نیروگاه های همجوشی: الهام از خورشید برای تامین انرژی سیاره ما

اعتبار تصویر:
تصویر های اعتباری
iStock

نیروگاه های همجوشی: الهام از خورشید برای تامین انرژی سیاره ما

نیروگاه های همجوشی: الهام از خورشید برای تامین انرژی سیاره ما

متن زیر عنوان
نیروگاه های فیوژن نشان دهنده عصر جدیدی در تولید انرژی پاک هستند.
    • نویسنده:
    • نام نویسنده
      آینده نگاری کوانتوم ران
    • ژانویه 3، 2022

    خلاصه بینش

    انرژی همجوشی، یک منبع انرژی پایدار و تقریباً نامحدود، پتانسیل تغییر چشم‌انداز انرژی جهانی را دارد. همانطور که این صنعت بالغ می شود، انتظار می رود میلیون ها شغل در سراسر جهان ایجاد کند، نوآوری را در زمینه های مختلف تحریک کند، و منبع انرژی قابل اعتمادی را برای مشاغل فراهم کند و اتکای آنها به منابع انرژی سنتی کاهش یابد. ظهور انرژی همجوشی همچنین می تواند به تغییرات ژئوپلیتیکی قابل توجهی منجر شود، استانداردهای زندگی در مناطق توسعه نیافته را بهبود بخشد و با ارائه راه حل انرژی کم کربن به مبارزه با تغییرات آب و هوایی کمک کند.

    زمینه نیروگاه های فیوژن

    انرژی همجوشی نوید ارائه الکتریسیته پاک و پیوسته را می دهد تا پایه ای برای منابع انرژی تجدیدپذیر متغیرتر مانند انرژی باد و خورشید فراهم کند. علاوه بر این، انرژی همجوشی به عنوان منبع انرژی تقریباً بی حد و حصر و کم کربن، پتانسیل بالایی دارد و آن را به منبع انرژی پایدار در دنیایی تبدیل می کند که به آرامی سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ و گاز طبیعی رو به اتمام است. همجوشی یک فرآیند هسته ای است که در آن دو یا چند هسته اتمی برای تولید هسته های جدید و اغلب ذرات زیر اتمی ترکیب می شوند. نیروی هسته ای (که پروتون ها و نوترون ها را در هسته دست نخورده نگه می دارد) با نیروی کولن برهمکنش می کند و باعث دافعه بین پروتون های دارای بار مثبت می شود و در عین حال عناصر سبک را در هم می آمیزد و انرژی تولید می کند.

    بسیاری از مشکلات مهم فیزیک پیرامون همجوشی به دلیل چندین دهه توسعه علمی توسط ایالات متحده و سایر کشورها مورد توجه قرار گرفته است. به همین ترتیب، اولین راکتوری که قادر به دستیابی به سوختن (همجوشی خودپایدار) است در جنوب فرانسه ساخته می‌شود و قرار است عملیات‌های آن اواخر دهه 2020 آغاز شود. این راکتور ITER (به لاتین "راه") نام دارد و گسترده ترین آزمایش راکتور همجوشی جهان است.

    ITER یک همکاری چندملیتی مهم است و هدف آن دنبال کردن همجوشی پایدار با استفاده از یک توکامک، یک ظرف فلزی به شکل دونات است که توسط آهنرباهای ابررسانای عظیم احاطه شده است. پروژه‌های کوچک‌تر بخش خصوصی متعددی نیز وجود دارند که به دنبال پیشرفت‌هایی در فناوری همجوشی هستند. جدول‌های زمانی کنونی (2021) پیشرفت‌هایی را با اثبات مفهومی کاربردی تا دهه 2030 و ساخت نیروگاه‌های همجوشی در مقیاس بین‌المللی تا دهه 2050 پیش‌بینی می‌کنند.

    تاثیر مخرب 

    همانطور که صنعت برق همجوشی بالغ می شود، ممکن است مشاغل جدیدی نه تنها در ساخت و بهره برداری از خود نیروگاه ها، بلکه در بخش های جانبی مانند تولید، تدارکات و تعمیر و نگهداری ایجاد کند. این صنعت جدید همچنین نوآوری در علم مواد، مهندسی و رباتیک را تحریک خواهد کرد، زیرا این فناوری‌ها برای ساخت و بهره‌برداری از نیروگاه‌های همجوشی حیاتی خواهند بود. علاوه بر این، توسعه قدرت همجوشی همچنین می تواند به ایجاد برنامه های آموزشی جدید و فرصت های آموزشی منجر شود و نیروی کار آینده را برای این بخش در حال ظهور آماده کند.

    شرکت‌های درگیر در ساخت کارخانه‌های همجوشی ممکن است از سرمایه‌گذاری و رشد قابل توجهی بهره‌مند شوند، در حالی که آنهایی که قطعات کارخانه فیوژن را تولید می‌کنند می‌توانند شاهد افزایش تقاضا برای محصولات خود باشند. علاوه بر این، انرژی تولید شده توسط نیروگاه های همجوشی می تواند یک منبع انرژی قابل اعتماد و مقرون به صرفه برای کسب و کارها فراهم کند و اتکای آنها به منابع انرژی سنتی را کاهش دهد و به طور بالقوه هزینه های عملیاتی آنها را کاهش دهد. این تغییر می تواند به ویژه برای صنایع انرژی بر مانند تولید و مراکز داده مفید باشد.

    دولت ها ممکن است نیاز به تدوین مقررات و استانداردهای ایمنی جدید برای ساخت و بهره برداری از نیروگاه های همجوشی داشته باشند. آنها همچنین ممکن است در زیرساخت‌هایی برای حمایت از صنعت برق همجوشی سرمایه‌گذاری کنند، مانند شبکه‌های برق که قادر به مدیریت انرژی تولید شده توسط نیروگاه‌های همجوشی هستند. علاوه بر این، ظهور انرژی همجوشی می‌تواند سیاست خارجی را نیز تحت تأثیر قرار دهد، زیرا کشورهایی با قابلیت‌های انرژی همجوشی می‌توانند به صادرکنندگان انرژی تبدیل شوند و پویایی انرژی جهانی را تغییر دهند.

    پیامدهای نیروگاه های همجوشی

    پیامدهای گسترده تر قدرت همجوشی ممکن است شامل موارد زیر باشد: 

    • میلیون‌ها شغل در سراسر جهان در طول چند دهه ساخت نیروگاه‌های همجوشی و تعمیر و نگهداری آنها پس از بهره‌برداری از آنها.
    • یک منبع انرژی تقریبا بی نهایت و کم کربن، که سازگاری صنایع را در دنیایی که گرم شدن کره زمین به یک تهدید مهم تبدیل می شود، آسان تر می کند. 
    • نیروگاه‌های استخراج کربن با انرژی اقتصادی در سراسر جهان که کربن را از اتمسفر بیرون می‌کشند تا تأثیرات تغییرات آب و هوایی را کاهش دهند. 
    • اخلال در اکثر اشکال موجود تولید برق در جهان. 
    • کاهش چشمگیر فقر انرژی، بهبود استانداردهای زندگی و تحریک رشد اقتصادی در مناطق توسعه نیافته.
    • کشورهایی با قابلیت های قدرت همجوشی نفوذ قابل توجهی در صحنه جهانی به دست می آورند که منجر به اتحادهای جدید و پویایی قدرت می شود.
    • مناطقی با نیروگاه های همجوشی که به دلیل افزایش فرصت های شغلی و بهبود شرایط زندگی، رشد جمعیت را تجربه می کنند.
    • نوآوری در علم مواد، رباتیک و هوش مصنوعی منجر به پیشرفت هایی می شود که می تواند به سایر بخش های اقتصاد کمک کند.

    سوالاتی که باید در نظر گرفته شود

    • به نظر شما جایگزینی نیروگاه های فعلی با نیروگاه های همجوشی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه خواهد بود؟
    • به نظر شما چه خطرات ایمنی در نتیجه اتخاذ انرژی همجوشی به وجود می آید؟

    مراجع بینش

    پیوندهای محبوب و نهادی زیر برای این بینش ارجاع داده شد:

    بسیاری از ایرانیان داخل و خارج از کشور با چهره ‫اسُتاد مهدی زند و فلسه ایشان از طریق روزنامه ها،مجلات ‫و مصاحبه های مختلف تا حدودی آشنایی پیدا کرده اند.‬‬‬ انرژی هسته ای: نیروگاه فیوژن با حمایت جف بزوس در بریتانیا ساخته می شود