تلاش برای تبدیل قدرت همجوشی به تازگی گامی بزرگ به جلو برداشته است. تسهیلات احتراق ملی (NIF) در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور نتایج آزمایش را با عملکرد همجوشی بالا بی سابقه اعلام کرد. با یک شلیک لیزری واکنش هایی آغاز شد که 1.3 مگا ژول همجوشی با امضای انتشار سوختگی هسته ای انرژی تولید می کرد.
رسیدن به این نقطه عطف نشان می دهد که چقدر همجوشی در واقع به دستیابی به تولید برق نزدیک است. آخرین نتایج نشان دهنده سرعت سریع پیشرفت است – به خصوص که لیزرها با سرعت نفس گیر در حال تکامل هستند.
در واقع ، لیزر یکی از تاثیرگذارترین اختراعات تکنولوژیکی از زمان پایان جنگ جهانی دوم است. یافتن کاربرد گسترده در طیف وسیعی از برنامه های کاربردی – از جمله ماشینکاری ، جراحی دقیق و لوازم الکترونیکی مصرفی – لیزرها بخشی ضروری از زندگی روزمره هستند. با این حال ، تعداد کمی می دانند که لیزرها نیز فصل جدیدی را در فیزیک اعلام می کنند: امکان همجوشی هسته ای کنترل شده با افزایش انرژی مثبت.
پس از شش دهه نوآوری ، لیزرها اکنون در روند فوری توسعه سوختهای تمیز ، متراکم و کارآمد به ما کمک می کنند ، که به نوبه خود برای حل بحران انرژی جهان از طریق تولید انبوه کربن زدا در مقیاس بزرگ مورد نیاز است. حداکثر قدرت قابل دستیابی در یک پالس لیزری هر دهه 1000 برابر افزایش می یابد.
فیزیکدانان به تازگی آزمایش همجوشی را انجام داده اند که 1500 تراوات قدرت تولید می کند. برای مدت کوتاهی ، این انرژی چهار تا پنج برابر بیشتر از آنچه کل جهان در یک لحظه مصرف می کند ، تولید کرد. به عبارت دیگر ، ما در حال حاضر قادر به تولید مقادیر وسیعی از قدرت هستیم. در حال حاضر ما همچنین باید مقادیر زیادی انرژی تولید کنیم تا انرژی صرف شده برای هدایت لیزرهای احتراق را جبران کنیم.
فراتر از لیزر ، پیشرفت های قابل توجهی در سمت هدف نیز وجود دارد. استفاده اخیر از اهداف نانوساختار امکان جذب کارآمدتر انرژی لیزر و اشتعال سوخت را فراهم می آورد. این تنها برای چند سال امکان پذیر بوده است ، اما در اینجا نیز نوآوری های تکنولوژیکی با پیشرفت فوق العاده ای از سال به سال در شیب تندی قرار دارد.
در مواجهه با چنین پیشرفت هایی ، ممکن است از خود بپرسید که چه چیزی هنوز مانع از همگرایی تجاری ما به واقعیت می شود.
دو چالش مهم باقی می ماند: اول ، ما باید قطعات را کنار هم بیاوریم و یک فرایند یکپارچه ایجاد کنیم که تمام الزامات فیزیکی و اقتصادی را برآورده کند. ثانیاً ، ما برای سرمایه گذاری به منابع پایدار از منابع خصوصی و عمومی نیاز داریم. به طور کلی ، حوزه همجوشی به طرز فجیعی کمبود بودجه دارد. این امر با توجه به پتانسیل همجوشی ، به ویژه در مقایسه با سایر فناوری های انرژی ، تکان دهنده است.
سرمایه گذاری در زمینه انرژی پاک در سال 2020 بالغ بر 500 میلیارد دلار بوده است. وجوهی که برای تحقیق و توسعه تلفیقی صرف می شود تنها بخشی از آن است. تعداد بیشماری دانشمند درخشان در این بخش مشغول به کار هستند و همچنین دانش آموزان مشتاقی که مایل به ورود به این رشته هستند. و البته ، ما آزمایشگاههای تحقیقاتی دولتی عالی داریم. در مجموع ، محققان و دانش آموزان به قدرت و پتانسیل همجوشی هسته ای کنترل شده اعتقاد دارند. ما باید از حمایت مالی کار آنها اطمینان حاصل کنیم تا این چشم انداز به واقعیت تبدیل شود.
آنچه ما در حال حاضر به آن نیاز داریم ، گسترش سرمایه گذاری دولتی و خصوصی است که به نفع فرصت موجود است. چنین سرمایه گذاری هایی ممکن است افق زمانی طولانی تری داشته باشند ، اما تأثیر نهایی آنها بدون موازی است. من معتقدم که سود خالص انرژی در دهه آینده در دسترس است. تجاری سازی ، بر اساس نمونه های اولیه ، به ترتیب بسیار کوتاه دنبال می شود.
اما چنین جدول زمانی بستگی زیادی به بودجه و در دسترس بودن منابع دارد. سرمایه گذاری قابل ملاحظه ای برای منابع انرژی جایگزین – باد ، خورشیدی و غیره – در نظر گرفته شده است ، اما همجوشی باید در معادله جهانی انرژی جایگاهی داشته باشد. این امر به ویژه هنگامی که به لحظه حساس موفقیت نزدیک می شویم صادق است.
اگر همجوشی هسته ای با استفاده از لیزر کامل شود و تجاری شود ، این پتانسیل را دارد که منبع انرژی انتخابی شود و بسیاری از منابع انرژی موجود و ایده آل را جابجا کند. این امر به این دلیل است که همجوشی ، اگر به درستی انجام شود ، انرژی را به میزان مساوی تمیز ، ایمن و مقرون به صرفه ارائه می دهد. من متقاعد شده ام که نیروگاه های گداخت در نهایت جایگزین اکثر نیروگاه های معمولی و زیرساخت های انرژی در مقیاس وسیع خواهند شد که امروزه نیز بسیار غالب هستند. نیازی به زغال سنگ یا گاز نخواهد بود.
بهینه سازی مداوم فرآیند همجوشی ، که منجر به بازده بیشتر و هزینه های کمتر می شود ، تولید انرژی را بسیار کمتر از قیمت فعلی نوید می دهد. در حد ، این مربوط به منبع انرژی نامحدود است. اگر انرژی نامحدود دارید ، امکانات نامحدودی نیز دارید. با این چه کار میتوانی بکنی؟ من پیش بینی می کنم که با حذف دی اکسید کربنی که در 150 سال گذشته در جو وارد کرده ایم ، تغییرات آب و هوایی را معکوس کنم.
با آینده ای که با فناوری همجوشی توانمند شده است ، همچنین می توانید از انرژی برای نمک زدایی از آب استفاده کنید و منابع آب نامحدودی ایجاد کنید که تأثیر بسزایی در مناطق خشک و بیابانی خواهد داشت. روی هم رفته ، ادغام جوامع بهتری را قادر می سازد و آنها را پایدار و پاک نگه می دارد تا اینکه به منابع مخرب و کثیف انرژی و زیرساخت های مربوط وابسته باشد.
طی سالها تحقیق اختصاصی در آزمایشگاه شتابدهنده ملی SLAC ، آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور و تسهیلات احتراق ملی ، من این امتیاز را داشتم که اولین آزمایش های همجوشی حبس اینرسی را شاهد و رهبری کنم. من دانه چیز قابل توجهی را دیدم که در حال کاشتن و ریشه دار شدن بود. من هرگز از دیدن نتایج حاصل از فناوری لیزر برای توانمندسازی و پیشرفت بشر برداشت نکرده ام.
دانشمندان و دانشجویان دیگر من متعهد هستند که ادغام را از قلمرو ملموس شدن به واقعیت تبدیل کنند ، اما این امر به سطح اعتماد و کمک نیاز دارد. یک سرمایه گذاری کوچک امروز تأثیر بسزایی در تأمین جایگزین انرژی مورد نیاز و مورد استقبال بیشتر در عرصه جهانی خواهد داشت.
من در مورد خوش بینی و علم شرط بندی می کنم و امیدوارم دیگران نیز شهامت این کار را داشته باشند.