نامه باز به آقایان چارپاک، بالیبار، ترینر
۲۱ اوت ۲۰۱۰
ژان-پیر پیت
سابق مدیر پژوهش در سازمان ملی تحقیقات علمی فرانسه
متخصص فیزیک پلاسما (همچنان فعال)
صندوق پستی ۵۵، ۸۴۱۲۲ پرتویس
پرتویس، ۲۱ اوت ۲۰۱۰
به آقایان
ژورژ چارپاک، جایزه نوبل فیزیک
(آکادمی علوم پاریس)
ژاک ترینر
(دانشگاه پیر و ماری کوری)
سِباستین بالیبار
(دانشگاه نرمال عالی)
ضمیمه:
نامه استاد والنتین اسمیرنوف از سال ۲۰۰۷،
رئیس مؤسسه همجوشی هسته‌ای در مؤسسه کورچاتوف دمای بالا در مسکو،
همچنان بدون گیرنده.
آقایان،
در رسانه‌ها، نظرات شما در مخالفت با پروژه ایتر را خواندم.
در سی سال آینده، وقتی شکست پروژه به وضوح آشکار شود، آنها به راحتی می‌توانند به بازنشستگی بروند و بگویند: «متاسفیم، اشتباه کرده‌ایم»، و این نوزاد، که به یک موجود ناپایدار و بی‌فایده تبدیل شده است، پس از یک بارداری سخت و گران‌قیمت، را به نسل‌های بعدی سپرد.
درست است، همان‌طور که شما تأکید کردید، هزینه این پروژه به حدی افزایش خواهد یافت که تمام بودجه پژوهشی برای بیست سال آینده را به خود اختصاص دهد.
با بازتاب تصویری که رسانه‌ها منتشر کرده‌اند، به گونه‌ای ساده‌سازی شده که عموم مردم بتوانند آن را درک کنند، همچون این است که به ما قول داده شده است که خورشید را در یک تابه بگذاریم، اما ما تابه مورد نظر را نداریم، و این «جزئیات مهم» را به زمانی که قابلیت انجام همجوشی که انرژی بیشتری از آن مصرف کند، به مدت چند دقیقه اثبات شود، موکول کرده‌ایم.
یکی از کسانی که به مشکل‌زایی این پژوهش در مورد ماده جادویی که باید از آن تابه ساخته شود، اشاره کرده بود، ژیل دژن، که از دست دادن این نفر بسیار ناگفته است، بود که بسیار شکاک بود که آیا می‌توان انتظار داشت که یک مغناطیس فوق‌هادی بتواند به مدت طولانی به بارش نوترون‌های آسیب‌زا مقاومت کند.
ماشین جت واکنش‌های همجوشی را به مدت حدود یک ثانیه تولید کرد، این یک واقعیت است.
۱۵ مگاوات انرژی همجوشی تولید شد، با نسبت Q = انرژی تولید شده / انرژی ورودی = ۰٫۶۵
از ایتر انتظار می‌رود که ۵۰۰ مگاوات تولید کند، با بازدهی بیش از یک (Q=۱۰)، در حالی که عملکرد شش دقیقه‌ای داشته باشد. اگر این هدف محقق شود، در طول این شش دقیقه، چه فایده‌ای این آزمایش خواهد داشت اگر هیچ راه‌حلی برای جلوگیری از تخریب سریع و بسیار گران‌قیمت سیستم ضروری مغناطیسی محدودکننده پیدا نشده باشد؟ چگونه چنین ژنراتوری می‌تواند سودآور باشد اگر مغناطیس فوق‌هادی آن هر هفته یا هر ماه تعویض شود؟
رسانه‌ها به مسئله دیواره و مشکل مقاومت آن اشاره کرده‌اند. می‌دانیم که این دیواره تنها تحت تابش نوترون‌هایی که در واکنش‌های همجوشی ایجاد می‌شوند، قرار نمی‌گیرد. بارها یون‌های هیدروژن متناظر با «دنباله توزیع سرعت ماکسول-بولتزمن» در این پلاسما با دمای ۱۰۰ میلیون درجه نیز می‌گذرند. پلاسما همجوشی برخوردی است و این برخوردها تمایل دارند تا توزیع سرعت را به صورت منحنی گاوسی حول یک سرعت میانگین دما ایجاد کنند، با یون‌های کند و سریع در هر دو انتهای آن. این یون‌های سریع می‌توانند مانع مغناطیسی را عبور کرده و یون‌های دیواره، یا «اولین دیوار»، را جدا کنند. این یون‌ها به پلاسما آلوده می‌شوند و باعث خنک‌شدن آن از طریق تابش کندی (Bremsstrahlung) می‌شوند، که به صورت مربع بار یونی افزایش می‌یابد (اثر وحشتناک اگر این دیوار اولیه از تنگستن باشد!). آلودگی پلاسما با یون‌های سنگین اجتناب‌ناپذیر خواهد بود.
پاکسازی پلاسما همجوشی پیش‌بینی شده و باید در طول "دریچه‌های" مشهود در پایه اتاق توروییدال انجام شود که به روشی به نام "دیورتِر" شناخته می‌شود. این سیستم هرگز در اندازه واقعی آزمایش نشده و چیزی وجود ندارد که نشان دهد که می‌تواند مؤثر باشد. یک مشکل دیگر.
سیستم پاکسازی ایتر (دیورتِرها)
در مواجهه با این بحث در حال ظهور، آقای برنارد بیگوت، مدیر سازمان انرژی اتمی فرانسه، به ما می‌گوید:
اگر ایتر انجام نشود، چگونه ۹ میلیارد انسان در سال ۲۰۷۰ می‌توانند انرژی برای تأمین نیازهای خود تأمین کنند؟ ... چگونه می‌توانیم تا پایان این قرن انرژی پایداری را برای کل کره زمین تضمین کنیم؟ ... اگر بتوانیم فیزیک را کنترل کنیم، موادی را پیدا خواهیم کرد که بتوانند به جریان نوترون‌هایی با انرژی ۱۴ میلیون الکترون‌ولت مقاومت کنند. ... ترک کردن این پروژه بی‌منطق خواهد بود. موانع کنترل خواهند شد.
می‌خوانم که شما هم‌زمان با توقف کامل این پروژه ایتر، پیشنهاد می‌کنید به تکنولوژی رآکتورهای فراترکیب با نوترون‌های سریع، مانند سوپرفنیکس، و به طور کلی به نیروگاه‌هایی که به عنوان نسل چهارم شناخته می‌شوند، بازگردیم. تکنولوژی رآکتور فراترکیب با نوترون‌های سریع یک ویژگی از نوترون‌های کلاسیک است که بر پایه تجزیه اورانیوم ۲۳۹ است. با استفاده از مایع گرمایی مانند سدیم که نوترون‌های سریع را به راحتی عبور می‌دهد، در مقابل آب (فشاری) که آنها را متوقف می‌کند. با تابش نوترونی، یک تبدیل از پوشش بارور U238 انجام می‌شود که به Pu239 تبدیل می‌شود، با نسبت ۱٫۲۵، به این صورت که این رآکتور «بیشتر از آنچه مصرف می‌کند، پلوتونیوم تولید می‌کند».
این گزینه که خطرات آن مورد انتقاد بوده و منجر به متوقف شدن پروژه شده است، مسئله فعال‌سازی ساختارها و تولید انبوه زباله را حذف نمی‌کند.
متأسفم که شما در میان گزینه‌های دیگر، گزینه‌ای به نام همجوشی بدون نوترون (در واقع بسیار کم نوترونی به دلیل واکنش‌های ثانویه با اهمیت کم) را ذکر نکرده‌اید، که ترکیب مناسب‌تر، ترکیب بور ۱۱ + هیدروژن ۱ است که سه هلیم ۴ و ... بدون نوترون تولید می‌کند.
تا زمانی که دمای اشتعال ۱۰۰ میلیون درجه به دست نیامده بود (در جت انگلیسی)، استخراج انرژی همجوشی از مخلوط دوتریوم-تریتیوم غیرممکن بود. پیشرفت انجام شده با ماشین انگلیسی جت، در سال ۱۹۹۱ (اولین واکنش‌های همجوشی) - ۱۹۹۷ (دستیابی به بازده Q = ۰٫۶۴ با ۱۵ مگاوات توان تولید شده از واکنش‌های همجوشی) وضعیت را تغییر داد.
در مورد این واکنش بور-هیدروژن، دمای اشتعال یک میلیارد درجه است. اما این واقعیت وجود دارد که، همان‌طور که استاد مالکم هینز در سال ۲۰۰۶ گزارش کرده است، دمایی به میزان ۳٫۷ میلیارد درجه در سال ۲۰۰۵ در ماشین Z ساندیا، طراحی شده توسط استاد گرولد یوناس در اوایل دهه شصت، به دست آمده است، که اجرای این پروژه بعدها به دست استاد دینی تفویض شد.
گرمایش ویسکوز یونی در یک فشار زیمی مغناطیسی-هیدرودینامیکی ناپایدار در بالای ۲×۱۰⁹ کلوین
م. گ. هینز، پی. دی. لِ پِل، سی. ای. کاوردیل، بی. جانز، سی. دینی، و جی. پی. آپروزِس
مجله نظریه فیزیک ۲۴ فوریه ۲۰۰۶
دانلود مقاله
تحلیل من از این مقاله
احتمالاً دمای بسیار بالاتری از سال ۲۰۰۸ در ماشین ZR (ماشین Z بازسازی شده که شدت جریان از ۱۸ به ۲۸ میلیون آمپر افزایش یافته است) به دست آمده است. اما دمای به دست آمده به طور اصلی به توان دو شدت بستگی دارد. بنابراین با این نصب جدید، دمایی به میزان چندین بیلیون درجه به طور بالقوه ممکن بود. اما همان‌طور که می‌توانم از دهان ماتزن و ماک کی، دو مدیر اجرایی پروژه، که در کنفرانس قدرت‌های پالسی ویلنیوس (سپتامبر ۲۰۰۸) گزارشی از جنبه‌های فنی ساده ارائه دادند، که من سه ارائه در مورد MHD ارائه کرده بودم، این موضوعات به نظر می‌رسد که امروزه به طور کامل در محدوده محرمانه نظامی قرار دارند، و حتی تلاش‌هایی برای ایجاد سوءتفاهم وجود دارد که من به عنوان شاهد شوکه‌ای آن را دیده‌ام، به منظور پنهان کردن به حد امکان پیشرفت‌های اخیر.
تنها اشاره مختصر: عدم محدودیت اصلی دماهای این نوع ماشین‌ها امکان تصور بازیابی زباله‌ها، و حتی سنتز عناصر سنگین را فراهم می‌کند، که این ماشین‌های Z ممکن است روزی شرایطی را شبیه به مرکز... سوپرنووا (هزار میلیارد درجه) تجربه کنند.
البته این عدد به نظر علم داستان می‌آید، اما چه کسی به جز چند فیزیک‌دان بین‌المللی، در دهه ۱۹۳۰، دهه‌های میلیون‌ها درجه بمب هیدروژنی را تصور می‌کرد، در دهه ۱۹۴۰ صدها میلیون درجه بمب هیدروژنی، و در اوایل سده سوم میلادی، میلیاردها درجه ماشین Z؟
همان‌طور که مالکم هینز در ایمیلی به من تأیید کرد، آنچه امروزه از ساندیا خارج می‌شود، تحت پوشش قرار دارد. همجوشی مخلوط لیتیوم-هیدروژن (مواد منفجره استاندارد بمب‌های هیدروژنی) تنها به ۵۰۰ میلیون درجه نیاز دارد. یک فشرده‌ساز MHD مشتق شده از ماشین Z می‌تواند موتور ضروری فیزیکی، که به دلیل محدودیت جرم بحرانی، غیرقابل کوچک‌سازی است، را جایگزین کند که قدرت آن را به حداقل ۳۰۰ هکتوتن TNT محدود می‌کند. این همجوشی خالص، راه را برای کوچک‌سازی ممکن می‌کند. علاوه بر این، چون فقط هلیم تولید می‌کند، «بمب سبز» است که در نهایت قابل استفاده است. قدرت‌های کمی که می‌توانیم از آنها خوابید، امکان استفاده بدون اینکه کسی که این وسیله را کنترل می‌کند، با عواقب ناخوشایندی مواجه شود، و به دلیل پراکندگی در جریان‌های هوایی، در فواصل نامحدودی قابل اجرا خواهد بود.
اما، ممکن است بگویند: چگونه می‌توان تصور کرد که ماشین Z به قطر ۳۰ متر را در بدن یک بمب جای دهیم؟
فشرده‌ساز MHD مغناطیسی-کومولاتیو که در سال ۱۹۵۴ توسط آندری ساخاروف اختراع شد، که انرژی اولیه آن صرفاً انرژی یک منفجره شیمیایی بود، در آن زمان توانست ۱۰۰ میلیون آمپر را در ... چند میلی‌ثانیه تولید کند.
تنها چیزی که باقی مانده بود، کاهش زمانی بود که این شدت الکتریکی تأمین می‌شد. این زمان مستقیماً به زمان لازم برای فشرده‌سازی با استفاده از یک منفجره شیمیایی در یک حفره‌ای که میدان مغناطیسی قوی ایجاد شده بود، وابسته بود. روسی چرنیشف (همیشه آنها!) این مشکل را به شکل بسیار هوشمندانه‌ای حل کرد و به اتاق شکلی شبیه یک کیارا داد، که در آن منفجره ریخته شد. توان تولید شده مستقیماً به حجم مغناطیسی فشرده شده بستگی