صنعت فیوژن برنامه های بلندپروازانه ای را برای تحویل برق به شبکه تا سال 2035 ترسیم می کند - دنیای فیزیک

انجمن صنعت فیوژن (FIA) چیست؟

FIA یک انجمن تجاری مستقل برای شرکت‌های انرژی همجوشی است که سرمایه‌گذاری خصوصی دارند. ما 38 عضو داریم که همه آنها رویکردهای متفاوتی برای رسیدن به انرژی همجوشی تجاری دارند.

چگونه عضو می شوید؟

شما باید سرمایه خصوصی جمع آوری کرده باشید و طرحی را برای ساختن یک نیروگاه همجوشی نشان دهید که برق تولیدی آن را بفروشد. همه شرکت‌های FIA فکر می‌کنند که می‌توانند در دهه‌های آینده به آنجا برسند و سرمایه‌گذارانی داشته باشند که معتقدند این امکان وجود دارد.

چرا همجوشی؟

انرژی فیوژن پاک، ایمن، پایدار، همیشه روشن و همیشه با منبع سوختی که تقریبا نامحدود است در دسترس است. منظور من از نامحدود این است که ما صدها میلیون یا حتی میلیاردها سال سوخت اینجا روی زمین داریم. همجوشی هیچ انتشار کربن، انتشار گازهای گلخانه‌ای ایجاد نمی‌کند و ضایعات هسته‌ای با عمر طولانی ندارد. همچنین هیچ تهدیدی مبنی بر ذوب هسته ای وجود ندارد، بنابراین هیچ تاثیری بر ایمنی مردم وجود ندارد. این اساساً هر چیزی است که می توانید از یک منبع انرژی بخواهید.

پس چرا ما از قبل آن را نداریم؟

از نظر علمی انجام آن بسیار سخت است. ما هنوز در نقطه ای هستیم که باید مهندسی زیادی انجام دهیم و هنوز مقداری علم انجام دهیم تا به آنجا برسیم. چالش فقط ایجاد همجوشی نیست، بلکه ایجاد همجوشی با انرژی خالص است – برای دریافت انرژی بیشتر از واکنش همجوشی نسبت به آنچه که شما وارد می‌کنید. که نشان می دهد ما در حوزه علمی تخیلی نیستیم. در یک دهه یا بیشتر، می‌توانیم انرژی همجوشی تجاری داشته باشیم و انرژی همجوشی پاک، ایمن و پایدار را وارد شبکه کنیم.

چه برنامه های کاربردی دیگری وجود دارد؟

یکی استفاده از همجوشی برای تولید ایزوتوپ های پزشکی است که می تواند برای اشکال خاصی از درمان سرطان یا در تصویربرداری پزشکی بسیار مفید باشد. اینها چیزهایی است که در حال حاضر اتفاق می افتد. یکی دیگر از پیشرانه های همجوشی برای کاربردهای فضایی است که می تواند به معنای رسیدن از مدار پایین زمین به مریخ در عرض چند هفته یا یک ماه به جای سال ها باشد. اما "برنامه قاتل" واقعی تولید انرژی است. ما به رویکردهای جایگزین نیاز داریم و همجوشی منبع نهایی انرژی است. آنچه ما برای مقابله با چالش آب و هوا نیاز داریم این است که همیشه انرژی بدون کربن در دسترس داشته باشیم.

برخی از راه های تولید همجوشی چیست؟ 

در یک طرف انرژی همجوشی اینرسی لیزری قرار دارد. این شامل استفاده از یک لیزر یا محرک دیگر برای قرار دادن انرژی زیادی بر روی یک هدف بسیار کوچک است که در آن یک موقعیت فشار شدید ایجاد می شود که در آن همجوشی اتفاق می افتد. در انتهای دیگر فیزیک پلاسما، همجوشی محصور مغناطیسی است که از آهنرباهای قدرتمند برای نگه داشتن پلاسما در حالت ثابت استفاده می کند، که همچنین انرژی زیادی می گیرد.

و همجوشی لیزری اخیراً موفق بوده است؟

بله، سال گذشته فیزیکدانان و مهندسان در مرکز احتراق ملی مبتنی بر لیزر در کالیفرنیا افزایش انرژی را در یکی از عکس‌های همجوشی خود گزارش کردند. ما واقعاً این را به عنوان یک لحظه برادران رایت می بینیم. برادران رایت فهمیدند که هواپیماها پرواز خواهند کرد و برای انجام این کار نیاز به یک حوزه کاملاً جدید از علم - مهندسی هوانوردی - بود. به همین ترتیب، ما فکر می کنیم که با همجوشی آنجا هستیم و هواپیما پرواز کرده است. ما هنوز آن را نمی فروشیم، اما در راه هستیم.

نظر شما درباره آزمایش‌های بزرگ مقیاس دیگر، مانند ITER، که در حال حاضر در Cadarache، فرانسه در حال ساخت است و با تاخیر و افزایش هزینه‌ها مواجه شده است، چیست؟

ITER با نیاز یا رویکرد بسیار متفاوتی نسبت به رویکردهای خصوصی برای همجوشی ساخته می شود. البته ITER یک آزمایش علمی ضروری و نمونه مهمی از نحوه همکاری کشورها با یکدیگر است. ITER از نظر فناوری به عنوان کم خطر، اما از نظر هزینه کم خطر قرار گرفت. ITER با فناوری دهه 1990 طراحی شد، اما از آن زمان تاکنون همه چیز بسیار پیشرفت کرده است. اگر امروز یک کامپیوتر می ساختید، آن را با فناوری امروزی می ساختید، نه با فناوری دهه 1990. علم واقعاً مهمی وجود دارد که قرار است از ITER بیرون بیاید، اما به دلیل هزینه‌های هنگفتی که برای شکست وجود دارد، بسیار بزرگ است.

اما شرکت های خصوصی نیز نمی خواهند شکست بخورند، درست است؟

درست است، اما روش کار بازارها این است: شما چیزها را امتحان می کنید و شکست می خورید. اگر با یک سرمایه گذار خطرپذیر صحبت کنید، آنها نمی خواهند هیچ یک از سرمایه گذاری هایشان شکست بخورد، اما به نوعی از آنها انتظار دارند. آنها به دنبال آن یک از 10 یا حتی یکی از 100 هستند که کل صندوق سرمایه گذاری را بپردازد. بنابراین یک مدل بسیار متفاوت است.

شرکت ها در حال ادغام هستند زیرا نیاز بازار وجود دارد و در سمت عرضه، علم آماده است

در FIA صنعت جهانی فیوژن در سال 2023 در گزارش، شما 43 شرکت فیوژن را شناسایی می کنید، از 33 شرکت در سال 2022. چه چیزی باعث این رشد می شود؟

شرکت ها در حال ادغام هستند زیرا تقاضا در بازار وجود دارد و در سمت عرضه، علم آماده است. اینطور نیست که این شرکت ها همه یک کار را انجام می دهند. همه آنها در حال رقابت با یکدیگر و فناوری های دیگر برای مقابله با چالش آب و هوا هستند.

چرا داشتن طیف وسیعی از رویکردها مهم است؟

ما نمی خواهیم خیلی زود انتخاب کنیم. ما نباید بگوییم که یک رویکرد تنها رویکردی است که کار می‌کند. درسی که از سایر فناوری ها می گیریم این است که شما به بازار برای کار کردن نیاز دارید و باید رقابت داشته باشید تا ببینید راه مناسبی برای پیشرفت چیست.

این گزارش همچنین تاکید می کند که بسیاری از افراد در صنعت انتظار دارند تا سال 2035 برق را به شبکه تحویل دهند. برای رسیدن به این هدف چه اتفاقی باید بیفتد؟

شما باید چندین کار را به صورت موازی انجام دهید، نه به ترتیب. بسیاری از شرکت‌ها در حال ساخت دستگاه اثبات مفهوم خود هستند تا انرژی خالص را در پلاسمای همجوشی تجاری مرتبط به اثبات برسانند. اگر آنها بتوانند این کار را ظرف چهار سال آینده انجام دهند، می توانند به ساخت یک کارخانه آزمایشی ادامه دهند.

و سپس چه؟

یک نیروگاه آزمایشی این علم را انجام می دهد و مهندسی مهم را یکپارچه می کند، مانند اینکه بتواند سوخت خود را از طریق برهمکنش نوترون ها با دیوار تولید کند. تنها توانایی داشتن یک نیروگاه آزمایشی که برق تولید می کند، در ابتدا در چند دقیقه و چند ساعت، اما در نهایت هفته ها، ماه ها و سال ها یک فرآیند خواهد بود. اولین برقی که در دهه 2030 تولید می شود ارزان نخواهد بود، اما ما فکر می کنیم که مسیری برای تولید در نهایت برق ارزان وجود دارد.

• می‌توانید نسخه طولانی‌تر این مصاحبه را در ادامه مطلب گوش دهید قسمت 12 اکتبر از هفته نامه دنیای فیزیک پادکست

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/fusion-industry-outlines-ambitious-plans-to-deliver-electricity-to-the-grid-by-2035/