طرح ملي طراحي و ساخت راكتور و نيروگاه آزمايشي گداخت از جمله شش طرح كلان ملي كشور در حوزه فن‌آوري است كه قرارداد اجراي آن آذرماه سال گذشته همزمان با هفته «پژوهش و فن‌آوري» در حضور رييس جمهور بين معاونت علمي و فن‌آوري رياست جمهوري و رييس سازمان انرژي اتمي ايران امضا شد.

اجراي اين طرح كلان ملي به پژوهشكده فيزيك پلاسما و گداخت هسته‌يي پژوهشگاه علوم و فن‌آوري هسته‌يي سازمان انرژي اتمي ايران محول شده است.

گداخت هسته‌يي چيست؟

يكي از منابع مهم انرژي در جهان منبع عظيم انرژي خورشيدي است. در خورشيد وستارگان از طريق واكنشهاي گداخت هسته يي(همجوشي) اتم‌هاي هيدروژن وعناصر سبك انرژي زيادي كه ناشي از تبديل جرم به انرژي(E=mc2) مي باشد، توليـد مي‌شود. با توجه به اين كه منابع انرژي فسيلي محدود و رو به پايان است، استفاده از منابع انرژي هسته‌يي مي تواند جايگزين خوبي براي آن باشد. چرا كه يك گرم تريتيم (يكي از ايزوتوپ‌هاي هيدروژن) از طريق گداخت هسته يي مي تواند معادل نيم تن ذغال سنگ انرژي توليد كند.

شواهد علمي و فني نشان مي دهند كه انرژي حاصل از منابع كنوني انرژي در آينده اي نه چندان دور پايان خواهد يافت؛ از اين رو بررسي ها و مطالعات گسترده اي جهت دستيابي به منابع انرژي جايگزين صورت گرفته است كه هم اكنون نقطه تمركز آنها بر واكنش ها و راكتورهاي گداخت هسته‌يي قرار دارد.

منابع انرژي غير فسيلي شناخته شده قابل بهره برداري به تنهايي يا در مجموع نمي توانند نياز فزاينده بشر را به انرژي تامين كنند و هر يك با محدوديت روبرو مي باشند؛ به عنوان مثال ذخاير موجود اورانيوم جهان براي استفاده در راكتورهاي شكافت با نوترون‌هاي حرارتي تنها در حد يك سده كفايت مي‌كند. راكتورهاي هسته‌اي زاينده، انرژي خورشيدي و انرژي حاصل از همجوشي هسته اي تنها روشها و منابع پايان ناپذير انرژي شناخته شده به شمار مـــي آيند.

انرژي حاصل از همجوشي يا گداخت هسته يي به دليل وجود منبع سرشار دوتريم ( ايزوتوپ سنگين اتم هيدروژن) موجود در آب اقيانوس‌ها، به تنهايي مي تواند نياز انرژي بشر را با آهنگ فعلي مصرف تا ده‌ها سال تامين كند.

پاكيزگي به معناي پرتوزايي بسيار كمتر و عدم توليد ايزوتوپ‌هاي عناصر سنگين با نيمه عمر بالا ( پسماندهاي هسته‌يي) از مزاياي راكتورهاي گداخت به شمار مي آيد، مشكلي كه هم اكنون كشور هاي سازنده و داراي راكتورهاي شكافت با آن روبرو هستند.

پژوهش ها در زمينه دستيابي به راكتورهاي گداخت هسته اي قريب به نيم قرن است كه در سطح دنيا آغاز و همچنان با جديت دنبال مي شود.

گداخت به روش محصور سازي پلاسما با ميدانهاي مغناطيسي (MCF - Magnetic Confinement Fusion ) نخستين روش مورد توجه پژوهشگران فيزيك گداخت بوده است و انتظار مي رود بزودي انرژي كنترل شده گداخت از اين طريق محقق شود. به گزارش ايسنا، از سوي ديگر محصور سازي پلاسما تحت اينرسي( ICF -Inertial Confinement Fusion) كه به مكانيزم توليد انرژي در ستارگان شباهت دارد روش اميدبخش ديگري است كه جلب نظر مي كند و احتمال ساخت راكتور گداخت در مقياس تجاري طي چند دهه آينده به اين طريق كمتر از روش محصور سازي مغناطيسي نمي باشد.

در حال حاضر فعاليت‌هاي پژوهشي مركز تحقيقات گداخت هسته اي هردو رويكرد MCF و ICF را در بر مي‌گيرد.

سابقه تحقيقات تجربي در زمينه محصور سازي مغناطيسي در اين مركز متجاوز از بيست سال، و با عمر پژوهش در حيطه ICF كه در نقطه آغاز كار قرار دارد قابل قياس نمي باشد. به هر روي عرصه تحقيقات و پژوهش در هر دو زمينه بسيار گسترده بوده و موفقيت به همت و تلاش فراوان همكاران وابسته است.

تاريخچه پژوهشكده فيزيك پلاسما و گداخت هسته‌يي

در ادامه روند پايه ريزي و شكل گيري هسته هاي اوليه تحقيقاتي كه با راه اندازي و بهره برداري از راكتور 5 مگاواتي مركز اتمي دانشگاه تهران در تاريخ چهارم آذرماه 1346 روي موضوعات گوناگون مرتبط با علوم و فنون هسته‌يي ظهور و بروز مي كـــرده است، جرقـــــه هاي پي ريــزي هسته هاي اوليه تحقيقاتي روي موضوعات فيزيك پلاسما و گداخت هسته اي نيز در همين زمان بود كه شكل گرفته است.

پس از تاسيس سازمان انرژي اتمي ايران در سال 1353، گروه فيزيك پلاسما در سال 1354 به عنوان زيرمجموعه‌اي از مركز تحقيقات هستـه‌يي (پژوهشكده علوم هسته‌يي كنوني) تاسيس سد.

فعاليت‌هاي پژوهشكده فيزيك پلاسما و گداخت هسته‌يي را از زمان تاسيس (1353) تا زمان حاضر ( آذرماه 1385) مي‌توان به چهار دوره تقسيم كرد. دهه 1350 ( 1360 ـ 1353 ) كه دوره تاسيس، سازماندهي و ساخت Teta-Pinch Machine بود، دهه 1360 (1370 ـ 1361)، دوره پشتيباني از جنگ و طراحي و ساخت ماشين توكامك الوند، دهه 1370 (1380 ـ 1371) دوره تبديل گروه فيزيك پلاسما به مركز، نصب، راه اندازي و بهره برداري ازماشين توكامك دماوند و دهه 1380 (1385 ـ 1381) دوره تبديل مركز تحقيقات گداخت هسته‌يي به پژوهشكده، طراحي و ساخت اولين مجموعه تسهيلات گداخت ليزري 20 ژول تقسيم كرد.