نیروی خورشید در زمین! رآکتور هسته‌ای بریتانیا رکوردشکنی کرد

بعد از گذشت بیش از ۴۰ سال، رآکتور هسته‌ای بریتانیا همچنان در حال ثبت رکورد است. در آخرین آزمایش‌ها، رآکتوری به نام Joint European Torus (JET) که در منطقه کولهام، آکسفوردشایر واقع شده، موفق به آزادسازی ۶۹ مگاژول انرژی در طی پنج ثانیه شده است.

با اینکه میزان انرژی تولیدی ممکن است به نظر کم باشد، اما این دستاورد به عنوان یک رکورد جهانی شناخته شده و امیدوارکننده به نحوه‌ای است که انرژی هسته‌ای می‌تواند در آینده برای تامین نیازهای برق خانگی مردم مورد استفاده قرار گیرد. رآکتور JET که در دهه ۱۹۷۰ احداث شده است، دارای پلاسمای چرخشی است که به دمای ۱۵۰ میلیون کلوین – یعنی ده برابر داغتر از مرکز خورشید – می‌رسد. در این دما، اتم‌های هیدروژن به هلیوم تبدیل شده و انرژی پایدار در اثر این فرآیند آزاد می‌شود که ممکن است به جای سوخت‌های فسیلی استفاده شود.

JET در سال ۱۹۸۳ کار خود را آغاز کرد، اما اکنون قرار است بازنشسته شده و در پایان دسامبر عملیات علمی خود را به پایان برساند. این تاسیسات انگلیسی که گفته می‌شود هزینه اجرای آن ۲۰ تا ۳۰ میلیون پوند در سال است، به عنوان پیش درآمدی بر روی رآکتور آزمایشی گرماهسته‌ای بین‌المللی (ITER) که با هزینه ۲۲.۵ میلیارد پوندی (۱۵.۹ میلیارد دلار) در فرانسه ساخته می‌شود، محسوب می‌شود.

رکورد جدید انرژی JET با استفاده از تنها ۰.۲ میلی‌گرم سوخت – تقریباً معادل وزن یک دانه گرده گل – به ثبت رسید. اما خروجی انرژی حاصله (۶۹ مگاژول) برای گرم کردن آب به منظور تهیه حدود ۶۰۰ فنجان چای کافی است.

همچنین، این رآکتور، رکورد قبلی خود که ۵۹ مگاژول بوده و بیش از دو سال پیش ثبت شده بود را شکسته است. این نیروگاه در صورتی که به طور مداوم در ۶۹ مگاژول کار کند، قادر خواهد بود برق حدود ۱۲ هزار خانوار را به صورت مداوم تامین کند.

JET به عنوان یک مرکز تحقیقاتی برای نشان دادن پتانسیل امیدوارکننده همجوشی هسته‌ای برای تولید برق ساخته شده است. اما می‌تواند پیشوا نیروگاه‌های همجوشی هسته‌ای در سراسر جهان باشد که برق را مستقیماً به شبکه وصل کرده و برق خانه‌های مردم را تامین کنند.

نیروگاه‌های همجوشی می‌توانند با کاهش تامین انرژی از سوخت‌های فسیلی مانند زغال سنگ و گاز، انتشار گازهای گلخانه‌ای از بخش تولید برق را کاهش دهند. مانند دیگر راکتورهای همجوشی، JET یک توکاماک است، نوعی ساختار که از میدان‌های مغناطیسی قدرتمند برای محدود کردن “پلاسما” به شکل دونات استفاده می‌کند.

گاز هیدروژن درون سازه حرارت داده می‌شود تا به پلاسما، مخلوطی از ذرات با بار مثبت (یون‌ها) و ذرات با بار منفی (الکترون‌ها) تبدیل شود. در توکاماک، پلاسما توسط میدان‌های مغناطیسی به دام افتاده و تحت فشار قرار می‌گیرد تا زمانی که ذرات پلاسمای انرژی‌دار شروع به برخورد کنند.

هنگامی که ذرات به هلیوم تبدیل می‌شوند، مقدار زیادی انرژی آزاد می‌کنند و این فرآیند، که به طور طبیعی در مرکز ستاره‌ها رخ می‌دهد، تقلید می‌شود. با قطری در حدود ۲۰ فوت (۶ متر)، JET بزرگ‌ترین رآکتور همجوشی هسته‌ای در جهان نیست.

رآکتوری که در ژاپن ساخته شده و به نام JT-۶۰ SA شناخته می‌شود و اخیراً در ناکا در شمال توکیو راه‌اندازی شده است، یک ماشین شش طبقه با ارتفاع ۱۵.۲ متر و عرض ۱۳.۴ متر دارد.

JT-۶۰ SA که به طور مشترک توسط اروپا و ژاپن ساخته و راه‌اندازی شده است، تا زمان تکمیل ITER در فرانسه، بزرگ‌ترین رآکتور همجوشی جهان خواهد بود.

راکتورهای کوچک‌تر دیگری نیز در حال ساخت و آزمایش هستند، از جمله می‌توان به ST۴۰ در آکسفوردشایر اشاره کرد که در مقایسه با سایر راکتورهای “دونات شکل”، فشرده‌تر و کوچک‌تر است.

همجوشی یا فیوژن با شکافت (تکنیکی که در حال حاضر در نیروگاه‌های هسته‌ای استفاده می‌شود) متفاوت است، زیرا به جای شکافتن یک هسته (شکافت)، دو هسته اتمی را به هم جوش می‌زند. بر خلاف شکافت هسته‌ای، همجوشی هسته‌ای خطر حوادث فاجعه‌بار هسته‌ای – مانند آنچه در سال ۲۰۱۱ در فوکوشیما در ژاپن دیده شد – را ندارد و زباله‌های رادیواکتیو بسیار کمتری نسبت به نیروگاه‌های فعلی تولید می‌کند.