زمان در اختیار گرفتن انرژی حاصل از گداخت هسته‌ای نزدیک شده‌ است؟

 گداخت تامین‌ کننده انرژی ستارگان است و از نظر اصولی می‌تواند منبع تقریبا نامحدود و از نظر محیطی بی‌خطرترین نوع انرژی بر روی زمین باشد. مشخص شده است که مهار انرژی گداخت چالش علمی و فنی دشواری است که در ابتدا انتظار آن نمی‌رفت، اما به نظر می‌رسد زمان این‌که انرژی گرماهسته‌یی‌ (گداخت) در اختیار بشر قرار گیرد، فرا رسیده است.
با توجه به این که ایران از گذشته، مسیری قابل تامل و رو به جلو در پژوهش و آزمایش در زمینه گداخت را پیموده است و اگر برخی مسایل سیاسی در سال‌های گذشته برای برنامه‌ی صلح‌آمیز هسته‌یی ایران اتفاق نمی‌افتاد، چه بسا امروز ایران یکی از کشورهای عضو پروژه "ایتر" بود.
خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا) با توجه به اهمیت و ضرورت انرژی گرماهسته‌یی در آینده و در حالی که روش دستیابی به انرژی صلح‌آمیز هسته‌یی با وجود پاک بودن و به صرفه بودن آن به دلیل برخی مشکلات سیاسی و نظامی ـ امنیتی با محدودیت در دسترس قرار داشتن رو به رو است و دارندگان تکنولوژی هسته‌یی از همه گیر شدن این انرژی ترس دارند، از این رو این موضوع را در حد بضاعت رسانه‌یی‌مان در قالب گزارش‌ و گفت‌وگو مورد بررسی قرار داده‌ایم که اولین گزارش درباره چیستی گداخت هسته‌یی در زیر می‌آید.
«در قرون وسطی رویای کیمیاگران تبدیل مس به طلا بود. در واقع تنها راهی که برای حل این مساله سراغ داشتند روش‌های شیمیایی بود که آن‌ها هم محکوم به شکست بودند. در طی قرن نوزدهم علم شیمی پیشرفت‌های قابل توجهی کرد و مشخص شد که مس و طلا عناصر متفاوتی هستند که با فرآیندهای شیمیایی قابل تبدیل به یکدیگر نیستند، اما کشف رادیو‌اکتیویته در اواخر قرن نوزدهم منجر به درک این مساله شد که گاهی اوقات برخی از عناصر به طور خود به خود به عناصر دیگر تبدیل می‌شوند (یا استحاله می‌یابند). در پی آن دانشمندان دریافتند که چگونه ذرات پرانرژی حاصل از چشمه‌های رادیو‌اکتیو یا شتاب یافته در ابزارهای فیزیکی پرقدرت جدیدی که در قرن بیستم توسعه یافتند را برای القای تبدیل‌های مصنوعی در مجموع گسترده‌ای از عناصر به کار برند. به ویژه شکافتن اتم‌ها (فرآیند شکافت هسته‌یی) یا ترکیب آنها (فرآیند گداخت هسته‌یی) امکان‌پذیر شد.
کیمیاگران نفهمیدند که جست‌وجوی آن‌ها با ابزارهایی که در اختیار داشتند، ناممکن بود، ولی به یک معنی می‌توان گفت که آن‌ها اولین کسانی بودند که به پژوهش درباره تبدیل هسته‌ها پرداختند. آن چه که کیمیاگران درک نکردند آن بود که تبدیل هسته‌ها به همدیگر درست جلوی چشم آن‌ها در خورشید و تمام ستارگان آسمان شب در حال رخ دادن بود. فرآیندهای در حال انجام بر روی خورشید و ستارگان، به ویژه منبع انرژی عظیم حاصل از آن‌ها برای اعصار متمادی، مدت درازی دانشمندان را مبهوت کرده بود. تنها در اوایل قرن بیستم بود که مشخص شد، گداخت هسته‌یی منبع انرژی محرک کیهان و هم‌چنین عامل اصلی تولید تمامی عناصر شیمیایی مختلف موجود در اطراف ماست.
درک این مساله که انرژی تابش شده به وسیله خورشید و ستارگان در اثر واکنش‌های گداخت هسته‌یی تولید می‌شود، در پی سه گام اساسی در گسترش دانش بشری به دست آمد. گام نخست استنتاج معروف آلبرت انیشتین در سال 1905 درباره قابلیت تبدیل جرم به انرژی بود و گام دوم کمی بیش از 10 سال بعد با اندازه‌گیری دقیق جرم‌های اتمی توسط فرانسس استون رخ داد که نشان داد، مجموع جرم چهار اتم هیدروژن اندکی بیش از جرم یک اتم هلیم است. این دو نتیجه کلیدی آرتور ادینگتون و دیگران را در حوالی 1920 به طرح این مضوع هدایت کرد که جرم می‌تواند در خورشید و ستارگان در حین ترکیب شدن چهار اتم هیدروژن برای تشکیل یک اتم هلیم به انرژی تبدیل شود. تنها مشکل جدی این طرح آن بود که بر طبق قوانین فیزیک کلاسیک، خورشید به قدر کافی برای وقوع گداخت هسته‌یی داغ نبود. تنها پس از توسعه مکانیک کوانتومی در اواخر دهه 1920 بود که درک کاملی ار مبانی فیزیکی گداخت هسته‌یی میسر شد.
به گزارش ایسنا، پس از پاسخ به این سوال که انرژی کیهان از کجا می‌آید، فیزیکدانان به طرح این پرسش پرداختند که اتم‌های مختلف چگونه تبدیل شده‌اند؛ باز هم گداخت پاسخ این سوال بود. گداخت هسته‌های هیدروژن برای تشکیل هلیم آغاز یک زنجیره طویل و پیچیده است. بعدها نشان داده شد که سه اتم هلیم می‌توانند برای تشکیل یک اتم کربن با هم ترکیب شوند و تمامی عناصر سنگین‌تر نیز با یک سری واکنش‌های پیچیده‌تر تولید می‌ شوند. فیزیکدانان هسته‌یی نقش عمده‌ای را در دست‌یابی به این نتایج ایفا کرده‌اند. آن‌ها با مطالعه واکنش‌های مختلف هسته‌یی در دستگاه‌های شتاب دهنده قادر به شناسایی محتمل‌ترین واکنش‌ها تحت شرایط مختلف شدند. با ربط دادن این اطلاعات به مدل‌های معرفی شده توسط اختر‌فیزیک‌دانان برای ستاره‌ها، نتایج قابل قبولی برای دوره‌های عمر ستارگان ایجاد شد و فرآیندهایی که منجر به تولید تمام اتم‌های مختلف موجود در کیهان می‌شدند، شناخته شدند.
پس از این که گداخت به عنوان منبع انرژی خورشید و ستارگان شناخته شد، طبیعی بود که این سوال مطرح شود، آیا فرآیند تبدیل جرم به انرژی در زمین هم انجام‌پذیر است؟ و اگر چنین باشد می‌توان آن را در جهت تامین منافع بشری به کار برد؟ ارنست رادفورد، فیزیکدان معروف و کاشف ساختار اتم در سال 1933 خطاب به "انجمن انگلیسی‌ برای پیشرفت علم" اظهار کرده بود که "ما قادر نیستیم انرژی اتمی را تا حدی مهار کنیم که قابل هیچ‌گونه استفاده تجاری باشد و من معتقدم که ما هرگز امکان انجام چنین کاری را نخواهیم داشت". این یکی از معدود دفعاتی بود که قضاوت او در مصاف با آزمایش مردود اعلام شد. هیچ کسی در این زمینه با نظر رادفورد موافق نبود و حتی اچ.جی.ولز در داستانی که در سال 1914 نوشته بود، استفاده از انرژی هسته‌یی را پیش‌بینی کرده بود.
امکان تبدیل جرم به انرژی در سال 1939 زمانی‌که که "اوتو هان" و "فریتز اشتراسمن" نشان دادند که اتم اورانیوم می‌تواند بر اثر بمباران اورانیوم با نوترون‌ها همراه با آزاد سازی مقدار زیادی انرژی شکافته شود، بسیار واقعی‌تر جلوه کرد. داستان گسترش واکنش‌های زنجیره‌ای شکافت، رآکتورهای شکافت و بمب اتمی بارها بازگو شده است و مشخص شد که ساخت بمب هیدروژنی و تلاش برای استفاده از انرژی گداخت بسیار دشوار بوده و دلیل این امر روشن است؛ اتم اورانیوم زمانی می‌شکند که توسط نوترون‌ها بمباران شود و نوترون‌ها چون بار الکتریکی ندارند، به سادگی می‌توانند به درون هسته یک اتم اورانیوم نفوذ کند و سبب ناپایداری‌ و شکستن آن شوند. در حالی که برای وقوع واکنش گداخت، باید دو اتم هیدورژن به قدری به هم نزدیک شوند که هسته‌های آن‌ها بتوانند با هم ترکیب شوند. این هسته‌ها حامل بارهای الکتریکی قدرتمندی هستند که آن‌ها را دور از هم نگاه می‌دارد و بنابراین برای وقوع واکنش گداخت بین اتم‌ها باید برای غلبه بر نیروی دافعه‌ی این اتم‌ها با انرژی زیادی به طرف هم رانده شود.
به گزارش ایسنا، واکنش گداخت توسط دانشمندانی که اولین بمب اتمی (حاصل از شکافت) را در پروژه مانهاتان ساختند، به طور کامل مطالعه و شناخته شده بود، هر چند که امکان بهره‌گیری از واکنش‌های گداخت به عنوان یک منبع انرژی بدون تردید مورد بحث قرار گرفته بود، اما هیچ طرح عملی برای آن پیشنهاد نشده بود. با وجود مشکلات فنی واضحی که در این مسیر به چشم می‌خورد، ایده دستیابی به انرژی گداخت به شیوه‌ای کنترل شده کمی پس از جنگ جهانی دوم به طور جدی مورد مطالعه قرار گرفت و تحقیقاتی در انگلستان در دانشگاه‌های لیورپول، آکسفورد و لندن آغاز شد که یکی از مجریان اصلی آن جورج تامسون، ‌فیزیکدان برنده جایزه نوبل و پسر ج.ج تامسون، کاشف الکترون بود. روش کلی عبارت بود از تلاش برای گرمایش گاز هیدروژن به دماهای بالایی که در آن‌ها اتم‌های برخوردکننده‌، دارای انرژی کافی برای ترکیب با یکدیگر باشند. گمان می‌شد با استفاده از یک میدان مغناطیسی برای محصور‌کردن سوخت داغ، زمان کافی برای وقوع واکنش‌های گداخت فراهم خواهد شد. در دهه‌ 1950 تحقیقات گداخت در انگلستان، آمریکا و اتحاد شوروی تحت برنامه‌های محرمانه ادامه یافتند و بعدا پس از تبدیل به اطلاعات غیر‌طبقه‌بندی شده در بسیاری از کشورهای پیشرفته صنعتی جهان دنبال شدند. محتمل‌ترین واکنش بین دو شکل نادر از هیدروژن که دوتریم و تریتیم نامیده می‌شدند، رخ می‌داد.
دو‌تریم به طور طبیعی در دسترس نیست و باید در مجاورت نیروگاه تولید شود. این کار می‌تواند با به کار بردن محصولات واکنش گداخت در بر ‌هم‌ کنش با فلز سبک لیتیم که به صورت یک لایه، محفظه واکنش را احاطه کرده است، در یک چرخه زایش انجام گیرد. بنابراین سوخت‌های اصلی برای گداخت هسته‌یی، لیتیوم و آب هستند که هر دو آن‌ها به صورت گسترده‌ای در دسترس هستند. بیش‌تر انرژی به صورت گرما آزاد می‌شود که می‌تواند استخراج شده و مثل هر نیروگاه متداول برای تولید بخار و رانش توربین‌ها به کار رود.
به هر حال تحقیقات روی کاربرد صلح‌آمیز انرژی گداخت به شکل جدی با انفجار بمب هیدروژنی در سال 1952 به جلو گام برداشت. این امر مسیر جدیدی را برای دست‌یابی به فرآیند گداخت کنترل شده ایجاد کرد که بر ایده‌ی گرمایش بسیار سریع سوخت برای رسیدن به دمای به قدر کافی بالا پیش از آنکه زمان کافی برای فرار پیدا کند، مبتنی است. با اختراع لیزر در سال 1960 امکان انجام این کار فراهم شد. لیزرهای با انرژی بسیار بالا می‌توانند بر روی هدف‌های کوچک متمرکز شوند. ایده کلی عبارت از گرمایش سریع و فشرده ساختن قرص‌های کوچک سوخت در یک رشته انفجارات کوچک است. این عمل محصورسازی "لختی" نامیده می‌شود، زیرا سوخت گداخت تنها به وسیله لختی خودش محصور می‌شود. در ابتدا مطالعات فنی تنها محدود به آن کشورهایی بود که تا آن هنگام به سلاح‌های هسته‌یی دست یافته بودند و بعضی جزئیات هنوز به صورت یک راز محرمانه باقی مانده بود. هر چند که کشورهای دیگر دستیابی به این فن‌آوری را برای مقاصد کاملا صلح‌آمیز دنبال می‌کردند. جدای از گرمایش و محصور‌سازی سوخت، روش تبدیل انرژی گداخت به الکتریسته کاملا با شیوه‌ای که در محصورسازی مغناطیسی در نظر گرفته شده، مشابه است.
به گزارش ایسنا، مشکلات قابل توجه فنی و علمی که روش‌های محصور‌سازی "مغناطیستی" و "لختی" با آن‌ها مواجه شده‌اند، سبب شدند تا این برنامه‌ها سا‌ل‌ها به درازا بکشند. در واقع تحقیقات گداخت یکی از دشوارترین مصاف‌هایی است که دانشمندان با آن روبرو شده‌اند. پس ازسال‌های زیاد عملی بودن گداخت گرماهسته‌یی از طریق محصور‌سازی مغناطیسی اثبات شده است و انتظار می‌رود، نسل بعدی در آزمایش‌های محصور ‌کردن لختی به جایگاه مشابهی دست یابد. توسعه فن‌آوری و تبدیل این موفقیت‌های علمی به نیروگاه‌هایی که از نظر اقتصادی مناسب باشند، گامی بزرگ‌تر خواهد بود که نیاز به زمان و کوشش خیلی بیشتری دارد.»