مایکروسافت به تازگی یک شرط بندی بزرگ و دور از قطعیت در مورد همجوشی هسته ای انجام داده است

مایکروسافت به تازگی توافقنامه ای را برای خرید برق از یک ژنراتور همجوشی هسته ای امضا کرده است. همجوشی هسته ای، که اغلب جام مقدس انرژی نامیده می شود، منبع بالقوه بی حد و حصری از انرژی پاک است که دانشمندان برای بخش اعظم یک قرن به دنبال آن بوده اند.

شرکتی به نام هلیون انرژی فکر می‌کند که می‌تواند جام مقدس را تا سال 2028 به مایکروسافت تحویل دهد. این شرکت صبح امروز با مایکروسافت قرارداد خرید برق را اعلام کرد که به موجب آن اولین ژنراتور همجوشی تجاری جهان به یک شبکه برق در واشنگتن وصل خواهد شد. هدف تولید حداقل 50 مگاوات برق است – مقداری کم اما قابل توجه و بیش از 42 مگاواتی که دو مزرعه بادی اول ایالات متحده امروز ظرفیت تولید آن را دارند.

اگر بگوییم این یک سفارش بلند است، کم‌گفتن سال است. رابرت روسنر، فیزیکدان نظری دانشگاه شیکاگو، می گوید: «می توانم بگویم این جسورانه ترین چیزی است که تا به حال شنیده ام. در این نوع مسائل، هرگز نمی گویم هرگز. اما اگر آنها موفق شوند شگفت آور خواهد بود.»

تخمین‌های خوش‌بینانه کارشناسان درباره زمانی که جهان ممکن است اولین نیروگاه همجوشی هسته‌ای خود را ببیند، از پایان دهه تا چندین دهه بعد از آن متغیر بوده است. موفقیت هلیون به دستیابی به پیشرفت های قابل توجه در یک بازه زمانی بسیار کوتاه و سپس تجاری سازی فناوری آن برای رقابتی مقرون به صرفه با سایر منابع انرژی بستگی دارد. با این وجود، هلیون بی حوصله است.

دیوید کرتلی، بنیانگذار و مدیر عامل هلیون می گوید: «این یک توافق الزام آور است که اگر نتوانیم یک سیستم همجوشی بسازیم، جریمه های مالی دارد. آستانه. ما متعهد شده ایم که بتوانیم یک سیستم بسازیم و آن را به صورت تجاری بفروشیم [Microsoft]”

چگونه ممکن است یک سیستم فیوژن کار کند؟ به زبان ساده، همجوشی هسته ای روشی را تقلید می کند که ستاره ها نور و گرمای خود را ایجاد می کنند. در خورشید ما، هسته های هیدروژن با هم ترکیب می شوند و هلیوم ایجاد می کنند و مقدار زیادی انرژی تولید می کنند.

دانشمندان از دهه 1950 تلاش کرده اند این فرآیند را به روشی کنترل شده تکرار کنند. (آنها توانسته اند آن را در یک کنترل نشده روش، با نام مستعار بمب هیدروژنی.) این برعکس نیروگاه های هسته ای است که ما امروز داریم که از طریق شکافت یا تقسیم اتم ها انرژی آزاد می کنند. یکی از نکات منفی شکافت این است که هسته های ناپایداری از خود بر جای می گذارد که می توانند میلیون ها سال رادیواکتیو باقی بمانند. فیوژن از مشکل زباله های رادیواکتیو جلوگیری می کند زیرا اساساً فقط اتم های هلیوم جدید ایجاد می کند.

پیشرفته‌ترین تلاش‌ها برای تولید الکتریسیته از طریق همجوشی هسته‌ای شامل شلیک پرتوهای لیزری قدرتمند به یک هدف کوچک یا تکیه بر میدان‌های مغناطیسی برای محدود کردن ماده فوق‌گرم به نام پلاسما با ماشینی به نام توکامک است.

هلیون از هیچ یک از این روش ها استفاده نمی کند. این شرکت در حال توسعه یک دستگاه 40 فوتی به نام شتاب دهنده پلاسما است که سوخت را تا 100 میلیون درجه سانتیگراد گرم می کند. دوتریوم (ایزوتوپ هیدروژن) و هلیوم-3 را به پلاسما گرم می کند و سپس از میدان های مغناطیسی پالسی برای فشرده سازی پلاسما تا زمانی که همجوشی اتفاق می افتد استفاده می کند. (این شرکت یک ویدیوی یوتیوب دارد که این روند را با جزئیات بسیار بیشتری نشان می دهد.)

هلیون ادعا می کند که ماشین در نهایت باید بتواند الکتریسیته مصرف شده برای شروع واکنش را که می تواند برای شارژ مجدد آهن رباهای دستگاه استفاده شود، دوباره بدست آورد. کرتلی می‌گوید: «ما تمام انرژی را که برای همجوشی می‌گذاریم به‌صورت الکتریکی بازیابی می‌کنیم تا بتوانیم در واقع سیستم‌هایی بسازیم که کوچک‌تر و ارزان‌تر هستند و بتوانیم خیلی سریع‌تر روی آن‌ها تکرار کنیم».

آن وایت پروفسور برجسته دانشکده مهندسی MIT در ایمیلی به آستانه. انتشارات و نتایج آتی به روشن شدن رویکرد و درک جدول زمانی کمک خواهد کرد.

درک چگونگی کارآمد بودن انرژی برای تحقق بخشیدن به انرژی همجوشی بسیار مهم است. از این گذشته، شما به گرما و فشار شدید نیاز دارید تا اتم ها را وادار به همجوشی با یکدیگر کنید. و تا همین اواخر، محققان قادر به انجام این کار بدون سوزاندن انرژی بیشتر از واکنش همجوشی واقعی نبودند. در دسامبر، لیزرها به موفقیت بزرگی به نام “اشتعال همجوشی” دست یافتند – به این معنی که برای اولین بار، محققان توانستند یک واکنش همجوشی را ایجاد کنند که منجر به افزایش انرژی خالص شد. این یک نقطه عطف مهم است که Helion هنوز باید به آن دست یابد.

روزنر می‌گوید دریافت سوخت هلیوم-3 کافی می‌تواند چالش بزرگ دیگری باشد، بدون اینکه راهی برای تولید مقادیر تجاری از آن وجود داشته باشد. این یک ایزوتوپ بسیار کمیاب است که در محاسبات کوانتومی و تصویربرداری پزشکی استفاده می شود. هلیون، با این حال، می‌گوید که فرآیندی را به ثبت رسانده است که خود هلیوم-3 را با همجوشی اتم‌های دوتریوم در شتاب‌دهنده پلاسمای خود به یکدیگر می‌سازد. بخشی از جذابیت همجوشی هسته ای در وهله اول این است که می تواند بر روی هیدروژن، ساده ترین و فراوان ترین عنصر در جهان کار کند.

با فرض اینکه Helion بتواند همه اینها را انجام دهد، همچنان باید اطمینان حاصل کند که می تواند این کار را به روشی مقرون به صرفه انجام دهد. هزینه برقی که برای مصرف کنندگان تولید می کند باید با نیروگاه های برق، خورشیدی و بادی امروزی مقایسه یا ارزان تر باشد. این شرکت قیمتی را که در قرارداد خرید برق با مایکروسافت با آن موافقت کرده است، به اشتراک نمی گذارد، اما کرتلی می گوید هدف شرکت این است که روزی هزینه ها را به یک سنت در هر کیلووات ساعت کاهش دهد.

برد اسمیت، نایب رئیس و رئیس مایکروسافت، در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: «اعلام هلیون از اهداف بلندمدت انرژی پاک ما پشتیبانی می‌کند و بازار را برای ایجاد روشی جدید و کارآمد برای رساندن سریع‌تر انرژی پاک‌تر به شبکه توسعه می‌دهد.» .

اما همانطور که در مورد رویاهای همجوشی هسته ای برای دهه ها اتفاق افتاده است – باید منتظر بمانیم و ببینیم.