بازار؛ گروه بین الملل: در طی چند دهه گذشته، فیوژن یا همجوشی به عنوان نمونه ای از منبع انرژی مطرح شده است. این منبع اساساً منبع انرژی و گرمای ایمن و بدون کربن را برای کاربردهای غیرالکتریسیته فراهم می کند و فقدان ضایعات طولانی مدت و عدم امکان واکنش همجوشی فرار به ارزش پیشنهادی آن می افزاید.
در چند سال گذشته، فیوژن از حوزه دانشگاهی خارج شده و وارد عرصه تجاری شده است. با تلاش شرکت‌های فیوژن به سمت تولید انرژی خالص و جذب نزدیک به ۵ میلیارد دلار سرمایه خصوصی، دولت ایالات متحده آمریکا به ترسیم چشم انداز دهه‌ای جسورانه برانگیخته شده است. برای متقاضیان انرژی فیوژن با بیش از ۳۰ کسب و کار خصوصی که به سمت استقرار بخش های تجاری در یک جدول زمانی منطبق با نیازهای انتقال انرژی گام بر می دارند، اکنون زمان آشنایی با تغییرات داخلی صنعت، پتانسیل چندبخشی و نیازهای سیاستی فرا رسیده است.
چشم انداز فناوری فیوژن
فیوژن یا همجوشی شامل دو عنصر سبک است که بر نیروهای بین خود تحت دما و فشار شدید غلبه کرده و به یکدیگر می‌پیوندند، هسته یک اتم جدید و سنگین‌تر را ایجاد می‌کنند و مقادیر عظیمی انرژی در این فرآیند آزاد می‌کنند. این مهم پدیده ای است که به ستاره ها قدرت می دهد. سازمان‌های همجوشی در تعقیب همان سود خالص انرژی، روش‌های بسیار متنوعی را برای رسیدن به آن اتخاذ کرده‌اند.
رایج‌ترین رویکرد، همجوشی محصور شده مغناطیسی است که توسط چندین سازمان بخش خصوصی به همراه پروژه‌های بزرگ گداخت بین‌المللی مانند آیتر و Joint European Torus استفاده می‌شود. در همجوشی محصور شده مغناطیسی، سوخت همجوشی به شکل یک پلاسمای فوق‌گرم شده می باشد که بسیار داغ است و در تماس مستقیم با هر ماده‌ای نیست. در عوض، پلاسما که رسانای الکتریسیته است در فرایند همجوشی معلق می شود و توسط میدان های مغناطیسی هدایت می شود.
یکی دیگر از تکنیک های رایج، همجوشی محصور کننده اینرسی است. این روش شامل گرم کردن یک گلوله سوخت بسیار کوچک با استفاده از لیزر یا پرتو ذرات برای فشرده کردن گلوله است که در طی آن یک واکنش همجوشی رخ می دهد و یک انفجار کوچک ایجاد می کند و انرژی تولید می شود. همجوشی محصور اینرسی از همان اصولی پیروی می‌کند که واکنش‌های همجوشی که هنگام انفجار سلاح‌های گرما هسته‌ای رخ می‌دهند، اما در مقیاسی بسیار کوچکتر و غیر مخرب. در یک نیروگاه همجوشی محبوس اینرسی، یک سری ثابت از این انفجارها خروجی انرژی ثابتی تولید می‌کند.
بزرگ‌ترین نام‌ها در فضای محبوس اینرسی، تأسیسات تحقیقاتی دولتی از جمله تأسیسات احتراق ملی مستقر در ایالات متحده (NIF) و لیزر مگاژول فرانسوی هستند، اما این تأسیسات از لحاظ تاریخی بر تحقیقات تسلیحات هسته‌ای متمرکز بوده‌اند. با این حال، تأسیسات احتراق ملی مستقر در ایالات متحده در سال گذشته با رسیدن به سیستم سوزاندن پلاسما به نقطه عطف مهمی دست یافت، که در آن واکنش‌های همجوشی بیشتر گرمای سیستم را تولید می‌کنند. شرکت‌هایی مانند مارول فیوژن، فوکوز انرژی و شایمر انرژی در حال رقابت برای ایجاد این پیشرفت هستند و همجوشی محصور شده اینرسی را به عنوان یک منبع انرژی قابل اعتماد به بازار عرضه می‌کنند.
اکثر رویکردهای دیگر از یک یا هر دوی این روش‌های اصلی استفاده می‌کنند، اما نوآوری‌های کلیدی را در خود جای می‌دهند. برای مثال First Light Fusion از یک گلوله سوخت نیز استفاده می کند، اما به جای رسیدن به دمای بحرانی با استفاده از لیزر، پرتابه ای را با سرعت باورنکردنی ۶.۵ کیلومتر در ثانیه به سمت گلوله شلیک می کند که باعث انفجار و همجوشی گلوله می شود. هلیون انرژی پلاسما را به شرایط همجوشی در یک پیکربندی میدانی معکوس با هدف جذب مستقیم انرژی بعدی به جای استفاده از گرما برای راندن توربین ها تزریق و فشرده می کند.
چارچوب ها و رویکردهای نظارتی
همجوشی به صراحت در قانون انرژی اتمی ۱۹۵۴ که بر استفاده غیرنظامیان از انرژی هسته ای و مواد رادیواکتیو حاکم است، ذکر نشده است. این قانون انرژی اتمی را به عنوان کلیه اشکال انرژی آزاد شده در جریان شکافت هسته ای یا تبدیل هسته ای تعریف می کند. اما در سال ۲۰۰۹ کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای (NRC) صلاحیت خود را به دستگاه های تجاری انرژی همجوشی گسترش داد.
هم در کشورهای متحدی مانند بریتانیا و هم در کشورهای رقیبی مانند چین، سیاست گذاران و برنامه ریزان قطعات را در محل قرار می دهند تا امکان توسعه همجوشی تجاری را فراهم کنند. برای اینکه ایالات متحده بتواند به همین روند ادامه دهد، سیاستگذاران ایالات متحده باید نقش خود را در رشد مستمر این صنعت ایفا کنند. یکی از راه‌هایی که آنها می‌توانند این کار را انجام دهند، به کارگیری مدل‌های مشارکت عمومی-خصوصی در همجوشی، مانند ابتکار تازه اعلام‌شده وزارت انرژی است. رویکردهای مبتنی بر نقطه عطف و فناوری خنثی، کل صنعت را به سمت بلوغ سوق می دهد و با افزایش اندازه بازار فیوژن و نیازهای سرمایه گذاری شرکت ها، این برنامه ها باید بر اساس آن تنظیم شوند.
حمایت مداوم از آزمایشگاه‌های ملی ایالات متحده آمریکا، دانشگاه‌ها و مراکز تحقیق و توسعه همجوشی تحت رهبری دولت، با دستور صریح برای کمک به تلاش‌های تجاری‌سازی، یکی دیگر از اهرم‌های کلیدی برای سیاستگذاران است. این شامل پروژه‌های آیتر، نایف، آزمایشگاه فیزیک پلاسما پرینستون و پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته آژانس انرژی (ARPA-E) است. سطوح قوی از بودجه سالانه برای پروژه‌های تجاری محور این مؤسسات را قادر می‌سازد تا نیروی کار ماهر ایجاد کنند و راه‌حل‌هایی که شرکت‌های همجوشی تجاری هنوز در مسیر خود جهت به دست آوردن انرژی خالص با آن مواجه هستند، بیابند.
این حمایت باید با درک این موضوع انجام شود که یک واکنش همجوشی با افزایش انرژی خالص با نیروگاه همجوشی انرژی خالص یکسان نیست. یک نیروگاه همجوشی احتمالاً به مقادیر عظیم انرژی برای آهنرباها، لیزرها و سایر تجهیزات خود نیاز دارد و انتقال گرما به الکتریسیته همیشه مستلزم اتلاف انرژی است. برای این منظور، حمایت عمومی هوشمند از انرژی همجوشی باعث پیشرفت به سمت یک واکنش همجوشی جهت به دست آوردن انرژی خالص قابل استقرار می‌شود، اما همچنین به تحقیق و توسعه برای تأسیسات کم‌مصرف انرژی و جذب کارآمدتر برق به موازات بودجه کمک می‌کند.
انرژی همجوشی در نهایت می‌تواند زیربنای کل سیستم انرژی ایالات متحده باشد، اما بدون پشتوانه سیاست محکم و وضوح نظارتی نمی‌تواند این کار را انجام دهد. رونق همجوشی با سرمایه خصوصی، همراه با تلاش‌های عمده برای فعال کردن و تسریع استقرار همجوشی در کشورهای متحد مانند بریتانیا و رقبای مانند چین، ثابت می‌کند که اکنون زمان ایجاد این حمایت فرا رسیده است. در غیر این صورت، سرمایه‌گذاری‌های همجوشی که بلوغ تکنولوژیکی را ثابت می‌کنند و به انرژی خالص می‌رسند، قبل از اینکه بتوانند انرژی همجوشی قابل استقرار را از یک ایده به یک عنصر اصلی در شبکه تبدیل کنند، از باند خارج خواهند شد.
نظر شما