تلاش جهانی برای ترویج انرژی پاک نیروگاه‌های هم‌جوشی هسته‌ای

به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، جهان در حال رقابت برای توسعه نیروگاه‌های هم‌جوشی کاربردی است که انرژی پاک و ایمن را برای شهرها و گرما را برای صنعت فراهم کند. یک کیلوگرم سوخت هم‌جوشی همان مقدار انرژی را آزاد می‌کند که از سوزاندن حدود ۱۰ میلیون کیلوگرم زغال‌سنگ حاصل می‌شود، با این تفاوت که تولید انرژی هم‌جوشی بدون انتشار گازهای است.

توسعه نیروگاه هم‌جوشی عملکردی در آمریکا

یک شرکت انرژی آمریکایی از نخستین جزئیات طراحی کارخانه آزمایشی خود رونمایی کرد که به ادعای آن قادر به تولید ۸۰۰ مگاوات برق هم‌جوشی و ۸۵ مگاوات برق خالص خواهد بود. بر اساس گزارش‌ها، این میزان تولید برای تأمین برق و گرمایش بیش از ۷۰ هزار خانه در این کشور کافی است. طراحی‌های اولیه این طرح با استقبال چشمگیری مواجه شد، بنابراین شرکت مأموریت خود را نشان دادن قدرت خالص این نیروگاه آزمایشی تا اواسط دهه ۲۰۳۰ تعیین کرد تا با تکامل طراحی و پیشرفت این نیروگاه، راه را برای انرژی هم‌جوشی بدون کربن قابل استقرار در سطح جهانی هموار کند.

شرکت انرژی یادشده ادعا می‌کند که تنها شرکت خصوصی با بیش از ۱۰ سال تجربه در زمینه طراحی، ساخت و راه اندازی توکامک‌های انرژی (نوعی دستگاه مخصوص محصور و پایدارسازی پلاسما) است. همچنین ادعا دارد که نخستین شرکت خصوصی هم‌جوشی است که در یک توکامک کروی به دمای پلاسمای ۱۰۰ میلیون درجه سانتی‌گراد رسیده است.

طرح اولیه کارخانه یادشده بر اساس یک توکامک کروی میدان بالا با آهنرباهای ابررسانا با دمای بالا است. ادعا می‌شود که این توکامک کروی شامل مجموعه‌ای کامل از نسل جدید آهنرباهای ابررسانا با دمای بالا (HTS) برای محدود کردن و کنترل سوخت هیدروژن دوتریوم و تریتیوم در پلاسما و چند برابر داغ‌تر از مرکز خورشید است.

طرح ارائه‌شده شامل بررسی‌ها و ارزیابی‌های مهندسی‌شده می‌شود که برای پیشبرد عملیات ضروری به نظر می‌رسند. ارزیابی‌ها شامل نوترونیک برای گرمایش هسته‌ای و نسبت تولید تریتیوم، سناریوی اولیه پلاسما و تجزیه‌وتحلیل نقطه عملیاتی، بهینه‌سازی قفس آهنربایی و بررسی خروجی اگزوز پلاسما است.

با درگیر کردن کل تیم در این مرحله اولیه و تکیه نداشتن بر یک کد یکپارچه برای تجزیه‌وتحلیل نقاط طراحی، از تولید یک دستگاه یکپارچه و منسجم برای انتقال به سطح بعدی و عملیاتی شدن اطمینان حاصل می‌شود.

در حال حاضر، هیچ شهری به‌طور کامل از انرژی هم‌جوشی برای تأمین برق خود استفاده نمی‌کند، زیرا نیروگاه‌های تجاری هم‌جوشی هنوز در حال توسعه هستند. با این حال، چندین پروژه مهم در حال انجام است که ممکن است به کاربردهای عملی در آینده نزدیک منجر شود.

تأسیسات توروس مشترک اروپایی (JET)

JET موفق به دستیابی به دستاوردهای قابل توجهی در تحقیق هم‌جوشی شده و رکوردهایی برای تولید انرژی از طریق واکنش‌های هم‌جوشی ثبت کرده است. اگرچه این مرکز عمدتاً یک تأسیسات تحقیقاتی است، پیشرفت‌های آن به‌طور قابل‌توجهی به درک انرژی هم‌جوشی و تجاری‌سازی آینده آن کمک می‌کند.

ناکای ژاپن

یک واحد تأسیسات هم‌جوش هسته‌ای (توکاماک) در شمال شرقی توکیو واقع شده و نمایانگر یک گام بزرگ در تلاش بین‌المللی برای دستیابی به انرژی هم‌جوشی عملی است. این تأسیسات در دسامبر ۲۰۲۳ افتتاح شد و هدف آن کمک به توسعه راکتورهای تجاری هم‌جوشی است.

در حالی که این پروژه‌ها هنوز انرژی هم‌جوشی را به شهرها ارائه نمی‌دهند، اما در مراحل حیاتی برای تبدیل هم‌جوشی به یک منبع انرژی پایدار هستند. اگر این پروژه‌ها موفق شوند، شهرها می‌توانند در دهه‌های آینده از انرژی هم‌جوشی به عنوان یک منبع پاک و فراوان استفاده کنند. انرژی هم‌جوشی هیچ‌گونه گاز گلخانه‌ای یا آلاینده‌های مضر تولید نمی‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که هم‌جوشی به عنوان یک گزینه پایدار برای کاهش آلودگی هوا و مقابله با تغییرات اقلیمی مطرح شود.

هم‌جوشی زباله‌های رادیواکتیو طولانی‌مدت تولید نمی‌کند و خطرات ناشی از نشت مواد رادیواکتیو را کاهش می‌دهد. نیروگاه‌های هم‌جوشی به دلیل اندازه کوچک و طراحی مناسب، می‌توانند نزدیک به مراکز جمعیتی یا صنعتی نصب شوند، که این امر هزینه‌های انتقال انرژی را کاهش می‌دهد.