ادعای شاخ‌دار جهش ایران برای دستیابی به راکتور گداخت هسته‌ای

خبرگزاری تسنیم روز چهارشنبه ۲۹ آذر در گزارشی با عنوان «آخرین جزئیات از جهش ایران برای دستیابی به راکتور گداخت هسته‌ای» به نقل از یک پژوهشگر، بدون ذکر نامش که ادعا شده در حوزه گداخت هسته‌ای از پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران فعالیت می‌کند، نوشت:

«بشر در سراسر دنیا هزینه زیادی صرف کند تا به نسل نوین راکتور‌های گداخت هسته‌ای (Nuclear Fusion یا همجوشی هسته‌ای) دست یابد؛ در این مسیر دو راه برای دستیابی به این نوع راکتور‌ها وجود دارد که یکی از آنها با استفاده از میدان‌های مغناطیسی پرقدرت است که می‌تواند یون‌ها را محصور کند و با استفاده از واکنش‌های BT به تولید نوترون و انرژی بپردازد. در روش دوم نیز این کار با استفاده از لیزر‌های پرتوان انجام می‌شود.
… ما در سازمان انرژی اتمی و همچنین در دانشگاه‌ها هر دو روش تحقیقاتی را در دستور کار داریم و نتایج تحقیقات تحسین‌برانگیز بوده به‌گونه‌ای که مقالاتی از آنها به چاپ رسیده‌است.»

با این وجود در تمام متن این گزارش هیچ توضیحی درباره «جهش ایران برای دستیابی به راکتور گداخت هسته‌ای» دیده نمی‌شود. در این گزارش نه درباره دستاوردی صحبت شده و نه به نکته خاصی اشاره شد‌ه‌ که به عنوان جهش در نظریه یا آزمایش یا حتی شبیه‌سازی راکتور گداخت هسته‌ای پرداخته باشد. تنها در یک مورد، محققی که (به نام او هم اشاره نمی‌شود) می‌گوید:

ایران از نظر پژوهشی کمک‌های زیادی به پروژه ایتر کرده است و حتی در آژانس بین‌المللی انرژی اتمی یکی از مقالات محققان سازمان انرژی اتمی ایران مورد پذیرش قرار گرفت و سخنرانی از آن در آژانس انجام شد.

این خبر دستمایه تولید محتوای کاربران طرفدار جمهوری اسلامی در شبکه‌های اجتماعی شد.

آیا جزئیاتی از جهش ایران برای دستیابی به راکتور گداخت هسته‌ای منتشر شده‌است؟

در نیروگاه‌های «گداخت هسته‌ای» تلاش می‌شود با فرآیندی شبیه آنچه در خورشید و سایر ستارگان انرژی تولید می‌کند، یک «خورشید کوچک» در ابعاد چند متری، در قلب یک راکتور گداخت هسته‌ای ایجاد کرد تا با هزینه سوخت تقریبا رایگان مانند هیدروژن، به منبع انرژی کاملا «پاک» (بدون پسماند رادیواکتیو یا گاز گلخانه‌ای) رسید. پژوهشگران زیادی از سراسر جهان در ده‌ها موسسه تحقیقاتی و صرف میلیاردها دلار، بیش از نیم‌قرن است که تلاش می‌کنند این ایده علمی را محقق کنند اما هنوز موفق نشده‌اند.

تاکنون، نه جزئیات و نه حتی کلیاتی درباره «جهش ایران برای دستیابی به راکتور گداخت هسته‌ای» منتشر نشده‌‌است. در چند سال گذشته، دستاوردهای تجربی نسبت قابل ذکری در زمینه فیزیک پلاسما از سوی پژوهشگران در پژوهشکده فیزیک پلاسمای پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای یا مرکز تحقیقات هسته‌ای دانشگاه شهید بهشتی یا مرکز تحقیقات پلاسمای دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات انجام شده که به جای خود قابل بررسی است.

اما واقعیت این است که ادعای «جهش ایران برای دستیابی به راکتور گداخت هسته‌ای» نه فقط برای کشور ایران، بلکه تقریبا برای هر کشوری غیر از ایالات متحده آمریکا «به تنهایی» گزاف است. در حال حاضر و در چشم‌انداز گداخت هسته‌ای به عنوان منبع انرژی، آنچه دیده می‌شود این است که حتی چین، روسیه، کل اتحادیه اروپا با هم به علاوه بریتانیا و سایر قدرت‌های G7 هم نمی‌توانند به تنهایی به «راکتور گداخت هسته‌ای» دست یابند. احتمالا حتی «همه دنیا بدون آمریکا» هم نتوانند در شرایط فعلی چنین پروژه‌ای را به انجام برسانند.

وضعیت فعلی ابر پروژه بین‌المللی گداخت هسته‌ای که در ادامه با هم مرور خواهیم کرد نشان می‌دهد که چرا واژه «جهش ایران برای دستیابی به راکتور گداخت هسته‌ای» اغراق‌آمیز است.

حوزه «راکتور گداخت هسته‌ای» یکی از پیچیده‌ترین پروژه‌های بشری است و با وجود اینکه بیش از ۷۰ سال از آغاز تلاش‌های مهندسان برای مهار انرژی تولید شده از «گداخت هسته‌ای» می‌گذرد، غیر از چند مورد آزمایشگاهی، اتفاق دیگری در این حوزه از دانش، نه تنها در ایران بلکه در کل جهان نیفتاده است.

چرا گداخت (همجوشی) هسته‌ای سخت است؟

در دهه ۱۹۴۰ زمانی که آمریکا نخستین بمب شکافت اتمی اورانیومی را منفجر کرد، نخستین نیروگاه شکافت اورانیومی نیز شروع به‌کار کرده‌بود. اما ۱۰ سال بعد که شوروی نخستین بمب گداخت هیدروژنی را آزمایش کرد، تا امروز حدود ۷۰ سال می‌شود که بسیاری از محققان و شرکت‌های توسعه در زمینه انرژی و … در تلاش هستند تا گداخت هسته‌ای را مهار و وارد صنعت کنند، اما هنوز بشر نتوانسته این منبع انرژی را به روش پایداری مهار کند و از آن در راکتورهای گداخت، برق بگیرد.

علتش این است که ستاره‌هایی مانند خورشید، جرم بسیار زیادی دارند به‌طوری که فشار غیر قابل تصوری در هسته ستاره شکل می‌گیرد که در دمای حدود ۱۰ میلیون درجه، گداخت هسته‌ای شکل می‌گیرد. اما ما روی زمین از رسیدن به چنین فشاری عاجز هستیم. برای همین مجبوریم دما را تا حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ میلیون درجه سانتیگراد بالا ببریم. برای رسیدن به چنین دمایی انرژی اولیه بسیار زیادی نیاز است.

روش‌هایی که تاکنون بشر برای رسیدن به چنین وضعیتی از دما و فشار آزمایش کرده، روش‌های پایداری نبوده‌اند. یعنی انرژی اولیه برای رسیدن به این دما، بیشتر از انرژی‌ای می‌شد که آن خورشید کوچک در راکتور گداخت هسته‌ای تولید می‌کرد، بنابراین به صرفه نیست.

در دنیا دو روش برای رسیدن به راکتور گداخت هسته‌ای وجود دارد و بین این دو روش هم رقابتی برقرار است؛ شبیه بسیاری از نبردهای فناورانه در تاریخ فناوری که مشهورترینش رقابت جریان مستقیم و جریان متناوب بین ادیسون و تسلا بود.

روش اول، مدیون پیشرفت‌های شوروی در دهه ۱۹۵۰ در حوزه فیزیک پلاسما و استفاده از دستگاه توکامک (Tokamak) است. در این روش، هیدروژن (یا هلیم یا ایزوتوپ‌های‌شان) را به صورت پلاسمای داغ در میدان مغناطیسی در حفره‌ای شبیه «دونات» شناور می‌کنند. آخرین تلاش برای رسیدن به گداخت هسته‌ای از روش توکامک، پروژه ITER است. «ایتر» پروژه‌ای مشترک تقریبا بین همه دنیا و با محوریت اتحادیه اروپا (فرانسه، آلمان و بریتانیا) و مشارکت آمریکا، چین، ژاپن، کره‌جنوبی، هند، استرالیا، کانادا، قزاقستان، روسیه و تایلند است.

روش دوم، مدیون فناوری‌های لیزری توسعه‌یافته در دهه ۱۹۶۰ در ایالات متحده آمریکاست. در این روش، لیزرهای عظیم، به توده هیدروژنی که در مرکز یک ساختار کروی قرار دارند، می‌تابند و آنچنان دمای آن را بالا می‌برند که به مرحله گداخت می‌رسد. آخرین تلاش‌ها برای رسیدن به گداخت هسته‌ای از روش لیزری، پروژه NIF است. «ان‌آی‌اف» یا «تاسیسات ملی احتراق» (National Ignition Facility) را اختصاصا دولت ایالات متحده در آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور در کالیفرنیا و با سرمایه‌گذاری وزارت انرژی این کشور پیش می‌برد.

در دوسال گذشته بهبود چند روش، منجر به دستاوردهایی در حوزه گداخت هسته‌ای شده که مجددا این روش را به عنوان یک روش قابل اتکا در آینده دور (مثلا در نیم قرن آینده) برای تولید انرژی، قابل بررسی کرده‌است.

۱) در روش توکاماک، محققان آزمایشگاه JET در بریتانیا (در بهمن ۱۴۰۰) که بخشی از مطالعات اولیه برای ساخت ITER است، فهمیدند اگر بدنه دستگاه را به‌جای فلز تنگستن از فیبر کربن بسازند بهینه‌تر است. آنها توانستند یک خورشید کوچک دست‌ساز را برای ثانیه‌ای روشن کنند که تصویرش را در ویدیو زیر می‌بینید:

۲) در روش لیزری، محققان NIF (در آبان ۱۴۰۱) توانستند برای اولین بار در تاریخ، یک واکنش گداخت را با ۱۹۲ لیزر فوق‌العاده قدرتمند مهار کنند که انرژی تولیدی آن بیشتر از انرژی مصرفی آن بود. این آزمایش در یک سال گذشته چندین بار دیگر نیز تکرار شد که آخرین آن یک هفته قبل از انتشار خبر تسنیم بود.

در مجموع به نظر می‌رسد روش وزارت انرژی آمریکا روشی مطمئن‌تر است و زودتر از روش اروپایی به نتیجه می‌رسد. با این‌حال این تحقیقات بسیار اولیه و تنها نمونه‌هایی برای اثبات مفهومی (Proof of Concept) هستند و تا زمان پیاده‌سازی آنها شاید چندین دهه فاصله باشد و نیاز به توسعه فناوری‌های زیادی است.

تجهیزات NIF که صرفا تحقیقاتی هستند، تاکنون ۳/۵ میلیارد دلار هزینه داشته‌اند. پیش‌بینی می‌شود ساخت نخستین نمونه از راکتور ITER در جنوب فرانسه هم حدود ۶۵ میلیارد دلار هزینه خواهد داشت. باید توجه کرد که این بودجه تقریبا با مشارکت همه کشورهای ثروتمند دنیا با یکدیگر تامین می‌شود. در مقایسه، کل بودجه پژوهش مصوب برای همه دانشگاه‌ها و همه موسسات تحقیقاتی در همه رشته‌ها در کل کشور به انضمام همه بودجه‌های پژوهشی برای توسعه علوم انسانی اسلامی و هر نوع بودجه برای هر نوع تحقیقات در ایران در خوشبینانه‌ترین حالت ممکن در مجموع به یک میلیارد دلار در سال می‌رسد. (در بودجه ۱۴۰۲، رقم مصوب، نه رقم واقعا محقق شده، ۳دهم درصد GDP بود.)

تصویری که تسنیم برای این خبر انتخاب کرده، تصویر توکامک دانشگاه MIT است. سازمان انرژی اتمی ایران، در مرکز تحقیقاتی علوم و فنون هسته‌ای (راکتور تحقیقاتی تهران) یک دستگاه توکامک کوچک (IR-T1) دارد که هرچند به درد گداخت هسته‌ای نمی‌خورد اما برای آموزش فیزیک پلاسما مناسب است.

مطابق بند ۴-۷ پیوست برجام، کشورهای ۱+۵ و ایران «توافق می‌کنند که می‌توانند در زمینه‌های راکتور ITER یا پروژه‌های مشابه» باب مذاکره برای همکاری را باز کنند. قرار بود شاگردان دکتر «محمود قرآن‌نویس» فیزیکدان تجربی حوزه پلاسما از مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما دانشگاه آزاد واحد علوم تحقیقات، در این پروژه مشارکت کنند. اما سال ۲۰۱۷، چند ماه پیش از خروج ایالات متحده از برجام، این کشور براساس اختیارات خود در شورای حکام ITER مانع شکل‌گیری این همکاری علمی می‌شود.

بنابراین براساس آنچه از پیش‌رفت‌های حوزه گداخت هسته‌ای در دنیا می‌دانیم فکت‌نامه به ادعای «جهش ایران برای دستیابی به راکتور گداخت هسته‌ای» که در خبرگزاری تسنیم منتشر شده، نشان شاخ‌دار می‌دهد.