فیزیکدانان ایالات متحده موفق شده اند بیشترین مقدار انرژی را از طریق فرآیند همجوشی هسته ای (فیوژن) با لیزر تولید کنند. فیوژن یا همجوشی هسته ای واکنشی است که در داخل ستاره ها از جمله خورشید خودمان رخ می دهد. از لحاظ نظری، فیوژن می تواند منبع انرژی بسیار فراوان و در عین حال ارزان و پاک باشد. با این حال پس از گذشت ۵۰ سال تحقیق، دانشمندان نتوانسته اند میزان انرژی بیشتری نسبت به انرژی صرف شده برای ایجاد واکنش تولید کنند.
تولید انرژی مقرون به صرفه از همجوشی هسته ای هنوز هدفی دست نیافتنی است. طی آزمایش های اخیری که در تاسیسات ملی احتراق امریکا (NIF) انجام شده، دانشمندان توانستند چیزی حدود یک درصد از کل انرژی صرف شده برای ایجاد واکنش را تولید کنند. با این وجود،به گفته سایر دانشمندان تلاش های محققان این تاسیسات مشکلات مهمی را از سر راه این تحقیق برداشته است. علاوه برآن، این دانشمندان توانسته اند میزان انرژی بیشتری نسبت به مقدار سوخت مصرفی (برای ایجاد واکنش نه سوخت کل سیستم) تولید کنند که پیش از این کسی موفق به انجام آن نشده بود. استیون رز، فیزیکدانی که در کالج امپریال لندن روی فیزک پلاسما تحقیق می کند، اظهار داشت:

درواقع واکنش همجوشی هسته ای به اندازه گازی که برای ایجاد آن صرف شده، انرژی تولید می کند.

اکنون فیزیک دانان تاسیسات ملی احتراق امریکا به طور رسمی نتایج تحقیقاتشان را در نشریه های Physical Review Letters و Nature منتشر کرده اند. نمی توان گفت که نتیجه این تحقیقات چقدر ما را به تولید انرژی بادوام از طریق همجوشی کمک می کند. یکی دیگر از تحقیقات مهم در حوزه همجوشی، محصورسازی مغناطیسی (Magnetic Confinement) نام دارد. محصورسازی مغناطیسی برای ایجاد واکنش همجوشی هسته ای از روش متفاوتی (در مقایسه با تاسیسات ملی احتراق) استفاده می کند که محصورسازی لختی نام دارد.

در ساختنی بخوانید :
فناوری های جدید خودرو:ماشینی که متوجه خستگی راننده می شود!

بنا به اظهارات استیون رز، به سختی می توان نتایج تحقیقات NIF را با نتایجی که با استفاده از روش محصورسازی مغناطیسی بدست آمده است، مقایسه کرد؛ به این خاطر که این دو روش بسیار متفاوت هستند.
با این حال، استیون رز نتایج تحقیقات NIF را «یک دستاورد بسیار مهم» می داند. دلیل این امر این است که محققان NIF هنگام انجام آزمایش شان شواهدی از فرایندی را مشاهده کردند که بوت استرپینگ نام دارد. وقتی بوت استرپینگ رخ می دهد، واکنش همجوشی ذرات آلفا تولید می کند که موجب افزایش دمای واکنش می شود و این دمای بیشتر هم ذرات آلفای بیشتری تولید می کند و این روند در طول واکنش ادامه می یابد. از نظر دانشمندان فرایند بوت استرپینگ از این لحاظ برای تاسیسات ملی احتراق ضروری است که باعث کسب انرژی بیشتری در مقایسه با سوخت مصرفی لیزرها می شود. برای خود واکنش هم، بوت استرپینگ اتفاقات زیادی را در یک فضای کوچک، پیچیده و لایه لایه موجب می شود.
تاسیسات ملی احتراق که در شمال کالیفرنیای ایالات متحده واقع شده است،یک لیزر ترکیبی دارد که از ۱۹۲ لیزر تشکیل شده است. دانشمندان NIF این لیزر را به محفظه استوانه ای شکل که تنها چند میلی متر طول دارد و نام آن هولورام (hohlraum) است، می تابانند. درون هولورام کپسول های کروی قرار دارد که داخل آنها با لایه بسیار نازکی از دوتریوم و تریتیوم یخ زده پوشانده شده است. دوتریوم و تریتیوم نوعی ایزوتوپ و از اشکال شیمیایی هیدروژن هستند که به عنوان سوخت واکنش همجوشی مورد استفاده قرار می گیرند.

در ساختنی بخوانید :
آزمایش سرن برای اتصال به ابعاد دیگر

انر

هنگامی که لیزر به محفظه استوانه ای می تابد، این کپسول های کروی با ضریب ۳۵ فشرده می شوند که موجب ترکیب دوتریوم و تریتیوم و افزایش چگالی آنها می شود. همین فرایند موجب ایجاد واکنش همجوشی یا فیوژن می گردد.
عمر هوریکان از اعضای تیم تحقیقاتی NIF در مصاحبه ای گفته است :

چگالی سوختی که ما در این آزمایش خاص به آن دست یافتیم دو و نیم تا سه برابر کمتر از چگالی مرکز خورشید بود. می بینید که شرایط آزمایش به اندازه خود طبیعت خشن بوده است.

منبع