The scientists at Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) have achieved ادغام ignition and انرژی break-even. On 5th در دسامبر 2022، تیم تحقیقاتی آزمایش همجوشی کنترل‌شده را با استفاده از لیزر انجام داد، زمانی که 192 پرتو لیزر بیش از 2 میلیون ژول انرژی UV را به یک گلوله کوچک سوخت در محفظه هدف برودتی تحویل دادند و به نقطه صفر انرژی رسیدند، به این معنی که آزمایش همجوشی انرژی بیشتری تولید کرد. توسط لیزر برای هدایت آن ارائه شده است. این موفقیت برای اولین بار در تاریخ پس از چندین دهه تلاش سخت حاصل شد. این یک نقطه عطف در علم است و پیامدهای مهمی برای چشم انداز انرژی همجوشی پاک در آینده به سمت اقتصاد کربن خالص، برای مبارزه با تغییرات آب و هوا و حفظ بازدارندگی هسته ای بدون توسل به آزمایش هسته ای برای دفاع ملی دارد. قبلاً در 8thاوت 2021، تیم تحقیقاتی به آستانه اشتعال همجوشی رسیده بود. این آزمایش انرژی بیشتری نسبت به سایر آزمایش‌های همجوشی قبلی تولید کرده بود، اما نقطه صفر انرژی حاصل نشد. آخرین آزمایش انجام شده در 5th دسامبر 2022 شاهکار کاهش انرژی را به انجام رساند، بنابراین اثبات این مفهوم را ارائه کرد که می توان از همجوشی هسته ای کنترل شده برای رفع نیازهای انرژی بهره برداری کرد. کاربرد عملی انرژی همجوشی تجاری ممکن است هنوز بسیار دور باشد.
هستهای بر اساس معادله تقارن جرم-انرژی E=MC، واکنش ها مقادیر زیادی انرژی معادل مقدار جرم از دست رفته تولید می کنند.2 از انیشتین واکنش های شکافت شامل تجزیه هسته های سوخت هسته ای (عناصر رادیواکتیو مانند اورانیوم 235) در حال حاضر در راکتورهای هسته ای برای تولید نیرو استفاده می شود. با این حال، راکتورهای مبتنی بر شکافت هستهای خطرات انسانی و زیست‌محیطی بالایی دارند، همانطور که در مورد چرنوبیل مشهود است، و به دلیل تولید زباله‌های رادیواکتیو خطرناک با نیمه عمر بسیار طولانی که دفع آنها بسیار دشوار است، بدنام هستند.
در طبیعت، ستاره هایی مانند خورشید ما، همجوشی هسته ای ادغام هسته های کوچکتر هیدروژن مکانیسم تولید انرژی است. همجوشی هسته ای، بر خلاف شکافت هسته ای، به دما و فشار بسیار بالا نیاز دارد تا هسته ها را قادر به ادغام کند. این نیاز به دما و فشار بسیار بالا در هسته خورشید برآورده می شود، جایی که همجوشی هسته های هیدروژن مکانیسم اصلی تولید انرژی است، اما بازآفرینی این شرایط شدید روی زمین تاکنون در شرایط آزمایشگاهی کنترل شده امکان پذیر نبوده است و در نتیجه، راکتورهای همجوشی هسته ای هنوز واقعیت ندارند. (همجوشی گرمای هسته ای کنترل نشده در دما و فشار شدید ایجاد شده توسط راه اندازی دستگاه شکافت، اصل پشت سلاح هیدروژنی است).
این آرتور ادینگتون بود که برای اولین بار در سال 1926 پیشنهاد کرد که ستاره ها انرژی خود را از همجوشی هیدروژن به هلیوم می گیرند. اولین نمایش مستقیم همجوشی هسته ای در آزمایشگاه در سال 1934 بود، زمانی که رادرفورد همجوشی دوتریوم را به هلیوم نشان داد و مشاهده کرد که "اثر عظیمی در طی این فرآیند ایجاد شد". با توجه به پتانسیل عظیم آن برای تأمین انرژی پاک نامحدود، تلاش‌های هماهنگی توسط دانشمندان و مهندسان در سراسر جهان برای تکرار همجوشی هستهای در زمین انجام شده است، اما این یک کار دشوار بوده است.
در دماهای شدید، الکترون‌ها از هسته‌ها جدا می‌شوند و اتم‌ها به گاز یونیزه‌شده متشکل از هسته‌های مثبت و الکترون‌های منفی تبدیل می‌شوند، چیزی که ما پلاسما می‌نامیم، که چگالی آن یک میلیونم بار کمتر از هوا است. این باعث می شود ادغام محیط بسیار ضعیف برای انجام همجوشی هسته ای در چنین محیطی (که می تواند مقدار قابل توجهی انرژی تولید کند)، سه شرط باید رعایت شود. باید دمای بسیار بالایی وجود داشته باشد (که می تواند برخوردهای پرانرژی را تحریک کند)، باید چگالی پلاسما کافی (برای افزایش احتمال برخورد) وجود داشته باشد و پلاسما (که تمایل به انبساط دارد) باید برای مدت زمان کافی محدود شود. فیوژن را فعال کنید این امر توسعه زیرساخت ها و فناوری برای مهار و کنترل پلاسمای داغ را به تمرکز اصلی تبدیل می کند. می‌توان از میدان‌های مغناطیسی قوی برای مقابله با پلاسما مانند مورد توکامک ITER استفاده کرد. محصورسازی اینرسی پلاسما روش دیگری است که در آن کپسول های پر از ایزوتوپ های هیدروژن سنگین با استفاده از پرتوهای لیزر پرانرژی منفجر می شوند.
مطالعات فیوژن انجام شده در آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور (LLNL) از NIF از تکنیک‌های انفجار لیزری (همجوشی محصور اینرسی) استفاده می‌کرد. اساساً، کپسول‌های میلی‌متری پر از دوتریوم و تریتیوم با لیزرهای پرقدرت که اشعه ایکس تولید می‌کنند، منفجر شدند. کپسول گرم می شود و به پلاسما تبدیل می شود. وقتی سوخت‌های موجود در کپسول (اتم‌های دوتریوم و تریتیوم) با هم ترکیب می‌شوند، پلاسما به سمت داخل شتاب می‌گیرد و شرایط فشار و دمای شدید ایجاد می‌کند و انرژی و چندین ذره از جمله ذرات آلفا آزاد می‌کند. ذرات آزاد شده با پلاسمای اطراف برهمکنش می‌کنند و آن را بیشتر گرم می‌کنند که منجر به واکنش‌های همجوشی بیشتر و آزاد شدن «انرژی و ذرات» بیشتر می‌شود و بنابراین زنجیره‌ای از واکنش‌های همجوشی خودپایدار (به نام «اشتعال همجوشی») ایجاد می‌شود.
جامعه تحقیقاتی فیوژن چندین دهه تلاش کرده است تا به "اشتعال همجوشی" دست یابد. یک واکنش همجوشی خودپایدار در 8th آگوست 2021، تیم آزمایشگاه لارنس به آستانه "اشتعال همجوشی" رسید که در 5 به آن دست یافتند.th دسامبر 2022. در این روز، اشتعال همجوشی کنترل شده در زمین به واقعیت تبدیل شد - نقطه عطفی در علم به دست آمد!
***
