اولین تصویر تمام‌رنگی ثبت شده از همجوشی هسته‌ای

غزال زیاری: احتمالاً سال‌هاست که این جمله را شنیده‌اید که دستیابی به همجوشی هسته‌ای در ده سال آینده اتفاق خواهد افتاد؛ اما این‌طور به نظر می‌رسد که پیشرفت‌های فناورانه‌ای که ما را به این اتفاق نزدیک‌تر می‌کنند، همین حالا در حال وقوع هستند؛ از جمله این موارد می‌توان به فناوری تصویربرداری جدیدی اشاره کرد که به‌وضوح دلیل این موضوع که همجوشی، انرژی ستارگان را مهار می‌کند را نشان می‌دهد.

استارت‌آپ بریتانیایی Tokamak Energy، به تازگی تصویر بی‌نظیری از یک واکنش همجوشی ثبت کرده که با استفاده از دوربین رنگی پرسرعتی با نرخ ۱۶ هزار فریم در ثانیه گرفته شده است. این فیلم هیجان‌انگیز که برای ما رنگارنگ و خیره‌کننده است، برای پژوهشگران معنا و مفهوم دیگری دارد و هر رنگ آن، داده‌های علمی گران‌بهایی برای محققانی که در حال بررسی کارایی راکتورها هستند، به شمار می‌رود.

رمزگشایی از رنگ‌های همجوشی

به‌عنوان مثال، رنگ درخشان صورتی روشنی که مشاهده می‌شود، نشان‌دهنده لبه پلاسمای هیدروژن است.

رگه‌های سبز رنگ از یون‌های لیتیوم ناشی می‌شوند که مسیر حرکت پلاسما را در اطراف توکامک (ابزاری به شکل دونات که پلاسما را برای انجام واکنش‌های همجوشی در خود حبس می‌کند) دنبال می‌کنند. مسئولان این شرکت توضیح داده‌اند که هسته پلاسما آن‌قدر داغ است که دیگر نوری مرئی منتشر نمی‌کند.

رنگ‌های دیگر موجود در تصویر هم اطلاعات بی‌نهایت مهمی را درباره نحوه تعامل اجزای مختلف درون واکنش همجوشی ارائه می‌دهند.

چرا به دنبال همجوشی هستیم؟

به بیان ساده، همجوشی هسته‌ای یعنی ترکیب دو اتم سبک (معمولاً دوتریوم و تریتیوم که دو ایزوتوپ هیدروژن هستند) که این کار برای تولید مقادیر عظیمی از انرژی انجام می‌شود. این، دقیقاً برعکس شکافت هسته‌ای است که در آن اتم‌های سنگین به دو بخش تقسیم می‌شوند و پسماندهای رادیواکتیو خطرناکی بر جای می‌گذارند. یکی از نکات مثبت همجوشی هسته‌ای این است که چنین آلودگی‌ای تولید نخواهد کرد.

در نتیجه اگر بتوان همجوشی را به مقیاس تجاری رساند، طبیعتاً جایگزین ایده‌آلی برای سوخت‌های فسیلی خواهد بود. با وجودی که در سال‌های اخیر گام‌های بزرگی در این راستا برداشته شده، اما برداشت عمومی این است که هنوز سال‌ها تا رسیدن به انرژی همجوشیِ عملی فاصله داریم.

هدف اصلی همجوشی، بازآفرینی انرژی ستاره‌ها بر روی زمین است. این امر به معنی اجرای آزمایش‌هایی در شرایطی فوق‌العاده شدید است که بررسی آن‌ها واقعاً سخت و دشوار خواهد بود. در این فناوری هم مثل هر فناوری دیگری، پژوهشگران باید بدانند که به‌ویژه وقتی که با موادی خیلی ناپایداری مثل پلاسمای فوق داغ داخل راکتور سروکار دارند، کجا و چگونه ممکن است خطا رخ دهد.

گام کوچک به‌سوی عملکرد بهتر

طبیعتاً فیزیک‌دانان سخت تلاش می‌کنند تا برای این چالش‌ها راه‌حل‌هایی پیدا کنند. فیلم جدید هم بخشی از پژوهش درباره سامانه‌های X-point radiator است که درواقع رویکردی در راستای کنترل بهتر بر جریان پلاسما برای کاهش فرسایش تجهیزات بدون افت عملکرد است.

دکتر لورا ژانگ، فیزیک‌دان پلاسما در Tokamak Energy، دراین‌باره توضیح داد: «دوربین رنگی برای آزمایش‌های این‌چنینی واقعاً مفید است. این فناوری به ما کمک می‌کند تا فوراً تشخیص دهیم که آیا ناخالصی‌های گازی که وارد سیستم کرده‌ایم در محل مورد انتظار تابش می‌کنند یا نه؛ همچنین به ما در تشخیص اینکه آیا پودرهای لیتیومی تا عمق هسته پلاسما نفوذ کرده‌اند یا خیر کمک خواهد کرد.»

او ادامه داد: «این کار، درک ما از رفتار پلاسما در هنگام مقیاس بندی به سمت دستگاه‌های همجوشیِ تولیدکننده انرژی را بهتر خواهد کرد. حالا و با اضافه شدن امکان تصویربرداری رنگی، بینش‌های ارزشمندی درباره نحوهٔ تعامل مواد درون پلاسما در اختیار داریم.»

منبع: gizmodo

۵۸۳۲۱