Hamshahri Newspaper

آنان خودشان را «كولي هاي هم جوشي» مي خوانند، دانشمنداني كه جهان را گشته اند، از يك راكتور هسته اي به راكتوري ديگر رفته اند و با اين رويا زندگي مي كنند كه روزي در جايي بتوانند واكنشهايي را كه در قلب ستارگان رخ مي دهد، باز توليد كنند و حجم انبوهي از انرژي ارزان براي جهان پديد آورند.
هدفشان انرژي هسته اي است، اما نه از آن گونه كه مي شناسيم. اين نوع انرژي از هم جوشي حاصل مي شود، نه شكافت هسته اي. شكافت شامل استخراج، فرآوري و پرتوزدايي از مقادير زيادي اورانيوم است كه نيمه عمر پسمانده هاي پرتوزاي آن تا عصر يخبندان بعدي دوام مي آورد. كولي هاي هم جوشي مي گويند مقدار اندكي از سوخت به اندازه بار يك وانت كه در نيروگاه هسته اي هم جوشي به كار گرفته مي شود، مي تواند برق مورد نياز شهري يك ميليون نفري را تا يك سال تأمين كند. باقي مانده آن مقادير اندكي پسماند پرتوزاست كه ظرف يك قرن از بين مي رود.
راكتورهاي شكافت براي توليد برق، اتم را مي شكافند. راكتورهاي هم جوشي به اندازه اي ذرات عنصري كيهان را به يكديگر مي فشارند تا در هم گداخته شوند. در اين فرايند انرژي رها مي شود. به گفته اين دانشمندان، هم جوشي منبع انرژي خورشيد است و روزي انرژي شبكه هاي برق جهان را تأمين خواهد كرد.
تحقيقات در زمينه هم جوشي در دهه ۱۹۵۰ آغاز شد. نخستين كولي هاي هم جوشي به بازنشستگي رسيده اند. اما پيشرفت علمي كند و تأمين بودجه آن نامنظم بوده است. هنوز نتوانسته اند حتي يك وات برق وارد شبكه برق كنند. اما اوايل امسال، پس از يك دهه هول و ولا، دولتهاي نماينده بخش اعظم جمعيت جهان تصميم گرفتند براي تحقق اين رويا، ۱۰ ميليارد دلار سرمايه گذاري كنند.
تابستان جارِي، كولي هاي هم جوشي در تپه هاي جنگلي پروانس در جنوب فرانسه جمع مي شوند، يعني در جايي كه قرار است دستگاه جديد ساخته شود. انگليسي ها، استراليايي ها، روسها، آمريكايي ها، آلماني ها، چيني ها، ژاپني ها، چكها و بسياري ديگر در آخرين تلاش دست به دست يكديگر داده اند تا به جهان نشان دهند درست گفته اند.
جان هاو از پيشتازان اين زمينه است. چند سال پيش كه وي چنين لحظه اي را پيش بيني مي كرد، مزرعه اي در اين ناحيه خريد. حالا وي مي تواند پس از جابجايي دائم از استراليا به آلمان، فرانسه و انگليس، در يك جا آرام و قرار بگيرد. وي گفت: «انرژي هم جوشي حالا يا هيچ وقت.»
به نظر مي رسد زمان مناسب است. همزمان با بالا رفتن بهاي نفت و افزايش نگراني از گرم شدن آب و هواي جهان و نيز تلاش سياستمداران براي ايجاد تعادل در استفاده از نيروي متعارف هسته اي و انرژي هاي تجديدپذير، نياز فزاينده اي به منبع جديدي براي برق وجود دارد كه ظرفيت نيروگاه هسته اي را با پاكي و ايمني نيروگاه بادي تركيب كند. نهايتاً هم جوشي مي تواند پاسخ باشد. حتي پروپاقرص ترين طرفداران هم جوشي تصديق مي كنند چند دهه طول مي كشد تا اين فناوري جنبه تجاري به خود بگيرد. اما اگر اين صنعت به بار بنشيند، درست در زماني است كه نفت به پايان مي رسد و تغيير آب و هوا تسريع مي شود.
در ارديبهشت، دولتهاي اتحاديه اروپا، آمريكا، چين، هند، ژاپن، روسيه و كره پيماني را براي ساخت راكتور بين المللي آزمايشي حرارتي هسته اي در جنگلي در ناحيه كاداراش در پروانس امضا كردند. اين پيمان به طور رسمي در آبان امضا خواهد شد. نيم بودجه را اتحاديه اروپا تأمين خواهد كرد. ساخت اين راكتور يك دهه طول خواهد كشيد و سپس به مدت دو دهه اين راكتور به انجام آزمايشهاي هم جوشي خواهد پرداخت. در پايان اين دوره، جهان يك بار و براي هميشه خواهد فهميد آيا هم جوشي هسته اي آينده اي دارد يا نه؛ البته در ابتدا از نظر فني و بعد از نظر اقتصادي.
يانش پوتوچ نيك كميسر اتحاديه اروپا در امور علم و تحقيق در مراسم امضاي پيمان گفت: «اين مهمترين پيمان علمي است كه تا به حال به امضا رسيده است؛بزرگترين همكاري علمي جهان». كريس لولين اسميت مدير بزرگترين راكتور جهان در آكسفورد شاير، نماينده انگليس در اين طرح است. وي گفت: «اين طرح اهميت فراواني دارد. مي تواند ميلياردها نفر را از فقر خارج كند.»
البته همه اين قدر مطمئن نيستند. سبزها طرح را اسباب بازي خطرناك و اتلاف پولي مي دانند كه مي توان صرف ساخت هزاران نيروگاه بادي كرد. حتي در ميان فيزيكدانان همه معتقد نيستند هم جوشي آينده اي دارد. پيش از امضاي طرح، نشريه ساينس، چاپ آمريكا سخني از ويليام پاركينز، يكي از پيشتازان هم جوشي را درج كرد كه گفته بود: «تاريخ اين رويا به همان اندازه كه پرهزينه است، دلسردكننده است.» به گفته وي كه اكنون در قيد حيات نيست، آمريكا ظرف ۵۰ سال گذشته ۲۰ ميليارد دلار در اين راه خرج كرده و اكنون زمان آن رسيده است كه از آن دست برداشت. سردبير ساينس علناً از رها كردن طرح حمايت كرد.
هم جوشي چيست؟
راكتور آكسفورد شاير بزرگترين و موفق ترين راكتور هم جوشي جهان است كه نمونه اوليه راكتور كاداراش است. راكتور يادشده ۲۰ متر ارتفاع دارد و در محل سازمان انرژي اتمي انگليس قرار دارد. ساخت آن يك ميليارد دلار هزينه داشت و هزينه فعاليت آن در خلال ۲۳ سال گذشته يك ميليارددلار بوده است. در مواقعي نيمي از بودجه ساليانه دولتي تحقيقات به آن اختصاص يافته است.
اين راكتور همواره در حال آزمايشهايي در مورد چگونگي امكان پذير كردن هم جوشي، چگونگي كنترل آن و چگونگي انجام بهتر آن است. به يادماندني ترين لحظه آن در سال ۱۹۹۷ بود كه براي كسري از ثانيه، راكتور ۱/۱۶ مگاوات برق توليد كرد كه حد نصابي بي سابقه بود. خبر در جهان پيچيد، اما كمتر كسي گفت كه ۲۵ مگاوات صرف گرم كردن راكتور شده بود. حقيقت اين است كه اين راكتور از يك جهت بزرگترين مصرف كننده برق انگليس است. در طول يك آزمايش معمولي كه چند بار در شب و تا به حال ۰۰۰/۶۶ بار در طول عمر آن انجام شده است، راكتور حدود ۲ درصد كل برق انگليس را به مدت بسيار كوتاهي مصرف مي كند.
در اين دستگاه فوق العاده چه رخ مي دهد؟ در ظاهر اين يك بويلر گازسوز است. اما بويلري است كه به مقدار اندكي سوخت هسته اي نياز دارد؛ يك گرم در هر بار براي توليد مقادير زيادي انرژي. اين سوخت از دو ايزوتوپ هيدروژن به نام دوتريوم و تريتيوم تشكيل شده است. اولي از آب معمولي و دومي كه اندكي پرتوزاست، از پسماند راكتورهاي شكافت هسته اي يا ليتيوم گرفته يا در خود راكتور توليد مي شود. راكتور اين دو ايزوتوپ را در دماي بسيار بالا مي سوزاند. در دماي بالا، اين دو ماده پلاسما تشكيل مي دهند و به هم جوش مي خورند. وقتي اين اتفاق مي افتد، عنصرهاي ديگر يعني هليوم به همراه مقادير زيادي انرژي توليد مي شود.
در عمل يك كار ساده نيست. تنظيم آن كاري است كه برخي از بهترين مغزهاي جهان عمر خود را روي آن گذاشته اند و حتي حالا پس از ۵۰ سال آزمايش، محققان نتوانسته اند با اين روش، برقي بيش از ميزان مورد نياز يك اجاق مايكروويو توليد كنند.
يك مشكل اين است كه با وجودي كه دوتريوم و تريتيوم آسان تر از ساير اتم ها جوش مي خورند، امكان پذير كردن اين واكنش روي كره زمين به ۱۰۰ ميليون درجه حرارت نياز دارد. اين ده برابر گرمتر از خورشيد است. خورشيد داراي ميادين جاذبه بزرگي است كه اين واكنش را آسانتر مي كند. يك مشكل ديگر اين است كه براي حفظ اين دما و واكنشهاي هم جوشي، لازم است مانع از برخورد پلاسماي داغ با ديواره راكتور شد، چون اين اتفاق همه چيز را سرد مي كند. راكتور را به شكل پيراشكي مي سازند تا پلاسما بدون انتها در پيرامون بچرخد و نيز قدرتمندترين مغناطيس هاي جهان را نصب مي كنند تا پلاسما به ديوار برخورد نكند. اين مغناطيس ها ميدان مغناطيسي پديد مي آورند كه ۰۰۰/۱۰ برابر قدرتمندتر از ميدان مغناطيسي زمين است.
طرح اوليه كه توكامك خوانده مي شود، اختراع روسهاست. اين طرح در دهه ۱۹۵۰ توسط آندره ساخارف، ناراضي و پدر بمب هيدروژني روسيه ارائه شد. اما دستگاههاي وي كوچك بود. دانشمندان كه دستگاههاي بزرگتري ساخته اند، متوجه شده اند كه پنداشتهاي ساده ساخارف در مورد چگونگي پلاسما درست نيست. بي ثباتي هايي در پلاسما رخ مي دهد- مانند فورانهاي خورشيدي در اطراف خورشيد- كه هيچ كامپيوتري نمي تواند پيش بيني كند. به گفته لولين اسميت، هدف از آزمايشهاي جاري، يافتن راهي براي كنترل گاز داغ است.
راكتور فرانسه دو برابر راكتور انگليس ارتفاع و ده برابر حجم آن ظرفيت دارد. به اين ترتيب، قاعدتاً اين راكتور بايد بيش از ميزان مصرفي، برق توليد كند. بي ثباتي در پلاسما تنها مشكل نيست. بخشي از سؤالات مهم به اين مربوط است كه جنس راكتور از چه باشد. چه موادي مي تواند به بهترين شكل در برابر فشارهاي عظيمي كه در داخل راكتور توليد مي شود، مقاومت كند، ازجمله دمايي كه برخي معتقدند از هر حرارتي در كيهان بيشتر است؛ امواج ضربه اي حاصل از صدها مگاوات كه با يك پنجم سرعت نور حركت مي كند و ميدانهاي مغناطيسي با ۰۰۰/۱۰ برابر قدرت هر ميدان ديگر روي كره زمين. بيشتر افراد معتقدند چنانچه اين طرح با شكست روبه رو شود، به علت مهندسي مواد خواهد بود نه ناكامي فيزيك.
راكتور انگليس فقط اين دما را به مدت ۴۰-۳۰ ثانيه توليد مي كند و سپس آن را سرد مي كنند تا از هم نپاشد.
در راكتور فرانسه دماي مغناطيس ها به حدود صفر مطلق تقليل داده مي شود چون در اين دما حالت ابررسانايي پيدا مي كند و خيلي گرم نمي شود. محققان اميدوارند بتوانند هر بار آن را به مدت حدود نيم ساعت به حركت درآورند.
به موازات طرح راكتور هم جوشي فرانسه، موافقت بين المللي ديگر براي يك مركز تحقيقاتي با بودجه يك ميليارد دلار در ژاپن منعقد شده است كه در آن خاصيت مواد جديد براي كاربرد در راكتور مورد پژوهش قرار خواهد گرفت. اگر همه چيز به خوبي پيش رود، اين فناوري مي تواند كاربردهاي ديگري داشته باشد.
آمريكا در سال ۱۹۹۸ كلاً از طرح راكتور هم جوشي خارج شد. دانشمندان اين كشور معتقد بودند تلاطم در داخل پلاسما مانع از ايجاد هم جوشي تا مدتهاي طولاني خواهد شد. اما بعد معلوم شد در مورد مشكلات مربوط به تلاطم اغراق شده و آمريكا در سال ۲۰۰۳ مجدداً به طرح پيوست.
يك مفسر گفته است بيست درصد احتمال دارد كه جهان تا سال ،۲۱۰۰ بيست درصد برق را از هم جوشي بگيرد. ريموند اوبراك، مدير دفتر علوم در وزارت انرژي آمريكا گفت: «به اعتقاد ما، هم جوشي تا پايان اين قرن ۴۰ درصد برق توليدي فعلي جهان را تأمين خواهد كرد كه در سال ۲۱۰۰ حدود ۱۵ درصد برق كل جهان خواهد بود.