زومیت/ پژوهشگران با بازنگری در آزمایشی جنجالی که در گذشته بی‌اعتبار اعلام شده بود، روشی نو برای بهبود فرآیند همجوشی ارائه کرده‌اند.

در سال ۱۹۸۹، آزمایشی خبرساز شد که ادعا می‌کرد می‌توان همجوشی هسته‌ای را در دمای اتاق انجام داد. آزمایش مذکور به «همجوشی سرد» معروف شد و امید به دستیابی سریع به منبعی پاک و فراوان از انرژی را برانگیخت، اما خیلی زود مشخص شد نتایج آن قابل تکرار نیست و فرضیه کنار گذاشته شد. اکنون پژوهشگران با رویکردی متفاوت و مطمئن‌تر، تلاش می‌کنند از این ایده برای بهبود فناوری همجوشی بهره بگیرند.

همجوشی فرآیندی است که در آن هسته‌های اتمی سبک تحت فشار و دمای بسیار بالا به هم پیوند می‌خورند و هسته‌ای سنگین‌تر را تشکیل می‌دهند؛ یعنی همان فرایندی که در خورشید و ستاره‌ها رخ می‌دهد و موجب انتشار انرژی بسیار زیاد می‌شود.

بازسازی همجوشی روی زمین برای تولید انرژی، از دهه‌ها پیش دانشمندان را به چالش کشیده است. از دهه ۱۹۵۰ تاکنون بارها طرح ساخت نیروگاه‌های همجوشی مطرح شده، اما هنوز هیچ رآکتوری ساخته نشده که انرژی تولیدی آن در مقایسه با انرژی مصرفی‌اش بیشتر باشد.

آن‌طور که نیوساینتیست می‌نویسد، در سال ۱۹۸۹ دو شیمیدان به نام‌های استنلی پونز و مارتین فلایشمن در دانشگاه یوتا ادعا کردند توانسته‌اند در دمای اتاق همجوشی هسته‌ای انجام دهند. آن‌ها میله‌ای فلزی از جنس پالادیم را در آب سنگین (آب دارای دوتریوم) قرار دادند و با جریان الکتریکی تحریک کردند. به گفته‌ی آن‌ها، دستگاه حرارتی بیشتر از حد انتظار تولید می‌کرد و همین امر به عنوان نشانه‌ای از وقوع همجوشی تعبیر شد.

رآکتور همجوشی هسته‌ای تاندربرد که توسط پژوهشگران دانشگاه بریتیش کلمبیا طراحی و ساخته شده است.

خبر موفقیت در انجام همجوشی هسته‌ای در دمای اتاق، توجه جهانی را جلب کرد؛ زیرا نوید انرژی پاک، ارزان و آسان را می‌داد. اما گروه‌های پژوهشی در سراسر دنیا نتوانستند همان گرمای اضافی تولیدشده را تکرار کنند. درنتیجه، تا پایان آن سال، همجوشی سرد به‌عنوان خطای بزرگ علمی کنار گذاشته شد.

به تازگی، گروهی از دانشمندان به رهبری کرتیس برلینگوت در دانشگاه بریتیش کلمبیای کانادا، دستگاهی ساخته‌اند که از پژوهش پونز و فلایشمن الهام گرفته شده، اما اساساً با آن متفاوت است.

برلینگوت می‌گوید: «همجوشی سرد در سال ۱۹۸۹ رد شد؛ زیرا ادعاهای آن تکرارپذیر نبودند. آنچه ما ساخته‌ایم آزمایشی تکرارشدنی است که دیگران می‌توانند آن را تأیید کنند. ما در کار خود ادعای هیچ معجزه انرژی نداریم. صرفاً داده‌های معتبری را برای پیشرفت علم و در دسترس‌تر و بین‌رشته‌ای‌کردن همجوشی ارائه می‌دهیم.»

پژوهشگران مانند آزمایش اصلی همجوشی سرد، از دوتریوم (ایزوتوپ هیدروژن دارای یک نوترون) و پالادیم استفاده کردند. رآکتور آن‌ها به نام تاندربرد (Thunderbird) از پرتویی پرانرژی از هسته‌های دوتریم تشکیل شده است که به الکترود پالادیم شلیک می‌شود. پالادیم این دوتریوم‌ها را جذب می‌کند و برخورد بیشتر پرتوها با آن باعث همجوشی و آزادشدن نوترون می‌شود. نرخ تولید نوترون درطول ۳۰ دقیقه‌ی ابتدایی آزمایش بالا می‌رود و سپس کاهش می‌یابد که نشانه‌ای از اشباع پالادیم با دوتریوم است.

پژوهشگران برای افزایش بیشتر همجوشی، از سلول الکترولیتی حاوی آب سنگین استفاده کردند. با عبور جریان برق، آب سنگین به اکسیژن و دوتریوم شکسته می‌شود و دوتریومِ آزادشده باز هم در پالادیم ذخیره می‌شود. این کار نرخ همجوشی را حدود ۱۵ درصد بالا برد. با‌این‌حال، میزان انرژی تولیدی ناچیز است: در حد یک میلیاردم وات، در حالی که دستگاه برای کارکردن به ۱۵ وات نیاز دارد.

کارشناسان می‌گویند روش توصیف‌شده معادل همجوشی سرد نیست و همجوشی در این دستگاه بیشتر به دلیل پرتو پرانرژی دوتریوم اتفاق می‌افتد که معادل دماهایی در حد صدها میلیون درجه است (یعنی همان چیزی که در همجوشی داغ معمول رخ می‌دهد). نقش الکترولیز فقط افزایش اندک تراکم دوتریوم در فلز است.

گرچه روش پژوهشگران دانشگاه بریتیش کلمبیا هنوز فاصله بسیار زیادی با تولید انرژی قابل استفاده دارد، پژوهشگران امیدوارند از تکنیک بارگذاری دوتریوم در فلزات برای اهداف دیگر بهره بگیرند. یکی از ایده‌ها ساخت ابررساناهای دمای بالاست؛ یعنی موادی که مقاومت الکتریکی صفر دارند و می‌توانند شبکه‌های برق و فناوری انرژی را متحول کنند. تولید این مواد معمولاً نیازمند فشارهای عظیم و فرآیندهای پرهزینه است، اما رویکرد الکتروشیمیایی به‌کاررفته در این پروژه شاید بتواند این مسیر را ساده‌تر کند.