خورشید مصنوعی: روش جدید می‌تواند چالش‌های کلیدی هم‌جوشی هسته‌ای را رفع کند
افزایش تقاضا برای انرژی پاک و فراوان، دانشمندان را وادار کرده تا راهی بیابند که نیازهای انرژی جهان را تأمین کند. به این ترتیب، دانشمندان تلاش‌های جدی‌ای برای تکرار واکنش‌های هم‌جوشی خورشید انجام داده‌اند. اگر این روش پیچیده به‌طور موفقیت‌آمیز در زمین مهار شود، می‌تواند تقاضای انرژی فراوان و پایدار را تأمین کند.
با این حال، چالش‌های فنی زیادی که با واکنش‌های هم‌جوشی همراه هستند، همچنان وجود داشته و پیشرفت برنامه‌های شبیه‌سازی خورشید مصنوعی را به تأخیر می‌اندازد.
در این حوزه، آزمایشات انرژی هم‌جوشی اینرسی تمرکز اصلی محققان بوده است. چنین آزمایشاتی به دنبال ایجاد شرایط لازم برای هم‌جوشی از طریق فشرده‌سازی یک پلت سوختی به تراکم‌های بسیار بالا بوده است.
سوخت هم‌جوشی باید در یک پیکربندی بسیار دقیق نگهداری شود
برای آزمایشات انرژی هم‌جوشی اینرسی، سوخت باید در یک پیکربندی بسیار دقیق نگهداری شود و یکی از مواد امیدوارکننده برای دستیابی به این هدف، نوعی فوم پرروز به نام نانو فوم است، بر اساس گزارش‌ها.
با این حال، درک عملکرد این نانو فوم‌ها در چنین آزمایشاتی چالش‌برانگیز است، زیرا تکنیک‌های موجود یا ساختارهای ظریف را نابود می‌کنند یا وضوح لازم برای بررسی دقیق آن‌ها را ندارند. بر اساس گزارش مجله نانو ، اکنون یک تکنیک تصویربرداری پرتوی X نوآورانه انتظار می‌رود به این مسائل پاسخ دهد.
تکنیک جدید پرتوی X تصاویری با تحلیل الگوهای فوتون‌ها ایجاد می‌کند
بر اساس روش تصویربرداری به نام پتیوگرافی، این تکنیک شامل ایجاد تصاویر با تحلیل الگوهای فوتون‌های پراکنده شده از یک نمونه است.
به گفته گزارش، این تکنیک به محققان امکان داده تا ساختار نانویی سه‌بعدی یک فوم مسی را با دقت بی‌سابقه‌ای مرتبط با آزمایشات هم‌جوشی حل کنند.
تکنیک حجمی ۳D با لیزر الکترون آزاد اندازه‌گیری بی‌سابقه‌ای است
"این نوع تکنیک حجمی ۳D با لیزر الکترون آزاد اندازه‌گیری بی‌سابقه‌ای است"، گفت آدرا کار، دانشمند تحقیقات در آزمایشگاه ملی لاس آلاموس و نویسنده اصلی این کار که در مجله نانو لترز در ۱ اوت منتشر شد.
توانایی بازسازی نمونه اصلی با وضوح نانویی، این روش به‌طور مؤثر تصویری دقیق از ساختار داخلی فوم ایجاد می‌کند. توانایی چرخش نمونه‌ها در هنگام تصویربرداری درک بیشتری از معماری سه‌بعدی فوم فراهم می‌کند.
تکنیک از همگونی و درخشندگی لیزر الکترون آزاد پرتوی X بهره می‌برد
آریانا گلیسن، دانشمند ارشد در آزمایشگاه ملی شتابدهنده SLAC، بیان کرد که این تکنیک جدید بهره‌برداری می‌کند از همگونی و درخشندگی لیزر الکترون آزاد پرتوی X. "ما توانستیم فوم را به نحوی بررسی کنیم که تعداد کمی از روش‌های دیگر می‌توانند به آن دست یابند."
تصاویری که ایجاد شده نشان دادند که فوم مسی به اندازه‌ای که انتظار می‌رفت یکنوا نیست. بسیاری از پوسته‌های نازک فوم تغییر شکل داده، ترکیب شده یا باز شده بودند - تغییراتی که می‌تواند عملکرد آن‌ها در آزمایشات هم‌بستگی اینرسی را تحت تأثیر قرار دهد.
چنین اطلاعاتی می‌تواند برای بهینه‌سازی روش‌های ساخت فوم و مناسب‌سازی این مواد برای آزمایشات هم‌جوشی استفاده شود، به گفته آزمایشگاه ملی شتابدهنده .
یافته‌ها می‌تواند به توسعه انرژی هم‌جوشی کمک کند
یافته‌ها می‌تواند به توسعه انرژی هم‌جوشی کمک کند، واکنشی که خورشید و دیگر ستارگان را قدرت می‌بخشد. در این فرآیند، دو هسته سبک با هم ترکیب می‌شوند تا یک هسته سنگین‌تر تشکیل دهند. این فرآیند انرژی آزاد می‌کند زیرا کل جرم هسته تنها کمتر از جرم دو هسته اولیه است. جرم باقی‌مانده به انرژی تبدیل می‌شود.
هم‌جوشی می‌تواند شامل عناصر مختلف در جدول تناوبی باشد. با این حال، محققانی که بر روی کاربردهای انرژی هم‌جوشی کار می‌کنند به‌ویژه به هم‌جوشی دوتریوم-تریتیوم (DT) علاقه‌مند هستند. به طور ویژه، هم‌جوشی DT یک نوترون و یک هسته هلیوم تولید می‌کند.
همچنین انرژی بسیار بیشتری از بیشتر هم‌جوشی‌ها آزاد می‌کند. در یک نیروگاه هم‌جوشی آینده‌نگر مانند توکاماک یا استلاتر، نوترون‌ها از واکنش‌های DT قدرت تولید خواهند کرد. محققان بر روی واکنش‌های DT تمرکز می‌کنند هم به این دلیل که مقدار زیادی انرژی تولید می‌کنند و هم به این دلیل که در دماهای پایین‌تر از دیگر عناصر رخ می‌دهند، بر اساس گزارش وزارت انرژی آمریکا .
