تریتیوم چیست؟

تریتیوم یکی از ایزوتوپ های اتم هیدروژن هست که از میان ایزوتوپ های طبیعی هیدروژن (در طبیعت یافت می شوند) کمترین فراوانی را دارد.

تریتیوم  از یک پروتون و دو نوترون تشکیل شده و ناپایدار است.

نیمه عمر این عنصر 12.32 سال است که نسبتا کم هست.

از تریتیوم در ساخت سلاح های گرمای هسته ای استفاده می کنندو همچنین از آن در راکتور های

 همجوشی هسته ای برای تولید برق به کار می رود و از تریتیوم در ساخات لامپ استفاده می کنند.

تریتیوم  را می توان به روش مصنوعی با تابش لیتیم 6 تولید کرد.

همجوشی هسته ای ستارگان

انرژی بسیار زیاد ستاره، از فرایندی که همجوشی هسته ای نام دارد تأمین می شود. این فرایند موقعی شروع می شود که دمای هسته ستاره جوان در حال گسترش به حدود یک میلیون کلوین می رسد. ستارگان، مبدل های هسته ای بسیار بزرگی هستند. در مرکز ستارگان، اتم ها برخوردهای شدیدی با هم می کنند که ساختمان اتم را تغییر می دهد و مقدار زیادی انرژی آزاد می کند. همین فرایند ستارگان را داغ و روشن می کند.

در بیشتر ستاره ها، واکنش اولیه ناشی از برخورد اتم ها به هم این است که اتم های هیدروژن به هلیوم تبدیل می شوند که این امر با آزاد شدن مقادیر بسیار زیادی انرژی همراه است. این واکنش، همجوشی هسته ای نامیده می شود. چون هسته (واقع در مرکز اتم ها) اتم ها را با هم جوش می دهد و یک هسته جدید تشکیل می دهد.

همجوشی هسته ای یک واکنش اتمی است که سوخت ستارگان را تأمین می کند. در همجوشی، بسیاری از هسته ها (مراکز اتم ها) با هم ترکیب می شوند تا یک عنصر بزرگ تر بسازند (که عنصر متفاوتی است). نتیجه این فرآیند آزاد شدن مقدار زیادی انرژی است (هسته هایی که نتیجه این فرایندند از نظر جرم کوچک تر از مجموع دو هسته ای هستند که به هم جوش خورده اند. دلیل تفاوت در جرم دو هسته با هسته به دست آمده این است که مقدار جرم ناپدید شده به انرژی تبدیل شده است ² E=mc.

قدرت ستارگان به خاطر همجوشی هسته ای در هسته هایشان است که به تبدیل عنصر هیدروژن به هلیوم می انجامد. تولید عناصر جدید که به دنبال واکنش های هسته ای رخ می دهد، ترکیب هسته ای نامیده می شود.

جرم یک ستاره به این ترتیب تعیین می شود که چه نوع ترکیب هسته ای در هسته اش رخ می دهد. همه ما هم از اتم هایی ساخته شده ایم که در ستارگان تولید شده اند.

 

≡ انواع ستارگان

⇐ ستارگان کوچک: کوچک ترین ستاره ها فقط هیدروژن را به هلیوم تبدیل می کنند.

⇐ ستارگان با اندازه متوسط (مثل خورشید): این ستارگان در دوره زندگیشان دیر، یعنی موقعی که هیدروژنشان ته می کشد، هلیوم را به اکسیژن و کربن تبدیل می کنند.

⇐ ستارگان سنگین (بزرگ تر از پنج برابر جرم خورشید): ستارگان با جرم بالا موقعی که هیدروژنشان ته می کشد، اتم های هلیوم را به کربن و اکسیژن تبدیل می کنند. به دنبال آن همجوشی کربن و اکسیژن باعث به وجود آمدن عناصر نئون، سدیم، منیزیوم، سولفور و سیلیکون می شود. بعداً واکنش ها، این عناصر را به کلسیم، آهن، نیکل، کرومیوم، مس و غیره تبدیل می کند. این ستارگان پیر و بزرگ با هسته های رو به نابودی، عناصر سنگینی به وجود می آورند (همه عناصر طبیعی سنگین تر از آهن، عناصر سنگینند) و این عناصر سنگین را به سوی فضا می فرستند.

https://020.ir

راکتومر همجوشی هسته ای که آلمانی ها ساختن

درباره‌ی رآکتور همجوشی هسته‌ای که آلمانی‌ها ساختند

روز پنجشنبه ۱۹ آذر، ماشین عظیم یک میلیارد یورویی که آلمانی‌ها برای ۲۰ سال روی آن کار می‌کردند، به کار افتاد. این ماشین نوعی رآکتور همجوشی هسته‌ای (گداخت هسته ای) به نام «استلاریتور» (Stellarator) است؛ ماشینی که آلمانی‌ها اسمش را «وندلشتاین ۷ ایکس» (Wendelstein 7-X) گذاشته‌اند. در آغاز، دانشمندان به مدت دو ماه این ماشین را با گاز هلیوم پر می‌کنند. هلیوم یک گاز بی‌اثر است و پژوهشگران با استفاده از آن می‌خواهند مطمئن شوند که می‌توانند به طور موثر، این گاز را کنترل کنند و دمای آن را بالا ببرند. در پایان ماه ژانویه‌ی سال بعد، آزمایش‌ها با گاز هیدروژن آغاز می‌شود. بدین ترتیب دانشمندان می‌توانند با همجوشی ایزوتوپ‌های هیدروژن، به منبعی قابل اعتماد برای استحصال انرژی پاکیزه و بی انتها دست یابند. در ادامه بیشتر درباره‌ی این ماشین توضیح می‌دهیم.

اگر درباره‌ی انرژی همجوشی هسته‌ای مطالعه کرده باشید، حتما در مورد توکامک‌ها هم خوانده‌اید. این ماشین‌های دوناتی شکل (حلقوی)، برای این ساخته شده‌اند که بتوانند گاز یونیزه شده به نام پلاسما را در میدان‌های مغناطیسی به دام بیندازند و آن را به دمای بسیار زیاد برسانند. بدین ترتیب هسته‌های هیدروژن به هم جوش می‌خورند. توکامک‌ها، ستون فقرات پیشبرد پژوهش‌های هسته‌ای هستند و ساخت آن‌ها نسبتا آسان است، با این حال از زمانی که بوجود آمده‌اند، پیشرفت خیلی زیادی نکرده‌اند.

ولی بیایید توکامک‌ها را کنار بگذاریم، جایی در شمال شرقی آلمان، پژوهشگران یک ماشین همجوشی هسته‌ای خیلی عظیم و متفاوت به نام استلاریتور ساخته‌اند. این ماشین یک میلیارد یورویی وندلشتاین ۷-X نام دارد و در حقیقت حلقه‌ای به قطر ۱۶ متر است که تجهیزات مختلف عجیب و غریبی به بدنه‌ی آن نصب شده و سیم‌های زیادی از آن آویزان است. در ضمن تکنسین‌های زیادی مرتب در حال کار کردن با قسمت‌های مختلف آن هستند. درون این ماشین که بیشتر به ماشین‌های موجود در فیلم‌های علمی-تخیلی شبیه است، ۵۰ آهنربای الکتریکی هرکدام به وزن ۶ تن قرار دارد.

هرچند اساس کار استلاریتورها با توکامک‌ها یکسان است، ولی تا به حال توجه کمی به آن‌ها می‌شد. توکامک‌ها خیلی بهتر می‌توانند گاز را به دام بیندازند و دمای آن را بالا ببرند. با این حال استلاریتور ویژگی‌هایی دارد که می‌تواند باعث شود به هنگام استفاده‌‌ به صورت اقتصادی، ماشین‌ بهتری نسبت به توکامک‌ باشد. استلاریتورها به هنگام کارکرد خیلی با ثبات‌تر هستند و برخلاف توکامک‌ها، هر از گاه دچار فروپاشی نمی‌شوند. با این حال ساخت استلاریتورها مشکل‌تر است و ممکن است برخلاف انتظار، هزینه و تاخیر در ساخت آن‌ها بیشتر از ساخت توکامک‌ها شود. «توماس کلینگر» (Thomas Klinger) که سرپرست گروه آلمانی سازنده‌ی وندلشتاین ۷-X است می‌گوید: «کسی متوجه معنی ساخت استلاریتور نمی‌شد.»

اساس کار استلاریتورها با توکامک‌ها یکسان است ولی بعضی از نقاط ضعف آن‌ها را ندارد.

وندلشتاین ۷-X می‌تواند یک نقطه‌ی عطف باشد. این ماشین که در موسسه‌ی تحقیقات فیزیک پلاسمای مکس‌پلانک آلمان قرار دارد، اولین مثال بزرگ از استلاریتورهایی است که توسط ابرکامپیوترها طراحی شده‌اند. اگر این ماشین بتواند مثل توکامکی در همین اندازه عملکرد داشته باشد، پژوهشگران این حوزه می‌توانند مسیر جدیدی در همجوشی هسته‌ای ترسیم کنند. «دیوید اندرسون» (David Anderson) از دانشگاه ویسکانسین مدیسون می‌گوید: «کسانی که روی توکامک‌ها کار می‌کنند، خیلی دوست دارند ببینند نتیجه چه می‌شود و هیجان‌زده هستند.» وندلشتاین ۷-X نخستین استلاریتور بزرگ جهان است و ساخت آن ۱.۱ میلیون ساعت کار برده است. این ماشین با استفاده از پیچیده‌ترین مدل‌های مهندسی ساخته شده و می‌تواند بازه‌های دمایی خیلی زیاد و نیروهای شدید را تحمل کند.

استلاریتورها در برابر همان چالش‌هایی قرار دارند که دیگر ماشین‌های همجوشی مثل توکامک‌ها با آن‌ها درگیر‌ هستند. آن‌ها باید بتوانند دمای گاز را تا ۱۰۰ میلیون درجه‌ی سانتیگراد، یعنی هفت برابر دمای هسته‌ی خورشید بالا ببرند و آن را نگه دارند. این میزان دما، الکترون‌ها را از اتم‌ها جدا می‌کند و پلاسمایی از الکترون‌ها و یون‌ها برجای می‌گذارد. این باعث می‌شود یون‌ها بتوانند آن‌قدر سریع حرکت کنند که با یکدیگر برخورد کنند و به هم جوش بخورند. با این حال این کار باعث بی‌ثبات شدن گاز می‌شود. به همین دلیل گاز را در یک قفس مغناطیسی نگه می‌دارند. سیم‌پیچی به دور تونل‌های مملو از گاز پیچیده شده که وقتی جریان برق از آن عبور می‌کند، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود و در نتیجه گاز از بدنه‌ی تونل دور می‌ماند و درون آن هدایت می‌شود. در ضمن تونل به صورت حلقه ساخته شده تا هیچ خط پایانی برای گاز وجود نداشته باشد.

با این حال این شکل حلقوی مشکلاتی هم ایجاد می‌کند. مشکل این است که سیم‌پیچ‌های نزدیک به مرکز دونات به هم نزدیک‌تر هستند و در نتیجه، میدان مغناطیسی در آن‌جا قوی‌تر است. این عدم تعادل مغناطیسی باعث می‌شود که پلاسما به دیواره‌های تونل برخورد کند. راه‌حل، نصب آهنرباهای الکتریکی دیگری در قسمت بیرونی تونل است که بتواند با بوجود آوردن نوعی پیچش در جریان پلاسما، آن اثر مغناطیسی اضافه را خنثی و تعادل را برقرار کند.

نخستین استلاریتور در سال ۱۹۵۱ توسط اخترفیزیک‌دانی به نام «لیمان اسپیتزر» (Lyman Spitzer) در دانشگاه پرینستون ساخته شد. استلاریتور او به شکل عدد ۸ انگلیسی بود. توکامک‌ها اولین بار دهه‌ی ۱۹۵۰ در اتحاد جماهیر شوروی ساخته شدند. توکامک‌ها هم پیچش را بر روی توده‌ی پلاسما ایجاد می‌کنند، با این حال این پیچش از درون ایجاد می‌شود. آن‌ها از دستگاه‌هایی مثل ترنسفورماتور برای تحریک الکترون‌ها و یون‌ها جهت حرکت مثل جریان الکتریکی در تونل استفاده می‌کنند. این جریان، نوعی میدان مغناطیسی عمومی چنبره‌ای ایجاد می‌کند که وقتی به میدان موجود در طول تونل اضافه می‌شود، خطوط مارپیچی میدان درون تونل را ایجاد می‌کند.

قطعات عجیب وندلشتاین ۷ ایکس باید با دقت میلی‌متری به یکدیگر متصل شوند. همه‌ی جوشکاری‌ها با کامپیوتر انجام و با لیزر نظارت می‌شد.

توکامک و استلاریتور هر دو به خوبی کار می‌کنند، ولی توکامک‌ها در با ثبات نگه داشتن پلاسما بهتر هستند. قسمتی از آن به دلیل تقارن مغناطیسی توکامک‌ها است که باعث می‌شود ذرات گاز مسیر مستقیم‌تری را بپیمایند. اندرسون می‌گوید که در استلاریتورها «ذرات دچار تکان‌ و انحراف زیادی می‌شوند» این باعث می‌شود که بسیاری از آن‌ها از مسیر خارج شوند. به همین دلیل بیشتر تحقیقات همجوشی در دهه‌ی ۱۹۷۰ روی توکامک‌ها متمرکز شد. نتیجه‌ی آن را می‌توانیم در توکامک عظیمی به نام ITER که در فرانسه ساخته می‌شود ببینیم. این ماشین عظیم ۱۶ میلیارد یورویی، با تلاش کنسرسیومی بین‌المللی ساخته می‌شود و قرار است بتواند انرژی بیشتر از آن‌چه مصرف می‌کند را تولید کند. این توکامک‌ می‌تواند راه ما به سوی رسیدن به رآکتورهای همجوشی اقتصادی را هموار کند.

ولی توکامک‌ها هم مشکلات زیادی دارند. یک ترنسفورماتور می‌تواند در پالس‌هایی کوتاه جریان را از درون پلاسما عبور دهد و این برای ساخت رآکتورهای اقتصادی مناسب نیست. جریان موجود در پلاسما ممکن است دچار مشکل شود و در نتیجه به فروپاشی مغناطیسی بینجامد. بدین ترتیب که قوام پلاسما از دست برود و نیروهای مغناطیسی آن‌قدر زیاد شوند که به توکامک آسیب برسد.

در عوض استلاریتورها خیلی ایمن هستند. میدان مغناطیسی آن‌ها به طور کامل از سیم‌پیچ‌های خارجی تامین می‌شود که نیاز به پالس‌های جریان الکتریکی ندارند. در ضمن هیچ جریان پلاسمایی وجود ندارد که منجر به فروپاشی شود. این دو عامل باعث شده که بعضی گروه‌های پژوهشی، استلاریتورها را رها نکنند.

پیش از استلاریتور آلمانی، بزرگترین استلاریتور جهان به نام «ماشین عظیم مارپیچی» (LHD) سال ۱۹۹۸ در ژاپن ساخته شده بود. این استلاریتور، نوعی از همان طراحی کلاسیک استلاریتوری است که لیمان اسپیتزر ساخته بود. LHD نیز دارای دو سیم‌پیچ مارپیچی بزرگ برای اعمال نیرو به پلاسما و سیم‌پیچ‌های دیگر جهت کنترل آن است. این استلاریتور همه‌ی رکوردها را از آن خود کرده است. این استلاریتور کاملا با ثبات است و تقریبا با توان توکامکی به اندازه‌ی خودش کار می‌کند.

دو پژوهشگر آلمانی به نام «یورگن نورنبرگ» (Jurgen Nuhrenberg) و «آلن بوزر» (Allan Boozer) فکر کردند می‌توانند با نوعی طراحی متفاوت کاری کنند که پلاسما در میدان مغناطیسی با نیروی ثابت ولی جهات متغیر، پایدار بماند. «پر هرالندر» (Per Helander) از موسسه‌ی تحقیقات فیزیک‌ پلاسمای مکس پلانک می‌گوید: «این میدان شبه متقارن برای به دام انداختن ذرات کاملا مناسب نیست. ولی می‌توانید با آن به حالت کامل نزدیک شوید و به سطحی قابل قبول برسید.» به طور کلی می‌توان کاری کرد که یک استلاریتور به خوبی توکامک کار کند.

استراتژی طراحی این ماشین که با نام «بهینه‌سازی» (Optimization) شناخته می‌شود، یافتن بهترین شکل میدان مغناطیسی که می‌تواند پلاسما را به دام بیندازد است. سپس باید آهنرباهایی طراحی کرد که بتوانند این میدان را بوجود بیاورند. این کار نیاز به توان پردازشی بالایی دارد و تا دهه‌ی ۱۹۸۰ ابرکامپیوترهایی که بتوانند این کار را انجام دهند، ساخته نشده بود.

گراف استلاریتور

نخستین تلاش برای ساخت استلاریتوری بهینه‌سازی شده، به ماشین وندلشتاین ۷-AS انجامید که توسط موسسه‌ی مکس پلانک آلمان ساخته شد و بین سال‌های ۱۹۸۸ تا ۲۰۰۲ کار کرد. این ماشین توانست همه‌ی رکوردهای استلاریتورها تا آن زمان را بشکند. سپس پژوهشگران دانشگاه ویسکانسین مدیسون در سال ۱۹۹۳ تصمیم گرفتند نخستین استلاریتور کاملا بهینه‌سازی شده را بسازند. نتیجه‌ی آن ماشینی به نام «آزمایش مارپیچی متقارن» (HSX) شد که در سال ۱۹۹۹ کار خود را آغاز کرد. «دیوید گیتس» (David Gates) سرپرست فیزیک استلاریتور از آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون می‌گوید: «W7-AS و HSX نشان دادند که این ایده کار می‌کند.»

این موفقیت‌ها باعث شد که پژوهشگران آمریکایی برای ساختن ماشینی بزرگتر روحیه بگیرند. آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون تصمیم گرفت در سال ۲۰۰۴ و با استفاده از استراتژی بهینه‌سازی ولی متفاوت با آن‌چه در موسسه‌ی تحقیقات فیزیک پلاسمای مکس پلانک صورت گرفته بود، ماشین «آزمایش استلاریتور ملی کوچک» (NCSX) را بسازد. ولی مشکلات در قطعات پیچیده‌ی ماشین، باعث شد که هزینه‌ها بالا برود و برنامه عقب بیفتد. سال ۲۰۰۸ درحالی که ۸۰ درصد قسمت‌های مهم این دستگاه ساخته یا خریده شده بود، وزارت انرژی آمریکا این پروژه را متوقف کرد. مدیر NCSX «هاچ نیلسون» (Hutch Neilson) می‌گوید: «ما هزینه‌ها را دست کم گرفته بودیم و از برنامه عقب افتادیم.»

همان زمان، پروژه‌ی W7-X در آلمان انجام می‌شد. دولت این کشور که با فروپاشی دیوار برلین تازه یکپارچه شده بود، در سال ۱۹۹۳ به پروژه چراغ سبز نشان داد. آلمانی‌ها در سال ۱۹۹۴ تصمیم گرفتند شعبه‌ی جدیدی از موسسه‌ی مکس پلانک را در «گرایفسوالد» (Greifswald) جایی که قبلا در آلمان شرقی بود راه‌اندازی کند و ماشین را در آن‌جا بسازد. پنجاه نفر از پژوهشگران و تکنسین‌های موسسه‌ی مکس پلانک به گرایفسوالد رفتند و بقیه نیز مرتب رفت و آمد می‌کردند. بعدها افراد دیگری هم استخدام شدند و در کل تعداد نفراتی که روی ماشین کار می‌کردند به ۴۰۰ نفر رسید. قرار بود که W7-X در سال ۲۰۰۶ با هزینه‌ای ۵۵۰ میلیون یورویی آغاز به کار کند.

ولی درست مثل استلاریتور آمریکایی NCSX، پروژه‌ی آلمانی‌ها هم دچار مشکلاتی وخیم شد. این ماشین دارای ۴۲۵ تن آهنربای ابررسانا است که باید تا دمای نزدیک به صفر مطلق سرد شوند. کلینگر می‌گوید که سرد کردن آهنرباها با هلیوم مایع، مثل ساختن جهنم روی زمین است. همه‌ی اجزاء سرد شده باید به خوبی کار کنند. نباید هیچ‌گونه نشتی داشته باشند و به دلیل ساختار پیچیده، دسترسی به قسمت‌های مختلف آن مشکل است. در میان آهنرباهای عجیب  و غریب، مهندسان باید ۲۵۰ پنجره‌ی دسترسی برای تغذیه و تخلیه‌ی سوخت، داغ کردن پلاسما و دسترسی به دستگاه‌های سنجش در نظر بگیرند. همه‌چیز نیازمند یک مدل‌سازی سه بعدی بسیار پیچیده است. گلینگر می‌گوید: «این کار را فقط کامپیوتر می‌تواند انجام دهد.»

در سال ۲۰۰۳، پروژه‌ی W7-X به مشکل خورد. یک-سوم آهنرباهایی که ساخته شده بودند در آزمایش‌ها نتوانستند عملکرد درستی داشته باشند و بدین ترتیب کار به تاخیر افتاد. نیروهایی که به رآکتور اعمال می‌شدند، بیشتر از مقدار محاسبه شده بود. کلینگر می‌گوید که ممکن بود کل ماشین آسیب ببیند. بنابراین بعضی از قطعات اصلی نیازمند طراحی و ساخت دوباره شدند. در همین حین یکی از سازندگان آهنرباها ورشکست شد. کلینگر می‌گوید که سال‌های ۲۰۰۳ تا ۲۰۰۷ بحران اقتصادی شدید حاکم بود و پروژه نزدیک بود متوقف شود. ولی با تلاشی که همه انجام دادند، وزیر علوم اجازه داد که پروژه با سقف بودجه‌ی ۱.۰۶ میلیارد یورو ادامه پیدا کند و در سال ۲۰۱۵ به نتیجه برسد.

بالاخره با صرف ۱.۱ میلیون ساعت کار، این ماشین در سال ۲۰۱۴ آماده به کار شد و یک سال زمان برد که قسمت‌های مختلف آن چک شود. خوشبختانه همه‌ی اجزای آن بدون هیچ مشکلی کار می‌کرد. آزمایش‌های الکترونی نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی در رآکتور به شکلی درست قرار دارد. «توماس سان پدرسن» (Thomas Sunn Pedersen) از موسسه‌ی تحقیقات فیزیک پلاسمای مکس پلانک می‌گوید: «همه‌چیز در بالاترین دقت خود همان‌طور که انتظار می‌رفت وجود دارد.»

موفقیت در این زمینه، به معنی تغییر در آینده‌ی همجوشی است. قرار است در آینده نیروگاهی آزمایشی به نام DEMO را بسازیم. بیشتر کارشناسان می‌گویند که این نیروگاه نوعی توکامک خواهد بود. ولی اکنون با موفقیت وندلشتاین ۷-X بعضی‌ها فکر می‌کنند که شاید این نیروگاه نوعی استلاریتور باشد.

ویدیوی مربوط به رآکتور همجوشی هسته‌ای وندلشتاین ۷-X

دریافت
مدت زمان: 1 دقیقه 11 ثانیه 

بمب تزار

بمب تزار (به روسی: Царь-бомба) نام مستعار بمب هیدروژنی AN602 و قوی‌ترین بمب اتمی آزمایش شده تاکنون است. این سلاح به نام‌های Kuz`kina Mat`(به روسی : Кузькина мать، مادر کوزکا) نیز شناخته شده است.

این بمب توسط اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی طراحی شده و میزان بازدهی آن را حدود ۱۰۰ مگاتن تی‌ان‌تی پیش بینی کردند؛ ولی عملکرد واقعی بمب در آزمایش حدود ۵۰ مگاتن، به منظور کاهش ذرات رادیوکتیو بود. این عملکرد یکی از موفق‌ترین تلاش ها برای کاهش ذرات رادیواکتیو بود و این بمب پاک‌ترین بمب هسته‌ای از نظر ذرات خطرناک رادیواکتیو می‌باشد که تاکنون ساخته شده‌است. تنها یک بمب از این نوع ساخته و در تاریخ ۳۰ اکتبر سال ۱۹۶۱ در مجمع‌الجزایر نوایا زملیا آزمایش شد.^[۱]امواج حاصل از انفجار آن سه بار دور زمین را طی کرد! و در فنلاند شیشه خانه ها را شکست.موجودات زنده تا شعاع ۱۰۰ کیلومتری محل انفجار تبدیل به بخار شدند و نابود گردیدند. وزن بمب برابر با ۲۰ تن ، طول گودال ایجاد شده حدود سه کیلومتر ، قدرت تخریب موثر ۵۰۰ کیلومتر ( تخریب ۱۰۰ درصد ! ) و ارتفاع قارچ ایجاد شده از انفجار ۶۸ کیلومتر.این بمب به وسیله یک فروند بمب افکن توپولوف ۹۵ پرتاب شده ، برای اینکه بمب افکن بتواند از محل دور شود چتر ۸۰۰ کیلوگرمی به بمب وصل شد و در فاصله ۳۵۰۰ متری از زمین منفجر شد . تا قبل از فروپاشی شوروی کسی قدرت واقعی این بمب را نمی دانست که پس از فروپاشی دولت روسیه قدرت آن را معادل ۵۰ مگاتن TNT اعلام کرد .روسها این بمب را در سال ۱۹۶۱ برای اثبات قدرت و فناوری برتر خود به حریف آمریکایی ساختند و پروژه ساخت آن از جولای همان سال با درخواست شخص نیکوتا خروشچف آغاز شد. ابتدا قرار بود بمب ۱۰۰ مگاتن قدرت انفجاری داشته باشد که بهعلت هزینه زیاد و ترس از انتشار پرتوهای رادیواکتیو آنرا به نصف یعنی ۵۰ مگاتن تقلیل دادند.در ساعت ۱۱:۳۲ دقیقه صبح هواپیما بمب را پرتاب کرد. بمبی که ۲۷ تن وزن ، ۸ متر طول و ۲ متر قطر داشت! یک چتر ۸۰۰ کیلوگرمی هم به بمب وصل شده بود تا باعث کند شدن سرعت سقوط بمب به هدف شود که به هواپیما فرصت کافی برای فرار از منطقه را میداد . اما قدرت انفجار بقدری زیاد بود که خدمه پرواز الزاما از عینک مخصوص برای جلوگیری از کور شدن استفاده کردند!

بمب از ارتفاع ۱۰۵۰۰ متر رها و در ارتفاع ۳۵۰۰ متری منفجر شد. بعد از انفجار قارچی اتمی تشکیل شد که ۶۴ کیلومتر ارتفاع و ۴۰ کیلومتر عرض داشت و تا ۱۰۰۰ کیلومتری با چشم غیر مسلح قابل مشاهده بود!

بعداز این آزمایش میتوان گفت مقامات غربی را ترس فرا گرفت و این اقدام شوروی با واکنشهای مختلف از سوی دول غربی روبرو شد. کارشناسان آمریکایی قدرت انفجار را ۵۷ مگاتن تخمین زده بودند که بعدها در سال ۱۹۹۱ توسط روسیه اعلام شد که قدرت بمب ۵۰ مگاتن بوده است.

نمونه‌های باقی‌مانده از روکش بمب در موزه تسلیحات هسته‌ای روسیه، ساروف (آرزاماس-۱۶)، و موزه تسلیحات هسته‌ای و مؤسسه تحقیقات فنی فیزیک روسیه، سنژینسک (چلیابینسک-۷۰)، نگهداری می‌شوند.

منبع:از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

اگر در نزدیکی شما بمب هسته‌ای منفجر شد، سوار خودرو نشوید!

بیگ بنگ: اگر در نزدیکی شما بمب هسته ای منفجر شود، اولین چیزی که می‌بینید سیلی از نور بسیار درخشان است، به حدی درخشان که شاید فکر کنید خورشیدی منفجر شده است. در حالی که کوری موقت به سراغتان آمده است، افق را نگاه می‌کنید و گوی آتشین نارنجی رنگی می‌بینید.

به گزارش بیگ بنگ، شعله‌های آتش در حال جوشش، در ستون بنفش رنگی از دود سیاه بالا می‌رود و تیره می‌شود، که به خودش تبدیل می‌شود. نمای پرسر و صدایشوک انفجار، که به شکل قارچ سمّی در می‌آید، در سراسر آن منطقه می‌شکافد- و احتمالا شما را بسیار متحیر می‌کند. تبریک! در این سناریوی فرضی شما فقط از انفجار هسته‌ای با خروجی انرژی تقریبا ۱۰ کیلوتن TNT جان سالم به در برده‌اید. این تقریبا ۶۶٪ از انرژی آزادشده به وسیله‌ی بمب اتمی است که در سال ۱۹۴۵ در ژاپن افتاد.

ممکن است این سناریو دور از ذهن به نظر برسد اما بیش از ۱۴۹۰۰ سلاح هسته‌ای در جهان وجود دارد و در حال حاضر سلاح‌های هسته‌ای از طبقه‌ی کیلوتنی (مانند همین موردی که الان توضیح دادیم)، به نفع سلاح‌های بزرگ‌تر توسعه یافته‌اند. در واقع، انفجار هسته‌ای ۱۰ کیلوتنی یا کمتر از آن به وسیله‌ی یک تروریست، اولین سناریو از ۱۵ سناریوی فاجعه‌باری است که دولت ایالات متحده برای آن برنامه‌ریزی کرده است. هیچکس نمی‌تواند شما را به دلیل وحشت پس از دیدن و سر و صدای انفجار هسته‌ای مقصر بداند. اما طبق گفته‌های بروک بودمیر، فیزیکدان بهداشت و کارشناس پرتو در آزمایشگاه ملّی لارنس لیورمور، چیزی وجود دارد که هرگز نباید آن را انجام دهید. بودیمر گفت: «سوار خودرو نشوید.» سعی نکنید رانندگی کنید و فکر نکنید که شیشه و فلز خودرو می‌تواند از شما محافظت کند.

چرا وسایل نقلیه و جان سالم به در بردن از انفجار هسته‌ای با هم همخوانی ندارند؟

اجتناب از رانندگی پس از انفجار هسته‌ای عاقلانه است زیرا خیابان‌ها احتمالا پر از رانندگان نامنظم، تصادف و آوار است. اما بودمیر می‌گوید دلیل مهم دیگری برای فرار از خودرو وجود دارد: تاثیر مهیب پس از انفجار هسته‌ای به نام باران رادیواکتیو. باران رادیواکتیو، ترکیب پیچیده‌ای از محصولات شکافت، یا رادیو ایزوتوپ، است که از شکاف اتم‌ها ایجاد می‌شود. بسیاری از محصولات شکافت به سرعت محو می شوند و اشعه گاما ساطع می‌کنند؛ اشعه‌ی گاما شکل نامرئی اما در عین حال بسیار پرانرژی از نور است. قرار گرفتن بیش از حد در معرض این پرتو در زمانی کوتاه می‌تواند به سلول‌های بدن و توانایی بدن در ثابت نگهداشتن خود، آسیب برساند- وضعیتی که بیماری تشعشع حاد نام دارد.

بودمیر می‌گوید: «بر سیستم ایمنی و توانایی شما برای مبارزه با عفونت‌ها نیز تاثیر می‌گذارد.» فقط مواد بسیار متراکم و غلیظ، مانند فوت‌های بسیاری از خاک یا اینچ‌هایی از سرب، می‌توانند به طور قابل اعتمادی باران رادیواکتیو را متوقف سازند. بودمیر افزود: «گوی آتشین حاصل از انفجار ۱۰ کیلوتنی بسیار گرم است، در واقع با سرعت زیادی تا بیش از ۱۰۰ مایل در ساعت در جو رشد می‌کند و بزرگ می‌شود. این محصولات شکافت با گرد و خاک و بقایایی که به وسیله‌ی گوی آتشین به داخل جو کشیده شده‌اند، ترکیب می‌شوند.»

محصولات شکافت پرتاب‌شده توسط گاما، که در شن و ماسه، خاک، سیمان، فلز و هر چیز دیگری در نزدیکی منطقه‌ی انفجار به دام افتاده‌اند، می‌توانند تا بیش از ۵ مایل (۸ کیلومتر) در هوا به پرواز درآیند. قسمت‌های بزرگتر دوباره به پایین می‌افتند، در حالی که ذرات سبک‌تر، قبل از اینکه در مناطق دور ببارند، می‌توانند به وسیله‌ی باد حمل شوند. بودمیر می‌گوید: «در نزدیکی محل انفجار، این ذرات ممکن است کمی بزرگتر از اندازه‌ی توپ گلف باشند اما در واقع چیزی که از آن صحبت می‌کنیم به اندازه‌ی ذرات نمک یا شن و ماسه است.»

این پرتوی گامای نافذ حاصل از آن ذرات است که باعث خطر است. که ما را به این مسئله بازمی‌گرداند که چرا خودرو محل وحشتناکی برای پناه گرفتن است. وی می‌گوید: «وسایل نقلیه‌ی مدرن از شیشه و فلزات بسیار سبک ساخته شده‌اند و هیچ حفاظتی ارائه نمی‌دهند. شما فقط دارید به جایی از جاده می‌روید که بنشینید [و منفجر شود]». بودمیر می‌گوید از مردم پرسید که پاسخ سریع و فوری آنها به انفجار هسته‌ای چه خواهد بود. جواب آنها آرامش‌بخش نبود.

وی می‌گوید: «در واقع بسیاری از مردم همین نظر را داشتند- و شاید نظر و عقیده‌ی هالیوودی باشد- ” اوه، اگر ابر قارچی را ببینم، می‌پرم توی ماشین و سعی می‌کنم به خارج از شهر فرار کنم.» وی می‌گوید با این حال، باران رادیواکتیو به وسیله‌ی بادهای در ارتفاع بالا که «اغلب ۱۰۰ مایل در ساعت می‌روند و اغلب هم‌ مسیر با بادهای زمینی نیستند»، حمل می‌شود. «بنابراین اینکه بتوانید مطمئن شوید که باران رادیواکتیو به کجا می‌‌رود و از آن پیشی بگیرید، … بسیار بعید است.»

به جای رانندگی باید چه کار کنید؟

بودمیر می‌گوید بهترین کار برای زنده ماندن بعد از انفجار هسته‌ای این است که با سرعت هرچه ممکن به نوعی «ساختمان قوی» بروید و در آنجا بمانید. وی از طرفداران شعار «برو داخل، در آنجا بمان، آگاه باش» است. وی می‌گوید: «به داخل بروید… و به مرکز ساختمان بروید. اگر به مناطق زیرزمینی دسترسی دارید، رفتن به زیرزمین خوب است. ۱۲ تا ۲۴ ساعت در آنجا بمانید.» دلیل منتظر ماندن این است که گاما و سایر پرتوهایی که پس از انفجار هسته‌ای به صورت رادیوایزوتوپ‌های«داغ» به طور نمایی سقوط می‌کنند، به شکل اتم‌های ثابت‌تر تبدیل می‌شوند و تنزل می‌یابند و خطر کمتری را به وجود می‌آورند.

این به آرامی منطقه‌ی باران رادیواکتیو خطرناک- منطقه‌ای که در آن بادهای در ارتفاع بالا، محصولات شکافت را رها می‌کنند، را کوچک می‌کند. با این حال مطالعه‌ی جدیدی بیان کرده که به جای ماندن، حرکت کنید تا پناهگاه قوی‌تر یا زیرزمینی را پیدا کنید؛ که اگر آن تنها ساختمان آن طراف، شل و ول باشد، ایده‌ی بدی به نظر نمی‌رسد. در نهایت، آگاه باشید.

وی می‌گوید: «سعی کنید از هرگونه ابزار ارتباطی که دارید استفاده کنید.» وی افزود که رادیوی دستی شیء مناسبی است که در خانه و محل کار داشته باشید زیرا علاوه بر راهنمایی‌های اخبار، ارائه‌دهندگان اورژانس هم ابر باران رادیواکتیو را دنبال می‌کنند و سعی می‌کنند اعلام کنند که مناطق امن برای فرار کجا است. بودمیر می‌گوید در قانون «نه به خوردو» فقط یک استثنا وجود دارد: اگر با خودروی خود در گاراژ پارکینگ هستید، بتن می‌تواند به عنوان پناهگاه عمل کند. در این صورت، باید در آنجا بمانید و به رادیوی داخل خودروی خود گوش دهید. وی می‌گوید اگر بعد از انفجار هسته‌ای مردم از این دستورالعمل‌ها پیروی کنند، صدها هزار نفر می‌توانند زندگی خود را نجات دهند.

ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: businessinsider.com

عواقب جنگ هسته ای

مرگ در اثر آلودگی رادیواکتیو یعنی مرگ و میری بیشتر از مرگ و میر کل جنگ جهانی اول

 

دونالد ترامپ کره شمالی را به چنان حمله سخت و آتشینی تهدید کرده که جهان تاکنون به خود ندیده‌است،‌ و این تهدید آشکار به استفاده از قدرتمند‌ترین سلاح های کشتار جمعی آمریکا علیه کره اشاره دارد.

 

براساس گزارش ساینس الرت، بسیاری از متخصصان تحلیل‌گر دفاعی باور دارند خطر یک تقابل هسته ای در اروپا شبه قاره‌ هند در سال‌های اخیر افزایش یافته است.

 

از سویی دیگر به تازگی 122 کشور عهدنامه سازمان ملل متحد درباره منع سلاح های اتمی را در نیویورک امضا کرده اند، این معاهده بازدارنده استفاده از سلاح های اتمی را علیه دیگر کشورها ممنوع می کند و می تواند اولین قدم در مسیر احیای تلاش ها برای خلع سلاح اتمی باشد.

 

حامیان این معاهده معتقدند حتی جنگ هسته ای بسیار کوچک و منطقه ای می تواند فاجعه و بحران انسانی جهانی به بار آورد اما از سویی دیگر گروهی از محققان معتقدند عوارض این سلاح‌ها چنان که گفته می شود فجیع و شدید نخواهد بود.

 

اما نتایج تحقیقی جدید نشان می‌دهد کوچک ترین درگیری های هسته‌ای می تواند براشرایط اقلیمی و آب و هوایی زمین تاثیری مخرب به جا بگذارد. بیشترین مطالعه روی سناریوی جنگ هسته‌ای میان هند و پاکستان صورت گرفته است در شرایطی که 100 کلاهک هسته‌ای که به نسبت مقیاس‌های امروزی تعدادی ناچیز است، در مناطق شهری منفجر خواهند شد. بسیاری از متخصصان اعتقاد دارند این سناریو به دلیل درگیری های موجود میان دو کشور و وجود 220 کلاهک هسته ای در این دو منطقه، امکان پذیر است.

 

پیش بینی های انجام شده از وقوع چنین سناریویی از مرگ 20 میلیون انسان در عرض یک هفته خبر می دهند، مرگ در اثر آلودگی مستقیم رادیواکتیو و این یعنی مرگ و میری بیشتر از مرگ و میر کل جنگ جهانی اول.

 

اما انفجارهای هسته ای می توانند مناطق بسیار وسیعی را نیز به آتش بکشند و این باعث تزریق حجم کلانی از ذرات معلق و خاکستر به اتمسفر زمین خواهد شد. در سناریوی هندوستان-پاکستان، 6.5 میلیون تن خاکستر به اتمسفر زمین خواهد رفت و مسیر نور خورشید به زمین را مسدود خواهد کرد و به این شکل دمای سطحی سیاره افت خواهد کرد، افتی که می تواند برای بیش از یک دهه ادامه داشته باشد.

 

خسارت های زمینی چنین جنگی می تواند به زنجیره غذایی جهانی آسیبی جبران ناپذیر وارد کند. براساس یک مطالعه علمی، درصورت وقوع چنین سناریویی میزان تولید ذرت آمریکا طی 10 سال پس از جنگ 12 درصد کاسته خواهد شد. در چین نیز میزان تولید برنج 17 درصد و میزان تولید ذرت 16 درصد کاهش خواهد یافت.

 

با درنظر گرفتن اینکه ذخایر غلات جهان کمتر از 100 روز از مصرف جهانی را تامین می کنند، در صورت کاهش میزان تولید بیش از دو میلیارد انسان در آستانه قحطی و گرسنگی قرار خواهند گرفت.

 

اگر چه جنگ هسته‌ای احتمالی میان آمریکا و کره شمالی، به دلیل محدودیت کلاهک های کره شمالی، جنگی کوچکتر خواهد بود، اما همچنان می‌تواند به مرگ انسان هایی بسیاری بیانجامد و خسارت های زمینی و اقلیمی ناشی از آن برای سال ها سلامت انسان ها را تحت تاثیر قرار خواهند داد.

 

سناریوی جنگ هسته‌ای میان آمریکا و روسیه فاجعه بارتر از دیگر سناریو‌ها است. زیرا بیشتر سلاح های هسته ای روسی و آمریکایی 10 تا 50 برابر قدرتمند‌تر از بمبی هستند که هیروشیما را به نابودی کشاند.

 

درصورت وقوع چنین نبردی 150 میلیون تن خاکستر به اتمسفر زمین تزریق خواهد شد و چنین حجم خاکستری می‌تواند دمای زمین را هشت درجه کاهش دهد و آغازگر زمستانی هسته ای شود، فصلی که در آن تولید غذا متوقف شده و اکثیرت نسل بشر با گرسنگی دست و پنجه نرم خواهند کرد.

 

منبع : hamshahrionline.ir

ویدیو نفجار بمب هیدروژنی

 

دریافت
مدت زمان: 37 ثانیه 

همجوشی هسته ای- دانشنامه رشد

مقدمه

از دیرباز آرزوی بشر دستیابی به منبعی از انرژی بوده که علاوه بر آنکه بتواند مدت مدیدی از آن استفاده کند، تولید پسماندهای خطرناک نیز در پی نداشته باشد. اکنون در هزاره سوم میلادی این آرزوی به ظاهر دست نیافتنی کم کم به واقعیت می‌پیوندد. اکنون بشر خود را آماده می‌کند تا با ساخت اولین رآکتور گرما هسته‌ای (همجوشی هسته‌ای) آرزوی نیاکان خود را تحقق بخشد. سوختی پاک و ارزان به نام هیدروژن انرژی تولیدی سرشار و پسماندی بسیار پاک به نامهلیوم. اکنون به واکنشهای گرما هسته‌ای و راهکارهای استفاده از آن می‌پردازیم. 

خورشید و ستارگان

سالهاست که دانشمندان واکنشی را که در خورشید و ستارگان رخ داده و در آن انرژی تولید می‌کند کشف کرده‌اند. این واکنش عبارت است از ترکیب (برخورد) هسته‌های چهار اتم هیدروژن معمولی و تولید یک هسته اتم هلیوم. اما مشکلی سر راه این نظریه است. بالاترین دمایی که در خورشید وجود دارد مربوط به مرکز آن است که برابر 15ضرب در 10 به توان 6 می‌باشد. در حالی که در ستارگان بزرگتر این دما به 20 ضرب در ده به توان 6 می‌رسد. به همین خاطر تصور بر این است که آن واکنش معروف ترکیب چهار اتم هیدروژن معمولی و تولید یک اتم هلیوم در سایر ستارگان بزرگ نیست که باعث تولید انرژی می‌شود.

بلکه احتمالا چرخه کربن در آنها به کمک آمده و کوره آنها را روشن نگه می‌دارد. منظور از چرخه کربن آن چرخه‌ای نیست که روی زمین اتفاق می‌افتد، بلکه به این صورت است که ابتدا یک اتم هیدروژن معمولی با یک اتم ¹²C ترکیب می‌شود (همجوشی) و یک اتم ¹³N به همراه یک واحد پرتو گاما را آزاد می کند. بعد این اتم با یک واپاشی به یک اتم ¹³C به علاوه یک پوزیترون و یک نوترینو تبدیل می‌شود. بعد این ¹³C دوباره با یک اتم هیدروژن ترکیب می‌شود و ¹⁴N و یک واحد گاما حاصل می‌شود.

دوباره در اثر ترکیب این نیتروژن با یک هیدروژن معمولی اتم ¹⁵O و یک واحد گاما تولید می‌شود و ¹²C واپاشی کرده و ¹⁵N به علاوه یک پوزیترون و یک نوترینو را بوجود می‌آورد. و دست آخر با ترکیب ¹⁵N با یک هیدروژن معمولی ¹²C به علاوه یک اتم هلیوم بدست می‌آید. 

دیدید که در این چرخه ¹²C نه مصرف شد و نه بوجود آمد، بلکه فقط نقش کاتالیزگر را داشت. این واکنشها به ترتیب و پشت سر هم انجام می‌شوند. و واکنش اصلی همان تبدیل چهار اتم هیدروژن به یک اتم هلیوم است. مزیت چرخه کربن این است که سرعت کار را خیلی بالا می‌برد. ولی اشکالی که دارد این است که در دمای حد اقل20 ضرب در ده به توان 6 شروع می‌شود. بنابراین احتمال زیادی می‌رود که در ستاره‌های بزرگتر چرخه کربن باعث تولید انرژی می‌شود. 

محصور سازی

یک تعریف ساده و پایه‌ای از همجوشی عبارت است از فرو رفتن هسته‌های چند اتم سبکتر و تشکیل یک هسته سنگین‌تر. مثلا واکنش کلی همجوشی که در خورشید رخ می‌دهد عبارت است از برخورد هسته‌های چهار اتم هیدروژن و تبدیل آنها به یک اتم هلیوم. تا اینجا ساده به نظر می‌رسد، ولی مشکلی اساسی سر راه است می‌دانید هسته از ذرات ریزی تشکیل شده است که پروتون و نوترون جزء لاینفک آن هستند. نوترون بدون بار و پروتون با بار مثبت که سایر بارهای مثبت را به شدت از خود می‌راند. مشکل مشخص شد؟ بله … اگر پروتونها (هسته‌های هیدروژن) یکدیگر را دفع می‌کنند، چگونه می‌توان آنها را در همجوشی شرکت داد؟

همانطور که حدس زدید راه حل اساسی آن است که به این پروتونها آن قدر انرژی بدهیم که انرژی جنبشی آنها بیشتر از نیروی دافعه کولنی آنها شود و پروتونها بتوانند به اندازه کافی به هم نزدیک شوند. حال چگونه این انرژی جنبشی را تولید کنیم؟ گرما راه حل خوبی است. در اثر افزایش دما جنب و جوش و به عبارت دیگر انرژی جنبشی ذرات بیشتر و بیشتر می‌شود، بطوری که تعداد برخوردها و شدت آنها بیشتر و بیشتر می‌شود. به نظر شما آیا دیگر مشکلی وجود ندارد؟ خیر ، مسئله اساسیتری سر راه است.

یک سماور پر از آب را تصور کنید. وقتی سماور را روشن می‌کنید با این کار به آب درون سماور گرما می‌دهید (انرژی منتقل می‌کنید). در اثر این انتقال انرژی دمای آب رفته رفته بالاتر می‌رود و به عبارتی جنب و جوش مولکولهای آب زیاد می‌شود. در این حالت بین مولکولهای آب برخوردهایی پدید می‌آید. هر مولکول که از شعله (یا المنت یا هر چیز دیگری) مقداری انرژی دریافت کرده است آنقدر جنب و جوش می‌کند تا بالاخره (به علت محدود بودن محیط سماور و آب) انرژی خود را به دیگری بدهد. مولکول بعدی نیز به نوبه خود همین عمل را انجام می‌دهد. بدین ترتیب رفته رفته انرژی منبع گرما در تمام آب پخش می‌شود و دمای آب بالا می‌رود. آیا وقتی بدنه سماور را لمس می‌کنیم هیچ گرمایی حس نمی کنیم؟ …بله حس می کنیم.

دلیلش هم برخورد مولکولهای پر انرژی آب با بدنه سماور و انتقال انرژی خود به آن. هدف ما از روشن کردن سماور گرم کردن آب بود نه سماور. امیدوارم تا اینجا پاسخ اولین مشکل اساسی بر سر راه همجوشی را دریافت کرده باشید. بله اگر اگر با صرف هزینه و زحمت بالا سوخت را به دمایی معادل میلیونها درجه کلوینبرسانیم آیا این اتمها آنقدر صبر خواهند کرد تا با دیگر اتمها وارد واکنش شوند یا در اولین فرصت انرژی بالای خود را به دیواره داده و آن را نابود می‌کند؟ بنابراین نیاز به محصور سازی داریم، یعنی باید به طریقی اجازه ندهیم که این گرما به دیواره منتقل شود. 

رسیدن به دمای بالا

شروع واکنش همجوشی به دمای بسیار بالایی نیازمند است. درست است که دمای پانزده میلیون درجه دمای بسیار بالایی است و تصور بوجود آوردنش روی زمین مشکل و کمی هم وحشتناک می‌باشد، ولی معمولا در زندگی روزمره دور و برمان دماهای خیلی بالایی وجود دارند و ما از آنها غافلیم. مثلا وقتی در اثر اتصالی سیمهای برق داخل جعبه تقسیم می‌سوزد و شما صدای جرقه آنرا می‌شنوید و پس از بررسی متوجه می‌شوید که کاملا ذوب شده فقط بخاطر دمای وحشتناکی بوده که آن داخل بوجود آمده. این دما به حدود سی - چهل هزار درجه کلوین می‌رسد.

البته این دما برای همجوشی حکم طفل نی سواری را دارد. یا اینکه می‌توانیم با استفاده از ولتاژهای بسیار بالا قوسهای الکتریکی را از درون لوله‌های موئین عبور بدهیم. به این ترتیب دمای هوای داخل لوله که اکنون به پلاسما تبدیل شده به نزدیک چند میلیون درجه می‌رسد (که باز هم برای همجوشی کم است). یکی از بهترین راهها استفاده از لیزر است. می‌دانید که لیزرهایی با توانهای بسیار بالا ساخته شده‌اند. مثلا نوعی از لیزر به نام لیزر نوا (NOVA) می‌تواند در مدت کوتاهی انرژی معادل ده به توان پنج ژول تولید کند.

اما باز هم در کنار هر مزیت معایبی هست. مثلا این لیزر تبعا انرژی زیادی مصرف می‌کند که حتی با صرف نظر از آن مشکل دیگری هست که می‌گوید، اگر انرژی تولیدی لیزر در آن مدت کوتاه باید تحویل داده بشود پس برای برقرار ماندن معیار لاوسن (حالا که مدت زمان محصور سازی پایین آمده) باید چگالی بالاتر برود. که در این مورد از تراکم و چگالی جامد هم بالاتر می‌رود. 

انواع واکنشها

برای بهینه سازی کار رآکتورهای همجوشی و افزایش توان خروجی آنها راههای متعددی وجود دارد. یکی از این راهها انتخاب نوع واکنشی است که قرار است در رآکتور انجام بشود. واکنش زیر نوعی از واکنش همجوشی به صورتی است که در آن دو هسته سبک با یکدیگر واکنش داده و یک هسته سنگین‌تر را بوجود می‌آورند. یعنی حاصل ترکیب دو هسته دوتریم و تولید یک هسته ترتیم به علاوه یک هسته هیدروژن معمولی است. این واکنش انرژی ده می‌باشد. چون تفاوت انرژی بستگی هسته سنگین‌تر و هسته‌های سبکتر مقداری منفی است.

در این واکنش مقدار انرژی تولیدی برابر MeV4 می‌باشد. قبلا گفته شد که باید برای انجام همجوشی هسته‌ها به اندازه کافی به هم نزدیک بشوند. این مقدار کافی حدودا معادل 3 fm می‌باشد. چون در این فاصله‌ها انرژی پتانسیل الکتروستاتیکی دو دوترون در حدود MeV 0.5 هست پس می‌توانیم با این مقدار انرژی دادن به یکی از دوترونها دافعه کولنی بین دوترونها شکسته و واکنش را شروع کنیم که بعد از انجام مقدار MeV 4.5 تولید می شود (MeV 0.5 انرژی جنبشی به علاوه 4 MeV انرژی آزاد شده). 

زنجیره پروتون_پروتون
پروتونها جهت تشکیل اتمهای هلیوم پیچیده‌تر
تصادم می‌کنند و گداخته می‌شوند. در این فرآیند
آنها ذراتی پر انرژی نظیر نوترینو ،
پوزیترون و فوترون آزاد می‌کنند.

می‌توانیم رآکتور خود را طوری طراحی کنیم که دور دیواره بیرونی آن لیتیوم مایع تحت فشار جریان داشته باشد. این لیتیوم مایع گرمای تولیدی اضافی را از واکنش گرفته و به آب منتقل می‌کند و با تبدیل آن به بخار باعث می‌شود که توربین و ژنراتور به حرکت در آیند و برق تولید بشود. 

اما چرا لیتیم؟

قبلا دیدید که مقرون به صرفه ترین واکنش در راکتور همجوشی واکنش دوتریم - ترتیم است. در این واکنش دیدید که یک نوترون پر انرژی تولید می‌شد. این مسأله یعنی نوترون زایی می‌تواند سبب تضعیف بخشهایی از رآکتور شود. از طرفی برای محیط زیست و مخصوصا سلامتی کسانی که در اطراف رآکتور فعالیت می‌کنند بسیار مضر است. اما اگر لیتیوم را به عنوان خنک کننده داشته باشیم این جریان لیتیم همچنین نقش مهم کند کنندگی را بازی خواهد کرد. به این صورت که با نوترون اضافی تولید شده در واکنش ترکیب شده و سوخت گران قیمت و بسیار کمیاب رآکتور رو که همان تریتیوم است تولید می‌کند. واکنش دقیق آن به شکل زیر است. البته در این مورد باید ضخامت لیتیوم مایع در جریان حداقل یک متر باشد. 

مباحث مرتبط با عنوان

• انرژی هسته‌ای
• انرژی همبستگی اتم
• بمب هسته‌ای
• راکتور هسته‌ای
• واکنشهای هسته‌ای