انرژی فیوژن به دوران ما می رسد

طی سه سال گذشته، تولید برق از همجوشی از قلمرو علمی تخیلی به آستانه توسعه جدی رفته است، اتفاقات زیادی افتاده است، اما چالش‌ها قبل از ورود فیوژن به شبکه باقی می‌مانند.

برای نزدیک به یک قرن، تولید الکتریسیته از همجوشی در داستان علمی تخیلی باقی ماند، چیزی بیش از یک نقطه داستان که برای جدا کردن حال از آینده خدمت می کرد، همه اینها در طول سه سال گذشته به پایانی چشمگیر رسید، زیرا مجموعه‌ای از تحولات علمی، فنی، تجاری و سیاسی از آزمایشگاه‌ها بیرون آمد و به صفحات اول رسید.

دانشمندان فیوژن از دهه 1950 بی سر و صدا روی تولید برق عملی کار کرده اند، این پیشرفت‌های فزاینده در سال 2021 به حجم بحرانی رسید، زیرا نهادهای مالی و سیاسی سرانجام شروع کردند به دیدن انرژی همجوشی به عنوان یک سرمایه‌گذاری ارزشمند – نه برای آینده دور، بلکه به عنوان چیزی که می‌توان در دهه آینده به آن دست یافت.

این مقاله به‌عنوان به‌روزرسانی قطعه 2020 در نظر گرفته شده است و رویدادهای کلیدی از زمان انتشار آن را بررسی می‌کند، هیچ توسعه واحدی مسئول تغییر چشمگیر توجه به ادغام نیست، و سازمان زیر نباید به عنوان نشانه ای از اهمیت نسبی در نظر گرفته شود، زیرا همه آنها نقش داشته اند.

پیشرفت های علمی

در حالی که طی چندین سال گذشته پیشرفت مداومی در علم همجوشی وجود داشته است، سه رویداد به دلیل اهمیت آنها در رسیدن به نسل عملی برجسته است.

اولین مورد، در ماه مه 2021، در توکاماک ابررسانای پیشرفته تجربی (EAST) در هفی، چین انجام شد. محققان در EAST یک واکنش همجوشی حالت پایدار را برای 1056 ثانیه - تقریباً 20 دقیقه - حفظ کردند.

این دستاورد، در دستگاهی با استفاده از طراحی و فناوری‌هایی مشابه آنچه که احتمالاً در نیروگاه‌های آینده به کار گرفته می‌شود، به وضوح نشان می‌دهد که عملیات طولانی‌مدت امکان‌پذیر است.

رویداد بعدی تنها چند ماه بعد اتفاق افتاد. توروس مشترک اروپایی (JET)، در آزمایشگاه کولهام سازمان انرژی اتمی بریتانیا (UKAEA) در آکسفوردشایر، بزرگترین توکامک همجوشی در جهان است (شکل 1) و از سال 1997 رکورد قدرت همجوشی را در اختیار دارد. (این رکورد 21.7 مگاژول است)

در اواخر سال 2021 با یک پالس فیوژن که به 59 مگا ژول رسید شکسته شد و اهمیت این آزمایش فقط در افزایش توان نبود، بلکه به این دلیل بود که JET در سال‌های اخیر برای کمک به آماده‌سازی عملیات در آزمایش ITER در حال ساخت در فرانسه مجدداً پیکربندی شده است.

این پالس بخشی از یک کمپین آزمایشی اختصاصی بود که توسط EUROfusion، سازمان علمی که JET را اداره می‌کند، برای اعمال پیشرفت‌های چند دهه گذشته در شرایط مرتبط با ITER طراحی شده بود. اگرچه این پالس تنها پنج ثانیه طول کشید، اما نتایج به‌خوبی برای افزایش مقیاس در ITER نشان داد.

تونی دان، مدیر برنامه EUROfusion در آن زمان گفت: این دستاورد نتیجه سال ها آماده سازی تیم EUROfusion از محققان در سراسر اروپا است، سوابق، و مهمتر از آن چیزهایی که در مورد همجوشی تحت این شرایط آموخته ایم و اینکه چگونه پیش بینی های ما را به طور کامل تایید می کند، نشان می دهد که ما در مسیر درستی برای دنیای آینده انرژی همجوشی هستیم.

اگر بتوانیم همجوشی را برای پنج ثانیه حفظ کنیم، می‌توانیم آن را به مدت پنج دقیقه و سپس پنج ساعت انجام دهیم تا عملیات خود را در ماشین‌های آینده افزایش دهیم.

به عبارت دیگر، نتایج در مورد JET قویاً نشان می دهد که فناوری همجوشی مغناطیسی مورد استفاده برای ITER می تواند انرژی خالصی را که برای آن طراحی شده است تولید کند، JET به اندازه کافی بزرگ یا قدرتمند نیست که بتواند به تنهایی به آن نقطه عطف برسد، اما ماشین ITER بسیار بزرگتر، زمانی که در دهه 2030 شروع به کار کند، خواهد بود.

به همان اندازه که دستاورد JET چشمگیر بود، سال بعد یک رویداد حتی چشمگیرتر رخ داد. در دسامبر 2022، محققان در مرکز احتراق ملی (NIF) در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در کالیفرنیا به چیزی دست یافتند که قبلا هرگز مدیریت نشده بود: انرژی خالص حاصل از واکنش همجوشی.

تامین مالی فیوژن خصوصی

تحقیقات فیوژن در بخش خصوصی چیز جدیدی نیست، شرکت هایی مانند جنرال اتمیکس با وزارت انرژی (DOE) و کمیسیون انرژی اتمی قبل از آن برای توسعه انرژی همجوشی عملی از دهه 1950 کار کرده اند.

آنچه در اوایل دهه 2020 تغییر کرد، سیل سرمایه‌گذاری از سوی شرکت‌های سرمایه‌گذاری خطرپذیر (VC)، سرمایه‌گذاران خصوصی و سایر نهادها در مجموعه‌ای از استارت‌آپ‌هایی بود که به سرعت در حال گسترش بودند که به دنبال انرژی همجوشی بودند.

سرمایه‌گذاری انباشته در فیوژن خصوصی از سال 2001 در پایان سال 2020 به 1.5 میلیارد دلار رسید. طبق آمار انجمن صنعت فیوژن (FIA)، این رقم در پایان سال 2021 به 2.03 میلیارد دلار افزایش یافت و سپس دوباره به 4.8 میلیارد دلار در سال 2020 افزایش یافت.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.