ایالات متحده آمریکا آماده کمک به مردم جهان است و برای حل عبور از مشکلات قرن 21
نیاز و چاره برای تولید انرژی ارزان و عملا بی نهایت و هم چنین انرژی تمیز برای محیط زیست که زندگی بدون محدودیت به دسترسی انرژی را برای همه مردم جهان ممکن میکند.
در حالی که در 200 سال گذشته ، ایالات متحده آمریکا رهبر جهان در زمینه تولید انرژی، حمل و نقل، تحقیقات علمی و پزشکی،و توسعه تکنولوژی بوده است و؛
در حالی که در 200 سال گذشته ، ایالات متحده آمریکا همراه با تعادل ملل در جهان توسعه یافته، تکیه به سوخت های فسیلی برای اکثر نیازهای انرژی حمل و نقل، تولید برق، تولید آب آشامیدنی و کشاورزی کرده است؛
در حالی که ایالات متحده آمریکا در حال حاضر 4.5% جمعیت جهان را تشکیل می دهد، بیش از 25% تولید انرژی سالانه را در تمام بخش های انرژی مصرف می کند؛
در حالی که ایالات متحده آمریکا به طور کامل متوجه شده که همه انسان ها در سراسر جهان مثل آمریکایی ها حق دسترسی نامحدود به انرژی طبق آرزوها، ارزش ها و تولید اقتصادی خود دارند؛
و در حالی که جامعه علمی ایالات متحده آمریکا به طور کامل از این واقعیت که سوختهای فسیلی محدود هستند قدردانی می کند؛ و اینکه کمتر از 100 سال از سوخت های فسیلی قابل استفاده از نظر اقتصادی و سیاسی باقی مانده تا کل جمعیت جهان را به سطح کنونی که شهروندان آمریکایی به آن عادت کرده اند برساند؛ و آن چیزی که در حال حاضربه “منابع جایگزین یا سبز سوخت” شناخته شده و توسعه یافته است. “تقسیم اتمی” مجموعا می تواند کمتر از 5% از کل انرژی مورد نیاز جهان را که با مصرف انرژی در ایالات متحده برابر است؛ تولید کند.
بنابراین مردم ایالات متحده آمریکا باید به توسعه علم، فن آوری و تجهیزات لازم متعهد شده و از نیازهای انرژی جهان که مطابق گزارش نهایی وزارت انرژی ایالات متحده در سال 2001 “تحقق وعده انرژی فیوژن” ، از طریق تبدیل مستقیم ماده به انرژی مطابق با قوانین غیر قابل انکار فیزیک مطرح شده حمایت کنند . این رابطه ماده و انرژی در فرمول E = MC² تعریف شده و اثبات موفقیت آمیزش قبل از پایان دهه آینده خواهد بود.
فیوژن منبع انرژی نهایی برای تمدن بشری در هر معنایی از کلمه است. فیوژن به طور مستقیم جرم را به انرژی برطبق فرمول اینشتین “نسبیت خاص” (E = MC².) تبدیل می کند. مقدار بسیار کمی از سوخت همجوشی، مقدار زیادی انرژی تولید می کند. هزینه سوخت همجوشی (هیدروژن دتریم و لیتیوم) در هر مگاوات ساعت انرژی نزدیک به صفر است و تقریبا تمام هزینه های تولید برق از فیوژن از سرمایه نیروگاه و توسعه استهلاکی، عملیات و نگهداری آن ناشی میشود. سود پتا نسیل قدرت فیوژن بسیار زیاد است. از فیوژن می شود برای تولید سوخت های مصنوعی مایع و گاز برای صنعت حمل و نقل استفاده کرد، در نتیجه جایگزین نفت و گاز طبیعی و همچنین برق نامحدود خواهد شد. نیروی مستقیم فیوژن برای نسل بعدی فضاپیمای مجهز به سفر به مریخ و فراتر از آن توسط ناسا مد تها ست که در نظر گرفته شده است. قدرت فیوژن از نظر محیط زیست تمیز است، هیچگونه گازهای گلخانه ای تولید نمی کند و اصلا زباله های قابل توجه رادیواکتیو تولید نمی کند. ذخایر فسیلی این سیاره به شدت محدود است. در حالی که منابع سوخت هسته ای فعلی از اورانیوم و توریم نسبتا فراوان هستند، انرژی هسته ای مشکلات ایمنی، زباله های رادیو اکتیو و مسائل مربوط به گسترش سلاح های هسته ای را دارد. قدرت فیوژن، تنها امید شناخته شده برای بقای انسان در این سیاره بر اساس سطح جمعیت درسرتا سر دنیا پیشبینی شده است.
نیاز:
اگر همه مردم جهان زندگی راحتی داشته باشند و توانایی پیشرفت را داشته باشند، ما باید مجموع تولید انرژی سالانه در سراسر جهان را به طریقی به بیش از ده برابر تولید فعلی افزایش دهیم. این با منابع انرژی امروز امکان پذیر نیست و اگر امکان پذیر بود؛ باعث کاهش ذخایر سوخت فسیلی پیش از اواسط این قرن می شد. منابع انرژی زیستی سبز و تجدیدپذیر می توانند کمتر از 4% از نیازهای کل انرژی مورد نیاز پیشبینی شده برای 2050 را تامین کنند. فقط یک راه برای تولید این مقدار انرژی برای حمایت از بشر وجود دارد. آن تبدیل جرم به انرژی از طریق فرایند قدرت فیوژن است.
عنصر اساسی مورد نیاز برای حمایت از بشر انرژی است. اگر تمام ملت ها از یک استاندارد مناسب زندگی لذت ببرند، آنها به مقدار مشابه مصرف انرژی در ایالات متحده و غرب نسبت به جمعیت خود نیاز دارند. امروزه جمعیت ایالات متحده حدود 310,000,000 یا نزدیک به 4.5% جمعیت جهان است، اما ایالات متحده بیش از 25% انرژی جهان را مصرف می کند. برای حمایت از جمعیت فعلی جهان و برای یک استاندارد زندگی مشابه با ایالات متحده، ما باید تولید انرژی جهان را بیش از 10 برابر افزایش دهیم.
با توجه به این واقعیت که تولید انرژی از سوختهای فسیلی از لحاظ ظرفیت بازیابی اقتصادی بالا گرفته و سوخت های مایع، گاز و فسیلی در ظرف 75 سال تخلیه می شوند، باید یک منبع بسیار زیاد ازانرژی چگالی پیدا شود. تنها یک منبع شناخته شده و واقع بینانه وجود دارد. برای تکرار، این تبدیل مستقیم جرم به انرژی بر اساس فرمول آلبرت اینشتین است که توصیف “نسبیت خاص” و معادل بودن جرم و انرژی را با فرمول E = MC² نشان داده است. این قانون به ما یاد می دهد که مقدار بسیار کمی از ماده در موقع تبدیل، انرژی برابربا مقدار بسیار زیادی از انرژی است.
علم:
فيوژن روندی است که خورشيد و ستارگان را قدرتمند می کند. این روش طبیعت برای ایجاد انرژی است و برعکس جداسازی اتم است، فرایندی که امروزه قدرت هسته ای را تولید می کند. در همجوشی هسته اتمی دو اتم سبکتر برای تشکیل هسته های سنگین تر همجوشی می کنند. در این فرایند، مقدار زیادی انرژی به دلیل تبدیل مستقیم جرم به انرژی تولید می شود همانطور که در فرمول E = MC² بیان شده است. برای تولید تجاری انرژی همجوشی، واکنشهای همجوشی که در کوتاه مدت مورد توجه قرار می گیرند شامل دو ایزوتوپ هیدروژن، یعنی 2H یا دوتریوم (D) و 3H یا تریتیوم (T.). دیتریوم که به طور طبیعی در آب دریا می باشد منبع فراوانی از ایزوتوپ دارد. هنگامی که به عنوان دوتریوم و تریتیوم به عنوان سوخت برای یک راکتور قدرت همجوشی انتخاب می شوند، تریتیوم بخشی از یک چرخه سوخت را تولید کرده که شامل همان عنصرمعمولی لیتیوم است. هسته یک اتم دایتریم شامل یک پروتون و یک نوترون است، در حالی که هسته یک تریتیوم شا مل یک پروتون و دو نوترون است. هنگامی که یک هسته دوتریوم با هسته تریتیوم فیوز می کند، یک هسته هلیوم با انتشار یک نوترون شکل می گیرد. هر دو هسته هلیوم و نوترون انرژی تولید شده توسط واکنش فیوژن را حمل می کنند. هنگامی که یک گرم دایتریم به طور کامل با یک و نیم گرم تریتیم هم جوشی می کند معادل 235,852 کیلووات درساعت انرژی تولید می شود. با قیمت 5 سنت برای هر کیلووات درساعت، این انرژی بالقوه هزینه ای کمتراز 11,790 دلار تولید می کند.
برای تولید واکنشهای انرژی همجوشی، یک ترکیب دوتریم و تریتیوم (D-T) باید به دمای بالاتر از 100 میلیون درجه سانتیگراد برسد تا واکنش های همجوشی با میزان قابل توجهی رخ دهد. در چنین درجه حرارت، الکترونهای چرخشی هسته اتمهای ترکیبات D-T از جاذبه الکتریکی هسته آزاد میشوند و بعد تبدیل به یونهای مثبت میشوند و مخلوطی از الکترونها و یونها به نام “پلاسما” نامیده میشود. هنگامی که یک میدان مغناطیسی به پلاسما اضافه میشود، ذرات باردار پلاسما در دایره خطوط میدان مغناطیسی با حرکتی سریع جلوگیری از دست دادن میدان مغنا طیسی می کنند. بنابراین، از یک میدان مغناطیسی میشود برای محدود کردن پلاسما در دمای بسیار بالا برای جدایی آنها از دیواره مواد استفاده کرد. این یک اصل اساسی برای رویکرد انرژی همجوشی است و همجوشی مغناطیسی (MCF) نامیده می شود. با این حال، در عمل، ذرات پلاسما به هم متصل می شوند و ممکن است در خطوط میدان رانده شده در یک فاصله زمانی مناسب از بین رفته و مغناطیس محفظه پلاسما را از دست بدهند. این یک چالش R&D بر غلبه است.
یکی دیگر از رویکردهای “محدود کردن” یک پلاسما ی داغ، استفاده از این واقعیت این است که بدون توجه به اینکه این گازچقدر داغ میشود، وقت برای گسترش گاز و سرد شدنش به دلیل افزایش اینرسی (جرم) لازم است. این یک اصل اساسی دیگر برای رویکردهای انرژی همجوشی است که به نام فشرده سازی انقباضی (ICF) نامیده شده است. در این روش یک مخلوط D-T توسط بعضی از وسایل مانند انفجار پرتوهای پر قدرت لیزری، که راننده نامیده می شود، فشرده شده و با دمای همجوشی و حجم بسیار کم که معمولا شعاع اش بیشتر از 0.1 میلی متر نیست، در فاصله ای از دیوار محفظه قرار میگیرند. واکنش های همجوشی در این توپ بسیار کوچک اما بسیار متراکم از پلاسما با کمتر از یک نانو ثانیه (یک بلیون ثانیه) انجام می شود. توپ پلاسما گسترش میا بد و سرد میشود و واکنش های فیوژن متوقف می شوند. این فرایند سپس مانند یک موتور احتراق داخلی جهت تولید یک جریان دائمی با پا لسهای انرژی معادل یک قدرت متوسط پیوسته تکرار میشود.
تفاوت بین همجوشی هسته ای و شكافت هسته ای متعارف این است كه شكافت هسته ای مقدار زیادی مواد زائد رادیواكتیو همراه دارد كه به مدت نصف دهها هزار سال عمر میکنند. در حالی كه فیوژن مستقیما مواد زائد رادیواكتیو تولید نمی کند. با این حال، پیش بینی شده که راکتورهای همجوشیDT در ابتدا مقداری رادیو اکتیو غیر مستقیم ولی فقط به مدت نصف چندین سال تولید میکنند. بنابراین، قدرت همجوشی تجاری ضایعا ت هسته ای ایجاد نمی کند. علاوه بر این، برای حفظ واکنش های همجوشی در یک راکتور، نیاز به قدرت ورودی است. در صورت وقوع تصادفات ناشی از سوء عملکرد، قدرت ورودی از دست رفته و واکنش های همجوشی در راکتور متوقف می شوند.
به طور خلاصه، فیوژن بی خطر و تمیز است. هزینه سوخت تقریبا صفر است. به اندازه کافی از آن برای تمدن بشریت و برای میلیون ها سال وجود دارد. این روش خود طبیعت برای تولید انرژی در خورشید و در ستارگان است. ما کاملا به این واقعیت ایمان داریم که کار می کند زیرا این کار توسط آزمایشات هسته ای و انسانها انجام شده است. آنچه که باید انجام شود این است که یک راه حل برای تولید انرژی فیوژن در یک نیروگاه تجاری با هزینه کم برای تولید برق و هم چنین سوخت های مصنوعی مایع برای هواپیما و غیره طراحی کنیم. این چالش توسط مردم آمریكا است و تمام دنیا مایل به پرداخت آن برای نسل های آینده هستند.