تکمیل بزرگترین رآکتور همجوشی هسته‌ای در جهان

پی‌اترو باراباشی (مدیر کل ITER) در کنفرانس خبری که ماه گذشته برگزار شد، گفت: «بدون شک، تأخیر در پروژه ITER مطلوب ما نیست. البته این را هم باید در نظر داشته باشیم که از لحاظ تأثیر همجوشی هسته‌ای بر مشکلاتی که بشریت اکنون با آن‌ها مواجه است، نباید منتظر بمانیم که همجوشی هسته‌ای آن‌ها را حل کند. این کار عاقلانه نیست».
 
شایان ذکر است که بزرگ‌ترین رآکتور همجوشی هسته‌ای جهان در نتیجه همکاری ۳۵ کشور است — از جمله تمام کشورهای اتحادیه اروپا، روسیه، چین، هند و ایالات متحده. گفته می‌شود که ITER دارای قوی‌ترین آهنربا در جهان است و قادر به تولید یک میدان مغناطیسی است که ۲۸۰ هزار بار قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین می‌باشد.
 
البته هزینه طراحی این رآکتور بسیار بالا بوده است. در ابتدا هزینه آن نزدیک به ۵ میلیارد دلار پیش‌بینی شده بود و قرار بود در سال ۲۰۲۰ راه‌اندازی شود. اما اکنون با چندین تأخیر روبه‌رو شده و بودجه آن به بیش از ۲۲ میلیارد دلار افزایش یافته است.

در این میان، برای پوشش هزینه‌های اضافی نیز پیشنهاد شده است ۵ میلیارد دلار دیگر نیز به آن افزوده شود. نتیجه این هزینه‌ها و تأخیرهای غیرمنتظره، تأخیر ۱۵ ساله را به همراه داشته است.
 
دانشمندان بیش از ۷۰ سال است که تلاش می‌کنند تا قدرت همجوشی هسته‌ای — یعنی همان فرآیند موجود در ستاره‌ها — را مهار کرده و از آن استفاده کنند. ستاره‌ها با همجوشی اتم‌های هیدروژن برای تولید هلیوم تحت فشارها و دماهای بسیار بالا، ماده را به نور و گرما تبدیل کرده و مقادیر عظیمی از انرژی تولید می‌کنند. جالب اینکه همه اینها بدون تولید گازهای گلخانه‌ای یا زباله‌های رادیواکتیو طولانی‌مدت انجام می‌شود.
 
اما بازتولید شرایط موجود در قلب ستاره‌ها کار ساده‌ای نیست. رایج‌ترین فرایند طراحی برای رآکتورهای همجوشی (توکامک)، مستلزم گرم کردن پلاسما (یعنی یکی از چهار حالت ماده که شامل یون‌های مثبت و الکترون‌های آزاد منفی است) تا دماهای بسیار بالا است. سپس این پلاسما درون یک محفظه رآکتور پیراشکی‌شکل مجهز به میدان‌های مغناطیسی قوی محصور می‌شود.
 
با این حال، نگه‌داشتن حلقه‌های متلاطم و فوق‌العاده داغ پلاسما به مدت کافی برای اینکه همجوشی هسته‌ای اتفاق بیفتد، تاکنون بسیار چالش‌برانگیز بوده است. ناتان یاولینسکی (دانشمند شوروی) اولین توکامک را در سال ۱۹۵۸ طراحی کرد، اما از آن زمان تاکنون، هیچ‌کس نتوانسته است رآکتوری بسازد که انرژی بیشتری نسبت به مقدار مصرفی خود تولید کند.
 
گفته می‌شود یکی از موانع اصلی، کنترل کردن پلاسمایی است که دمای کافی برای همجوشی داشته باشد. رآکتورهای همجوشی به دماهای بسیار بالایی نیاز دارند (یعنی چندین برابر داغ‌تر از خورشید)؛ چرا که باید در فشارهای بسیار پایین‌تری نسبت به شرایط موجود در هسته ستاره‌ها عمل کنند.
 
به عنوان مثال، دمای هسته واقعی خورشید به ۱۵ میلیون درجه سلسیوس می‌رسد اما فشار آن تقریباً برابر با ۳۴۰ میلیارد برابر فشار هوا در سطح دریا بر روی زمین است. گرم کردن پلاسما تا این دماها قسمت نسبتاً آسان کار است، اما پیدا کردن راهی برای نگه‌داشتن آن به گونه‌ای که نه تنها رآکتور را نسوزاند بلکه واکنش همجوشی را نیز مختل نکند، از لحاظ فنی بسیار دشوار است.