چین به تسلط بر منابع انرژی پاک بی‌پایان نزدیک‌تر می‌شود

شهر شلوغ شانگهای جشن‌های ملی را با نمایش‌های نورانی مشهور جهانی برگزار می‌کند که آسمان‌خراش‌ها را با رنگ‌های درخشان روشن می‌کنند.

اینجا جایی است که دانشمندان و مهندسان شبانه‌روز تلاش می‌کنند تا به دنبال تحول بزرگ بعدی در فناوری جهانی باشند، از اینترنت 6G و هوش مصنوعی پیشرفته گرفته تا رباتیک نسل بعدی. همچنین در اینجا یک استارتاپ کوچک به نام Energy Singularity روی چیزی خارق‌العاده کار می‌کند: انرژی همجوشی.

انرژی همجوشی، انرژی تولید شده در واکنش‌های همجوشی هسته‌ای است. این انرژی، نقطه مقابل واکنش شکافت هسته‌ای است که در راکتورهای هسته‌ای یا سلاح‌های اتمی امروزی استفاده می‌شود.

همجوشی هسته‌ای، فرآیندی که خورشید و سایر ستارگان را تغذیه می‌کند، تکرار آن روی زمین دشوار است. چندین کشور به همجوشی هسته‌ای دست یافته‌اند، اما حفظ آن به مدت کافی برای استفاده در دنیای واقعی همچنان دور از دسترس است.

شانگهای در شب. عکس: نیویورک تایمز

یک واکنش همجوشی هسته‌ای کنترل‌شده حدود ۴ میلیون برابر بیشتر از سوزاندن زغال‌سنگ، نفت یا گاز و ۴ برابر بیشتر از شکافت هسته‌ای، نوع انرژی هسته‌ای مورد استفاده امروزی، انرژی آزاد می‌کند. این نوع انرژی به موقع برای مقابله با تغییرات اقلیمی در این دهه توسعه نخواهد یافت، اما می‌تواند راه‌حلی برای گرمایش آینده باشد.

به گفته ژان پل آلن، رئیس دفتر علوم انرژی همجوشی وزارت انرژی ایالات متحده، دولت چین در حال سرمایه‌گذاری در این پروژه است و تخمین می‌زند که سالانه بین ۱ تا ۱.۵ میلیارد دلار در زمینه همجوشی سرمایه‌گذاری خواهد کرد. در مقایسه، دولت ایالات متحده سالانه حدود ۸۰۰ میلیون دلار هزینه می‌کند.

شرکت‌های خصوصی در هر دو کشور خوشبین هستند که می‌توانند تا اواسط دهه ۲۰۳۰، با وجود چالش‌های فنی عظیم باقی‌مانده، انرژی همجوشی را به شبکه برق وارد کنند.

توکامک «خورشید مصنوعی»

همجوشی هسته‌ای فرآیندی فوق‌العاده پیچیده است که شامل فشردن دو هسته است که معمولاً یکدیگر را دفع می‌کنند. یکی از راه‌های انجام این کار، افزایش دما در توکامک تا ۱۵۰ میلیون درجه سانتیگراد است، ۱۰ برابر دمای هسته خورشید.

وقتی آنها با هم ترکیب می‌شوند، هسته‌ها مقدار زیادی انرژی را به صورت گرما آزاد می‌کنند که می‌توان از آن برای چرخاندن توربین‌ها و تولید برق استفاده کرد.

استارت‌آپ Energy Singularity مستقر در شانگهای، توکامک خود را در عرض سه سال ساخته است، سریع‌تر از هر راکتوری که تاکنون ساخته شده است. توکامک یک ماشین استوانه‌ای یا چنبره ای فوق‌العاده پیچیده است که هیدروژن را تا دماهای بسیار بالا گرم می‌کند و پلاسمایی ایجاد می‌کند که در آن همجوشی هسته‌ای رخ می‌دهد.

پلاسما در طول یک آزمایش در توکامک تکینگی انرژی محصور شده است. عکس: تکینگی انرژی

شرکت Energy Singularity بیش از ۱۱۲ میلیون دلار سرمایه‌گذاری خصوصی دریافت کرده و همچنین به اولین موفقیت جهانی دست یافته است: توکامک فعلی این شرکت تنها توکامکی است که از آهنرباهای پیشرفته در آزمایش‌های پلاسما استفاده می‌کند.

این آهنرباها که ابررسانایی دمای بالا نامیده می‌شوند، از آهنرباهای مسی مورد استفاده در توکامک‌های قدیمی‌تر قوی‌تر هستند و به توکامک‌های کوچک‌تر اجازه می‌دهند به اندازه توکامک‌های بزرگ انرژی همجوشی تولید کنند و می‌توانند پلاسما را بهتر محصور کنند.

این شرکت اعلام کرد که قصد دارد تا سال ۲۰۲۷ یک توکامک نسل دوم بسازد تا نشان دهد که روش آن از نظر تجاری قابل اجرا است و انتظار دارد تا سال ۲۰۳۵ یک دستگاه نسل سوم داشته باشد که بتواند برق را به شبکه تأمین کند.

با پولی که چین صرف تحقیقات می‌کند، مفهوم توکامک به سرعت در حال پیشرفت است. توکامک شرقی چین در هفی، پلاسما را برای بیش از ۱۷ دقیقه در دمای ۷۰ میلیون درجه سانتیگراد، پنج برابر داغ‌تر از هسته خورشید، ثابت نگه داشته است که یک رکورد جهانی و یک پیشرفت باورنکردنی است.

فناوری لیزر

در حالی که چین با راکتورهای توکامک در حال رقابت است، ایالات متحده در حال یافتن مزیتی در فناوری دیگری است: لیزر.

در اواخر سال ۲۰۲۲، دانشمندان آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در کالیفرنیا نزدیک به ۲۰۰ لیزر را به داخل استوانه‌ای که حاوی یک کپسول سوخت به اندازه یک دانه فلفل بود، شلیک کردند که اولین آزمایش موفق جهان برای تولید انرژی خالص همجوشی بود. انرژی آزاد شده از این فرآیند بیشتر از انرژی مورد استفاده برای گرم کردن کپسول بود.

بخشی از سیستم لیزر در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور، جایی که دانشمندان با موفقیت یک واکنش همجوشی را "آغاز" کرده‌اند. عکس: دیمین جمیسون

هنوز راه‌های بسیار دیگری برای دستیابی به همجوشی هسته‌ای وجود دارد و ایالات متحده روی فناوری‌های متنوعی سرمایه‌گذاری می‌کند.

ملانی ویندریج، فیزیکدان پلاسمای ساکن بریتانیا، گفت: «ممکن است بیش از یک راه وجود داشته باشد و ما دقیقاً نمی‌دانیم کدام یک بهترین راه است». او گفت که این موضوع در درازمدت به هزینه‌ها و عوامل دیگر بستگی دارد، اما اصرار داشت که توکامک بهترین مفهوم مورد مطالعه بوده است.

در حالی که دولت چین پول زیادی را صرف همجوشی هسته‌ای کرده است، ایالات متحده سرمایه‌گذاری خصوصی بیشتری را جذب کرده است. به گفته آلن، در سطح جهانی، بخش خصوصی در سه تا چهار سال گذشته 7 میلیارد دلار برای همجوشی هسته‌ای هزینه کرده است که حدود 80 درصد آن از سوی شرکت‌های آمریکایی بوده است.

اما اگر دولت چین به سرمایه‌گذاری بیش از یک میلیارد دلار در سال ادامه دهد، این رقم می‌تواند به زودی از هزینه‌های ایالات متحده، حتی در بخش خصوصی، پیشی بگیرد.

و اگر این سرمایه‌گذاری‌ها نتیجه بدهد، جشن‌های رنگارنگ در شانگهای، چهره‌ای کاملاً جدید به چین خواهد بخشید.

Hoai Phuong (طبق گزارش CNN)

منبع: https://www.congluan.vn/trung-quoc-tien-gan-den-viec-lam-chu-nguon-nang-luong-sach-vo-tan-post313167.html