به گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست، پردیس بزرگ گروه ایانان (ENN Group) در لانگ فنگ استان هبئی میزبان مجموعهای از تاسیسات آزمایشی است و در قلب آن یک محفظه کروی به نام EXL-50U قرار دارد، توکاماکی کوچک که از یک میدان مغناطیسی جهت کنترل و مهار یا «محصورسازی» گاز یونیزه شده یا همان پلاسما برای همجوشی اتمهای هیدروژن بهره میبرد.
مهندس ارشد این پروژه میگوید که هدف، رساندن دمای پلاسما به ۱۰۰ میلیون درجه سانتیگراد است.
برای دستیابی به همجوشی، اتمهای سبک باید تا دماهای فوقالعاده بالا گرم شوند و به مدت کافی در کنار هم قرار گیرند تا بتوانند با هم ادغام و به اتمهای سنگینتر تبدیل گردند. انرژی آزاد شده در این فرایند را میتوان به مقادیر عظیمی از برق پاک تبدیل کرد.
گروه ایانان یکی از چند شرکت خصوصی چینی است که در کنار تعدادی از شرکتهای تحت حمایت دولت، سعی دارند تا سال ۲۰۳۵ یا حتی قبل از آن یک رآکتور همجوشی تجاری بسازند.
پروژههای بلندپروازانه آنها، از جمله توکاماک ابررسانای تجربی پلاسمای سوزان (Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak) یا BEST که شرکت نئو فیوژن (Neo Fusion) مشغول ساخت آن در شهر هفئی (استان آنهوئی) است، بهسرعت در حال پیشرفت هستند.
این پیشرفتها با بهرهگیری از نقاط قوت چین در حوزههایی مانند ابررساناهای دمابالا (high-temperature superconductor)، ساخت و تولید دقیق (precision manufacturing) و مهندسی بزرگمقیاس (large-scale engineering) به دست آمده و شاید بهزودی تسلط غرب بر همجوشی در مقیاس تحقیقاتی را به چالش بکشد.
چین راهبردی هماهنگ شامل سرمایهگذاری تهاجمی (aggressive funding)، بازگرداندن نیروی انسانی نخبه و نمونهسازی سریع را در پیش گرفته و ممکن است از همین طریق، به اولین کشوری تبدیل شود که انرژی همجوشی هستهای را مهار میکند.
ایانان در هشت سال اخیر چندین میلیارد یوآن را برای پژوهش در زمینه همجوشی صرف کرده است و قصد دارد میلیاردها یوآن دیگر هم برای ساخت توکاماک نسل بعدی یعنی ههلونگ ۲ (Helong-2) سرمایهگذاری نماید.
این شرکت یک تیم تحقیق و توسعه با بیش از ۳۰۰ نفر عضو دارد که برخی از آنها قبلا در موسسات برتر بینالمللی کار کردهاند، و میخواهد با رفع چالشهای فناورانه و مهندسی، طی مدت یک دهه نمونهای آزمایشی از یک رآکتور همجوشی هستهای تجاری را بسازد.
رسیدن همجوشی هستهای به مرحله کاربردی و علیاتی قبلا بسیار دور از دسترس تلقی میشد؛ اما با توجه به پیشرفتهای چشمگیر فناوری و ظرفیتهای ساخت و تولید، هم اکنون تعداد فزایندهای از شرکتها در سرتاسر جهان برای ساخت نیروگاههای همجوشی تجاری تا سال ۲۰۳۵، ۲۰۳۰ و یا حتی زودتر از آن تلاش میکنند.
گروهی از متخصصان همجوشی هستهای موسسه فناوری ماساچوست (امآیتی) ماه ژوئیه امسال در مقالهای نوشتند که چین در سه مورد از شش صنعت کلیدی مرتبط با همجوشی شامل پردازش لایههای نازک (thin-film processing)، ساختارهای آلیاژی بزرگ و الکترونیک قدرت پیشتاز بوده و ممکن است در دو صنعت دیگر هم از غرب پیشی بگیرد.
این صنایع با سرمایهگذاری کلان دولت و نیز بخش خصوصی، و همچنین نیروی انسانی و زنجیره تامین صنعتی عظیم چین پشتیبانی میشوند.
شرکت ایانان ابتدا در زمینه منابع انرژی کمکربن مانند انرژی زمینگرمایی و زیستانرژی فعالیت داشت، ولی از سال ۲۰۱۷ بر انرژی بدون کربن متمرکز گردید و در نهایت به حوزه بسیار چالشبرانگیز همجوشی هستهای ورود کرد، چون آن را راهحل نهایی مساله انرژی میداند.
همجوشی هستهای میتواند منبعی ایمن و تقریبا نامحدود از انرژی باشد و بر خلاف شکافت هستهای، ضایعات هستهای پرتوزا هم تولید نمیکند.
ایانان پس از بررسی روشهای مختلف و طراحیهای معمول که حالت حلقوی یا دونات مانند دارند، توکاماکی کروی و فشردهتر را انتخاب نمود که در واقع نوعی فناوری «محصورسازی مغناطیسی» است؛ و همچنین از هیدروژن- بور که پایداری بیشتری دارد، به عنوان منبع سوخت استفاده کرد.
طبق گزارش انجمن صنعت همجوشی یا به اختصار FIA (سازمانی غیرانتفاعی مستقر در واشنگتن)، از سال ۲۰۱۸ تا امروز سرمایهگذاریهای عظیمی در صنعت همجوشی هستهای در سراسر جهان صورت گرفته و تا ژوئیه سال جاری بیش از ۵۰ شرکت فعال در این زمینه تاسیس شدهاند که بیشتر از نصف آنها آمریکایی هستند. از بین شرکتهای تازه تاسیس در چین هم میتوان به استارتوروس فیوژن (Startorus Fusion) و انرژی سینگیولاریتی (Energy Singularity) اشاره کرد که هر دو در سال ۲۰۲۱ تاسیس شدهاند.
کارشناسان میگویند یکی از عوامل استقبال چشمگیر و رشد این بخش، پیشرفتهای به دست آمده در زمینه مواد جدید – مانند ابررساناهای دمابالا – بوده است.
اولین آهنربای ابررسانای جهان برای استفاده در همجوشی هستهای در سال ۲۰۲۱ توسط امآیتی و شرکت نوپای سیافاس (Commonwealth Fusion Systems) ساخته شد و چگالی شار مغناطیسی آن ۲۰ تسلا بود.
تولید این آهنربا پیشرفت بزرگی محسوب میشود، چون میتوان از ابررساناها برای ساخت توکاماکهای کوچکتر استفاده کرد که شاید کاربرد تجاری فناوری همجوشی را امکانپذیر سازد.
پکن امیدوار است که با فراهم کردن منابع مالی دولتی سخاوتمندانه، در این حوزه به مزیت رقابتی دست یابد. حجم سرمایهگذاری سالانه چین در بخش همجوشی را ۵/۱ میلیارد دلار تخمین میزنند که تقریبا دو برابر میزان سرمایهگذاری آمریکاست.
در ماه ژوئیه از شرکت بزرگ دولتی چاینا فیوژن انرژی (China Fusion Energy) با سرمایه ثبت شده ۱۵ میلیارد یوآن (۱/۲ میلیارد دلار) رونمایی شد که در شانگهای مستقر بوده و هدف آن تجاریسازی فناوری همجوشی هستهای تا سال ۲۰۵۰ است.
هفت غول دولتی در بخشهای انرژی هستهای و نفت – از جمله شرکت ملی هستهای چین، کونلون کاپیتال (Kunlun Capital) وابسته به پتروچاینا، و صندوق صنایع آیندهمحور شانگهای (Shanghai Future-oriented Industries Fund) – از این شرکت پشتیبانی میکنند.
مدیر عامل سیافاس، شرکت مذکور را حاصل ترکیبی از حمایت دولتی از یک شرکت خصوصی و نیز ارتباط با دانشگاهها و شرکتهای دولتی و کارشناسان بخش صنعت میداند که آن را در موقعیت مناسبی برای تکرار موفقیتهای قبلی چین در فناوریهای دیگر مثل خودروهای برقی، پنلهای خورشیدی و باتریها قرار میدهد.
وی به این نکته هم اشاره میکند که مشارکت پکن در پروژههای بینالمللی باعث آموزش و تربیت کادری مجرب در این زمینه شده است که حالا با برنامهریزی متمرکز دولت برای توسعه فناوری همجوشی، میتوانند به کشور خود برگشته و به توسعه فناوری و صنعت همجوشی آن کمک کنند.
تعداد زیادی از کارشناسان و پژوهشگران چینی بیش از دو دهه در ابرپروژه رآکتور گرماهستهای آزمایشی بینالمللی کار کردهاند که هدف آن ساخت بزرگترین توکاماک جهان با مشارکت ۳۵ کشور در فرانسه است.
چینیها از لحاظ نوآوریهای فناورانه و ظرفیتهای زنجیره تامین و بخش صنایع تولیدی مزیت دارند و همچنین از ظرفیت ساخت و ارتقای سریع تجهیزات و تاسیسات آزمایشی برخوردارند.
یکی از مهمترین پروژههای همجوشی در این کشور، توکاماک BEST در هفئی است که مرحله مونتاژ آن در ماه می امسال آغاز شد و انتظار میرود تا سال ۲۰۲۷ تکمیل گردد. BEST بر پایه توکاماک ابررسانای نسل اول چین که توکاماک ابررسانای تجربی پیشرفته (EAST) نام داشت، ساخته شده است.
EAST امکانپذیر بودن همجوشی کنترل شده را ثابت کرد، اما BEST به شکلی طراحی شده است که بتواند از طریق واکنشهای همجوشی انرژی واقعی تولید نماید و اصطلاحا به مرحله تولید انرژی خالص مثبت (net energy generation) برسد.
طبق اعلام سازنده BEST، طی کمتر از دو سال عملیات عمرانی این پروژه تکمیل گردید و برخی از اجزای آن آماده بهرهبرداری شد؛ در حالی که شرکت آمریکایی سیافاس ساخت توکاماک اسپارک (SPARC) را در اواخر سال ۲۰۲۱ آغاز کرد و هدفش تولید انرژی خالص مثبت تا سال ۲۰۲۷ است.
با این همه، بنیانگذار یکی از شرکتهای چینی فعال در زمینه فناوری همجوشی هستهای که خواست نامش فاش نشود، میگوید آمریکا با توجه به تجربه طولانی، تحقیقات فراوان و سرمایهگذاری هنگفت، همچنان در این حوزه پیشتاز است.
شرکت سیافاس هم پیشقراول همجوشی در آمریکا به شمار میرود. این شرکت تا ماه اوت سال جاری حدود ۳ میلیارد دلار سرمایه جذب کرده است که تقریبا یک سوم کل مبالغ سرمایهگذاری شده در شرکتهای خصوصی همجوشی هستهای سراسر جهان است، و احتمالا سرمایه بیشتری هم جذب خواهد نمود.
سیافاس بیش از هزار نفر نیروی متخصص دارد و در بسیاری از حوزههای فناورانه کلیدی هم نوآوریهایی داشته است.
شرکت هلیون انرژی (مستقر در واشنگتن) یکی دیگر از بازیگران بزرگ به شمار میرود که در سال ۲۰۱۳ تاسیس شده و از پشتیبانی بازوی سرمایهگذاری خطرپذیر سافتبانک ژاپن و سم آلتمن (مدیر عامل اجرایی اوپنایآی) برخوردار است. این شرکت حدود یک میلیارد دلار سرمایه جذب کرده و به جای ساختار توکاماکهای مرسوم، مشغول آزمایش فناوری جدید موسوم به پیکربندی میدان معکوس (field-reversed configuration) برای رسیدن به همجوشی هستهای است.
شرکت چینی نوا فیوژن ایکس (NovaFusionX) شانگهای نیز که در ماه آوریل تاسیس شد، بر روی همین فناوری کار میکند.
چین تجربهای طولانی در طراحی و ساخت توکاماکهای همجوشی هستهای دارد. اولین توکاماک بزرگمقیاس این کشور HL-1 بود که کار بر روی آن در دهه ۱۹۷۰ و در موسسه فیزیک جنوب غرب (Southwestern Institute of Physics) در چنگدو آغاز شد و در سال ۱۹۸۴ تکمیل گردید و بعدها نیز طرحها و اقداماتی برای توسعه و ارتقای آن به اجرا درآمد.
بنیانگذار یک شرکت نوپای چینی فعال در همین حوزه در پاسخ به این سوال که چه کسی زودتر همجوشی هستهای را مهار خواهد کرد، میگوید هنوز برای جواب دادن به این سوال خیلی زود است؛ ولی احتمالا طی پنج سال آینده پاسخ آن مشخص میشود.
منبع: scmp
