מדענים אמריקאים הצליחו שוב בהיתוך גרעיני

לפני כשמונה חודשים, מדענים במעבדה במימון ממשלת ארה"ב משוכפל התהליך שמניע כוכבים - היתוך גרעיני - ויצר יותר אנרגיה ממה שהם הכניסו. כעת, פיזיקאים ומהנדסים באותו מתקן, מתקן ההצתה הלאומי (NIF) בלורנס בצפון קליפורניה נראה כי המעבדה הלאומית של ליברמור יצרה בהצלחה ניסוי היתוך שצובר אנרגיה בפעם השנייה.

ההישג האחרון של NIF הוא צעד קרוב יותר - הצעד השני בדרך ארוכה מאוד - לחלום של היתוך לספק לעולם אנרגיה נקייה ושופעת. יש עוד דרך ארוכה לפני שתחנת כוח היתוך תיפתח בעיר שלך. אבל מדענים אופטימיים.

"זה מצביע על כך שהמדענים ב[NIF] ומשתפי הפעולה שלהם מבינים את מה שקרה בדצמבר מספיק טוב כדי שהם הצליחו לגרום לזה לקרות שוב", אומר ג'ון פסלי, מדען היתוך מאוניברסיטת יורק בבריטניה שלא היה חלק מהניסוי הזה.

NIF סירבה להגיב, וציינה כי מדעני המתקן טרם הציגו רשמית את תוצאותיהם. עד שזה יקרה, יש הרבה שלא נדע על הפרטים של הניסוי, שהתרחש ב-30 ביולי.

ישנן מספר דרכים להשגת היתוך, ו-NIF עובד עם אחת, הנקראת היתוך אינרציאלי (ICF). במערך של NIF, קרן לייזר בעלת עוצמה גבוהה מתפצלת ל-192 קרניים קטנות יותר, ומקלחת קפסולה שמדענים מכנים הולרום. בתוך קירות ה-hohlraum, המטח הזה מוליד קרני רנטגן שמתנגשות לתוך המילוי של הקפסולה: גלולה של דאוטריום וטריטיום, סוחטים אותו במיוחד בטמפרטורות ולחצים עזים יותר משל השמש, ומתחילים היתוך.

המטרה של כל העבודה הזו היא לעבור את נקודת האיזון וליצור יותר אנרגיה ממה שהלייזר מכניס: הישג שמדעני היתוך קוראים לו רווח. בניסוי של דצמבר, 2.05 מגה-ג'אול של קרני לייזר העלו 3.15 מגה-ג'אול של אנרגיית היתוך. לא נדע בוודאות עד ש-NIF תפרסם את הנתונים שלה, אבל מקורות ללא שם סיפר הפייננשל טיימס שההצלחה השנייה הזו יצרה רווח גדול עוד יותר.

[קָשׁוּר: היתוך קר עושה קאמבק מדעי]

בנוסף, הניסוי של דצמבר השיג חימום עצמי: מצב שבו תגובת ההיתוך הפעילה את עצמה, כמו אש שאינה זקוקה עוד להדלקה. מדענים רבים חושבים שחימום עצמי הוא תנאי מוקדם לייצור כוח ב-ICF. מדענים מבחוץ משערים שהניסוי החדש של NIF השיג גם חימום עצמי.

"חלק ברור מהתהליך המדעי הוא שאתה מקבל את אותה תוצאה", אומר דניס ווייט, מדען היתוך ב-MIT שגם לא היה מעורב במחקר ה-NIF. "כמובן, זה מאוד מעודד."

זה לא הישג של מה בכך. ניסויי ICF ידועים לשמצה עדינים. שינויים עדינים מאוד בזוויות הלייזרים, בצורות ההולרום והגלולה, ובכל אחד מעשרות גורמים אחרים יכולים לשנות באופן דרסטי את הפלט. NIF בדצמבר בקושי שרטה את פני השטח של רווח היתוך, וברור ששינויים זעירים היו ההבדל בין מעבר איזון לבין לא.

"אנחנו גם חוזרים על דברים, לא רק כדי לראות אם הם חוזרים, אלא גם כדי לראות את הרגישויות", אומר ווייט. "לראות את השונות ואת ההבדלים בין ניסוי לניסוי זה ממש מרגש."

מאז שנות ה-50 מדעני היתוך ניסו להשיג את מה שצוות NIF עשה, פעמיים, בשנה האחרונה. אבל המטרה ארוכת הטווח היא להפוך את הגיחות הניסיוניות הללו לאנרגיה נקייה, זולה ושופעת עבור אנשי העולם. המרת אבן הדרך הזו לתחנת כוח היא מסע אחר לגמרי, והוא רק התחיל. אם יצירת רווח במעבדה היא כמו ללמוד להדליק אש, אז השימוש בה לייצור חשמל הוא כמו בניית מנוע קיטור.

"הייתי רוצה לראות אותם מעבירים בהדרגה חלק מהפוקוס שלהם מהפגנת הצתה ורווח לכיוון חקירה של תכנוני מטרות שקרובים יותר לאלה שעשויים להיות מועסקים בכור כוח היתוך", פאסלי אומר.

[קָשׁוּר: מיקרוסופט חושבת שהסטארט-אפ הזה יכול לספק היתוך גרעיני עד 2028]

כדי לבנות תחנת כוח בת קיימא, NIF תצטרך להראות רווח גדול יותר. הניסוי בדצמבר יצר בערך פי 1.5 אנרגיה ממה שהכניסו מדעני ה-NIF. גם אם הניסוי של יולי יצר פי שניים או שלושה יותר אנרגיה, NIF לא היה מתקרב לרווח שמדעני היתוך חושבים שהוא הכרחי לתחנת כוח בת קיימא: פי 100.

רווח בסדר גודל כזה יהפוך את ההיתוך לתוספת בת קיימא לרשת החשמל הגדולה יותר. קשה להמעיט בחשיבות ההישג של NIF, אבל המתקן למעשה לא ייצר יותר אנרגיה ממה שלקח מהעולם החיצון. כדי להפעיל את הלייזר שיצר את אותם 3.15 מגה-ג'אול, המכשיר נזקק ל-300 מגה-ג'אול מהרשת של קליפורניה.

NIF הוא לא באמת המקום האופטימלי להשלים את המסע הזה, בין היתר בגלל זה נבנה לשמור על מאגר הנשק הגרעיני של ארה"ב ולא יכול להתמקד בהיתוך כל הזמן. אבל לעת עתה, NIF כנראה תמשיך לנסות ולהריץ יותר ויותר צילומי לייזר. ומדענים יכולים להשוות את התוצאות עם סימולציות כדי להבין מה קורה מתחת לפני השטח.

"מה שאנחנו מניחים שהולך לקרות עכשיו הוא שנקבל עשרות [ריצות], ואנחנו באמת נלמד הרבה", אומר Whyte.