرمان کفار به دست امام علی علیه السلام
اروپیم
کلریت
حیات در کرات دیگر
جعفری
الکترونگاتیوی
انواع ویرجینیا
 کاربر Online
477 کاربر online
 : فیزیک
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   ناشناس   در :  شنبه 23 دی 1385 [10:16 ]
  همجوشی هسته ای انرژی پاکی هست شک نکنید!
 

یکی از آرزوهای دیرباز بشر دستیابی به منبعی از انرژی بوده است که علاوه بر امکان استفاده درازمدت، تولید پسماندهای خطرناک نکند. اکنون در هزاره سوم میلادی این آرزوی به ظاهر دست نیافتنی کم کم به واقعیت می پیوندد.
در این راستا دانشمندان ایرانی همگام با دانشمندان جهانی برای دست یافتن به انرژی بسیار زیاد از سوختی پاک و ارزان به نام هیدروژن مشغول تحقیقات مستمری هستند. برای آشنایی بیشتر با این نوع انرژی که به انرژی «گلافت یا همجوشی» معروف است به سراغ دکتر منیژه رهبر، عضو هیئت علمی دانشگاه تهران و انجمن فیزیک ایران، رفته و با وی گفتگویی انجام داده ایم که مشروح آن از نظر شما می‌گذرد.

درباره انرژی هسته‌ای که به صورت گداخت، همجوشی و یا فوژیون استحصال می‌شود، بیشتر توضیح دهید.
به دو طریق می‌توان به انرژی هسته‌ای دست یافت، یکی از طریق شکاف یافیسیون و دیگری از طریق گداخت یا فوژیون است. در روش شکاف، یک هسته سنگین مثل ایزوتوپی از اورانیوم به دو هسته سبک تر تبدیل و طی این فرآیند مقداری از جرم تبدیل به انرژی می‌شود در راکتورهای هسته‌ای کنونی از این انرژی استفاده می‌شود. راه دیگر تولید انرژی هسته‌ای، جوش خوردن هسته‌های سبک به هم و تشکیل هسته سنگین‌تر است که در این فرآیند نیز مقداری از جرم به انرژی تبدیل می شود.
در واکنش همجوشی، 4 اتم هیدروژن رادیواکتیو یعنی ایزوتوپ دوتریم یا تریتیوم به هم پیوسته و یک اتم سنگین تر به نام هلیوم و مقدار بسیار زیادی انرژی پدید می‌آورد.

ایده استفاده از انرژی هسته‌ای از طریق فوژیون چگونه شکل گرفت؟
همان طور که اشاره شد، انرژی موجود در جهان هستی از طریق فوژیون به دست می‌آید» به عنوان مثال هر لحظه در ستارگان و خورشید این واکنش صورت می‌گیرد و تولید انرژی می کند تا زمانی که ستاره به پایان عمر خود برسد. البته سال هاست که دانشمندان به منبع اصلی انرژی خورشید پی برده‌اند.
در خورشید و اجرام مانند آن واکنش‌های گداخت در دماهای بسیار بالا شکل می گیرد و فشارهای عظیم نیروی جاذبه در هسته خورشید موجب وقوع چنین پدیده‌ای در درجه حرارتی معادل 100 میلیون درجه کلوین می شود.
باید اضافه کنیم که در هر ثانیه درخورشید 700 میلیون تن هیدروژن به هلیوم تبدیل و در جریان این واکنش 4 میلیون تن از جرم خورشید نیز به انرژی تبدیل می‌شود.
بمب هیدروژنی که حاصل همان پدیده گداخت است قبلا ساخته و آزمایش شده است با این وجود انسان هنوز نتوانسته است از این انرژی بهره‌برداری صلح آمیز کند، علت چیست؟
بمب هیدروژنی در سال 1952 با موفقیت آزمایش شد، استفاده تخریبی از این انرژی آسان است ولی در بهره‌برداری مداوم و کنترل شده از آن، هوز با مشکلات فنی بسیاری روبرو هستیم.
طی این فرآیند، هسته ذرات برای اینکه به هم جوش بخورند، باید تا حدی به یکدیگر نزدیک شوند که توسط نیروی کشش قوی هسته‌ای به هم بپیوندند، اما از سوی دیگر به دلیل وجود بارالکتریکی یکسان و در نتیجه نیروی دافعه شدید بین آنها، سد کلونی ایجاد می شود که مانع نزدیک شدن هسته ها به یکدیگر و همجوشی آنها می شود.برای دستیابی به این هدف باید انرژی جنبشی ذرات را بسیار بالا برد و تحقق این مهم نیازمند افزایش قابل توجه دما تا حدود 100 میلیون درجه کلوین است هیچ ماده ای روی زمین نمی تواند تماس مستقیم با چنین حرارتی را تحمل کند.

با توجه به مشکلات مذکور عمل همجوشی به چه صورت انجام پذیر است و چند نوع راکتور همجوشی وجود دارد؟
برای پاسخ به این سوال باید راجع به عملکرد دو نوع راکتور فوژیون به نام‌های کامک و اسفرومک توضیحاتی بدهیم.
دانشمندان برای دستیابی به انرژی گداخت، ایزوتوپ‌های هیدروژن را به صورت گاز فوق العاده داغ باردار یا همان پلاسما در می‌آورند.
و این پلاسما را داخل اتاقکی حلقوی که با خطوط و سیم پیچ های مغناطیسی محصور شده است، نگاه می دارند، به این اتاقک حلقوی «توکامک» می‌گوییم.
توکامک از یک پوسته فلزی بسیار گرانبها ساخته شده است که نوترون‌های ساطع شده از پلاسما را جذب می‌کند.
این امر سب خوردگی سطح توکامک می‌شود و تعویض آن هزینه زیادی می‌طلبد. بنابراین در توکامک، خطوط میدان مغناطیسی باید بسته بمانند تا حتی الامکان نوترون از آنها نشست نکند لیکن حفظ پایداری این خطوط به عنوان یک ظرف کار مشکلی است.
اما در نوع دیگر راکتور که حالت کروی دارد و اسفرومک نامیده می‌شود، از باریکه‌های لیزژ پرتوان برای همجوشی استفاده می شود. بر اثر تابش این باریکه ها چگالی لازم برای انجام عمل گداخت فراهم می‌شود. با این حال هنوز در هیچ کدام از موارد فوق نتوانسته‌ایم برای مدت زمان طولانی تولید انرژی داشته باشیم.

راکتور گداختی که قرار است با همکاری چند کشور در فرانسه ایجاد شود از کدام نوع است؟
برپایه این پروژه 10 میلیارد یورویی قرار است بزرگ ترین توکامک جهان در فرانسه ساخته شود. از سال 2007 مراحل اجرایی آن آغاز می‌شود اما احتمالا` تا قبل از سال 2020 استفاده تجارتی از این انرژی امکان پذیر نخواهد بود.
آیا دانشمندان کشور ما هم از توکامک استفاده می‌کنند؟
بله ما هم در سطح آزمایشگاهی بر روی عمل فوژیون کار می‌کنیم و در سازمان انرژی اتمی هم توکامک کوچکی برای این منظور وجود دارد در مقیاس آزمایشگاهی هم توانسته‌ایم ایزوتوپ‌های هیدروژن را به هم پیوند دهیم و از آن ها انرژی به دست آوریم ولی از آنجا که انرژی صرف شده برای دستگاه شتاب دهنده، بسیار بیشتر از انرژی به دست آمده از واکنش است بنابراین هنوز نیاز به کار و تحقیق بسیاری در این زمینه داریم. (شتاب دهنده‌ها دستگاه‌هایی هستند که شتاب ذرات را تا حدی افزایش می‌دهند که سرعت آنها به سرعت نور نزدیک می‌شود و در نتیجه انجام عمل برخورد و همجوشی تسهیل می‌شود.
راجع به مزایای انرژی حاصل از همجوشی نسبت به انرژی حاصل از شکافت توضیح دهید.
اولا این واکنش غیر آلاینده است و پسماند حاصله یعنی «هلیم» گازی پاک به شمار می‌رود. از سوی دیگر انرژی آزاد شده از این طریق بسیار بیشتر است به طوری که انرژی گداخت یک کیلوگرم هیدروژن، حدود 8 برابر انرژی شکافت یک کیلوگرم اورانیوم است و مهم تر این که بهترین سوخت برای فوژیون، شامل دو ایزوتوپ مختلف از هیدروژن یعنی دوتریم و تریتیوم است که به وفور در طبیعت یافت می‌شود.
دو تریم را می توان از آب استخراج کرد و تریتیوم را می‌توان از لیتیوم که به فراوانی در پوسته زمین وجود دارد، تولید کرد. در واقع از فرآیند همجوشی به عنوان یک منبع پاک، غیرآلاینده و تقریبا بی پایان برای تامین انرژی در آینده یاد می‌شود.
واکنش همجوشی غیر آلاینده است و پسماند حاصله یعنی هلیم گازی پاک به شمار می‌رود. ضمن اینکه انرژی آزاد شده از این طریق بسیار بیشتر از واکنش شکافت است به طوری که انرژی گداخت یک کیلوگرم هیدروژن ،حدود 8 برابر انرژی شکافت یک کیلوگرم اورانیوم است.
منبع:سایت خبرنگار

  امتیاز: 0.00