همجوشی هسته ای چیست

همجوشی هسته ای » فرایند همجوشی هسته ای ( Nuclear fusion ) دقیقاً عکس فرایند شکافت هسته ای است . در این فرایند ، هسته ی اتم ها به یکدیگر جوش می خورند و مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می کنند . همجوشی هسته ای علاوه بر آن که آلاینده و خطری ندارد ، منبع بزرگی از انرژی پایان ناپذیری است که می تواند انرژی جهان آینده را فراهم کند . اما پیش از آن که بتوانیم از انرژی همجوشی هسته ای بهره برداری کنیم ، باید به مشکلاتی که بر سر راه پژوهشگران وجود دارد ، چیره شویم .

جوش خوردن هسته ی اتم ها

در واکنش همجوشی هسته ای ، دو هسته ی سبک به هم دیگر جوش می خورند و هسته ای بزرگ تر و سنگین تر را به وجود می آورند . در فرایند همجوشی هسته ای ، جرم فراورده ها اندکی از کل جرم هسته ی اتم هایی که با یکدیگر برخورد می کنند و به هم جوش می خورند ، کم تر است که همین مقدار جرم ناچیز از دست رفته ، به انرژی بسیار زیادی تبدیل می شود . برای آن که واکنش همجوشی هسته ای انجام شود ، الکترون ها باید از هسته ی اتم هایی که به هم جوش می خورند ، جدا شود . این ماده ی بدست آمده را پلاسما می نامند که از هسته ها و الکترون ها تشکیل شده است . سپس هسته ی اتم ها باید با سرعت بسیار زیادی با یکدیگر برخورد کنند تا به هم جوش بخورند . اما برای آن که هسته ی اتم ها به چنین سرعتی برسند ، باید دمایشان را به 100 میلیون درجه ی سانتی گراد رساند . این دما حتی از دمای مرکز خورشید هم بیش تر است و دستیابی به آن بسیار دشوار است.

پژوهش های همجوشی هسته ای

دانشمندان فرایند همجوشی هسته ای را به دو روش در آزمایشگاه انجام می دهند . در روش اول عنصر سوختی را با پرتوی لیزر قدرتمندی هدف قرار می دهند که با این کار در مرکز آن فشار و دمای بسیار زیادی پدید می آید که کم تر از یک ثانیه دوام دارد .

در روش دوم ، فرایند همجوشی هسته ای در یک اتاقک دونات شکل ( مانند شیرینی تو خالی ) به نام توکاماک انجام می شود . مقدار کمی از عنصر سوختی را که به حالت گاز است ، به این اتاقک وارد می کنند و سپس نیروی الکتریسیته بسیار قدرتمندی از درون آن می گذرد و سوخت را به قدری داغ می کند که به پلاسما تبدیل شود . اگر پلاسما با دیواره ی اتاقک مغناطیسی برخوردکند ، خودش سرد می شود ولی دیواره ی اتاقک را ذوب می کند . بنابراین از میدان های مغناطیسی قوی استفاده می کنند تا پلاسما به دیواره ی اتاقک مغناطیسی برخورد نکند  . با این که فرایند همجوشی هسته ای در توکاماک به طور آزمایشی انجام شده است ، اما انرژی مصرف شده برای حرارت دادن پلاسما و ایجاد میدان مغناطیسی ، از انرژی تولید شده در آن بیش تر است .

برتری های همجوشی هسته ای

اگر ساخت راکتور های همجوشی هسته ای در آینده واقعیت پیدا کند ، آن گاه برای راه اندازی آن ها به دو نوع اتم هیدروژن ( دوتریوم و تریتیم ) به عنوان سوخت این راکتور نیازمندیم . این دو نوع اتم در طبیعت یافت نمی شوند ، بلکه باید آن ها را از واکنش بین هسته های هیدروژن و لیتیم به دست آورد . اتم های هیدروژن و لیتیم نیز در طبیعت فراوانند . بزرگ ترین برتری استفاده از فرایند همجوشی هسته ای به جای شکافت هسته ای در تولید انرژی هسته ای این است که پس مانده های رادیو اکتیو تولید نمی شوند و به همین دلیل هم خطر ساز نیست .

خلاصه واکنش همجوشی هسته ای

از انواع دیگر اتم هیدروژن ، دوتریوم و تریتیوم هستند که به ترتیب دارای یک و دو نوترون اند . برای انجام یک واکنش همجوشی باید دو اتم واکنش همجوشی هسته ای ( یک اتم دوتریوم و یک اتم تریتیم ) با سرعت زیاد به یکدیگر برخورد کنند . در اثر این برخورد ، اتم ها با هم دیگر ترکیب می شوند و یک هسته ی هلیوم ، یک نوترون و مقدار زیادی انرژی به دست می آید . 

خورشید ، فرمانروای منظومه ی شمسی

در اثر همجوشی هسته ای که در مرکز خورشید روی می دهد ، انرژی گرمایی و نوری زیادی آزاد می شود . 

نظر شما در مورد همجوشی هسته ای چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...