در میان استارتاپهای پیشروی اروپایی در حوزه انرژی همجوشی، پروکسیما فیوژن روی استلراتورها کار میکند؛ فناوری که هنوز کمتر استفاده میشود.
از زمان آغاز جنگ در ایران در ۲۸ فوریه، موضوع انرژی دوباره به تیتر خبرهای بینالمللی بازگشته است.
آگهی
آگهی
این درگیری و تصمیم بعدی ایران برای محدود کردن شدید ارسال محمولهها از تنگه هرمز، مسیر حیاتی حملونقل جهانی نفت، وضعیتی را رقم زده که آژانس بینالمللی انرژی (منبع به زبان انگلیسی) آن را بزرگترین اختلال عرضه در تاریخ بازار نفت توصیف کرده است.
این بحران باعث شده سیاستگذاران اروپایی وابستگی خود به سوختهای فسیلی وارداتی را بازنگری کنند و به دنبال گزینههای بومی باشند.
انرژیهای تجدیدپذیر و انرژی هستهای از جمله این گزینهها هستند. گزینه دوم فقط به شکافت هستهای، که شناختهشده و محل مناقشه است، محدود نمیشود.
شکل دیگری از انرژی هستهای به نام انرژی همجوشی نیز وجود دارد که به باور برخی میتواند در بلندمدت به حل بحران انرژی اروپا کمک کند.
فرانچسکو شیورتینو، مدیرعامل و همبنیانگذار استارتاپ آلمانی «پروکسیما فیوژن» (Proxima Fusion)، معتقد است انرژی همجوشی در تقویت امنیت انرژی اروپا «همه نقشها» را ایفا میکند.
اما همجوشی هستهای چیست و پروکسیما فیوژن از چه فناوریای برای دستیابی به آن استفاده میکند؟
انرژی همجوشی؛ منبعی امیدبخش؟
انرژی همجوشی یکی از دو روش تولید انرژی از طریق واکنشهای هستهای است؛ روش دیگر شکافت هستهای است.
شکافت هستهای فرایندی است که بیشتر شناخته میشود، همان فرایندی که معمولاً با نیروگاهها و پسماندهای هستهای همراه است و هنگام شکستن هسته یک اتم سنگین انرژی آزاد میکند.
در مقابل، همجوشی هستهای یا انرژی همجوشی با درهمآمیختن هسته اتمهای سبک انرژی تولید میکند.
به گفته آژانس بینالمللی انرژی اتمی (منبع به زبان انگلیسی) (IAEA)، انرژی همجوشی این ظرفیت را دارد که به ازای هر کیلوگرم سوخت، چهار برابر بیشتر از شکافت هستهای انرژی تولید کند و تقریباً چهار میلیون برابر بیش از سوزاندن نفت یا زغالسنگ انرژی آزاد کند.
علاوه بر این، انرژی همجوشی دیاکسیدکربن تولید نمیکند، پسماند رادیواکتیو ماندگار به جا نمیگذارد، از نظر ایمنی مطمئنتر از شکافت هستهای به حساب میآید و از انرژیهای تجدیدپذیر نیز قابل پیشبینیتر است.
همه اینها امیدوارکننده به نظر میرسد، اما انرژی همجوشی هنوز به مرحله تجاری نرسیده است.
ایجاد و پایدار نگهداشتن واکنش همجوشی بسیار دشوار و مستلزم تزریق انرژی فراوان است؛ به همین دلیل کارشناسان هنوز در تلاشند نشان دهند این فناوری میتواند بیش از آنچه انرژی و هزینه صرف میکند، انرژی و سود تولید کند.
پروکسیما فیوژن و فناوری استلراتور
از جمله پروژههایی که در این مسیر حرکت میکنند، استارتاپ پروکسیما فیوژن است؛ شرکتی مستقر در مونیخ که در سال ۲۰۲۳ از مؤسسه ماکس پلانک برای فیزیک پلاسما منشعب شد.
برخلاف بیشتر پروژههای همجوشی در اروپا و جهان، مانند جت (JET) و ایتر (ITER)، پروکسیما فیوژن برای ایجاد واکنش همجوشی از توکامک استفاده نمیکند، بلکه به سراغ استلراتور (stellarator) رفته است.
هر دو فناوری از دستگاههایی با شکل دونات استفاده میکنند که با میدانهای مغناطیسی پلاسمای داغ، حالت چهارم ماده و عنصر کلیدی همجوشی، را در خود محصور نگه میدارند. تفاوت اصلی در شیوه پایدار نگهداشتن این پلاسمای فوقالعاده داغ در دماهای لازم برای همجوشی است.
هر دو روش مزایا و معایب خود را دارند. او توضیح داد: «استلراتورها طراحی و ساخت دشوارتری دارند اما کارکردن با آنها آسانتر است، میتوانند به طور پیوسته کار کنند و ذاتاً پایدار باشند».
استلراتور هنوز کمتر از توکامک رایج است، اما به گفته آژانس بینالمللی انرژی اتمی (منبع به زبان انگلیسی) آنها میتوانند در آینده به گزینه ترجیحی برای نیروگاههای همجوشی تبدیل شوند. پروکسیما فیوژن نیز دقیقاً در همین مسیر حرکت میکند.
شیورتینو گفت: «آلفا آخرین سامانهای است که باید پیش از رفتن به سراغ نخستین نیروگاه همجوشی از نوع خود با شرایط بهرهبرداری تجاری بسازیم.» آلفا یک نمونه نمایشی است که قرار است نشان دهد استلراتور چگونه کار میکند و آیا میتواند به بهرهانرژی مثبت برسد؛ یعنی آیا پلاسما میتواند به اندازه انرژیای که برای گرمکردنش لازم است، انرژی تولید کند یا نه.
آلفا اکنون در مرحله ساخت است و به گفته شیورتینو، برنامه این است که اوایل دهه ۲۰۳۰ وارد مدار شود.
فراتر از آلفا، پروکسیما فیوژن روی استلاریس، نخستین نیروگاه تجاری همجوشی در جهان، کار میکند.
شیورتینو گفت: «هدف ما ساختن سامانهای است که قابلیت گسترش داشته باشد و برای این که بتوان آن را در مقیاس بزرگ پیاده کرد، باید سودآور باشد؛ یعنی از نظر اقتصادی توجیهپذیر باشد و به بیان دیگر، یک مدل تجاری قابل دفاع داشته باشد.»
او قصد دارد استلاریس را در نیمه دوم دهه ۲۰۳۰، کمی دیرتر از آلفا، به بهرهبرداری برساند.
او گفت: «ما در مرحلهای هستیم که یک صنعت جدید خلق میکنیم. موضوع فقط یک شرکت نیست، بلکه این است که زنجیره تامین در توانمندیهای خود سرمایهگذاری کند تا بتوانیم این حوزه را سریعتر از هر زمان دیگری پیش ببریم. تاریخ همجوشی تقریباً تازه آغاز شده است».
آینده انرژی همجوشی در آلمان و اروپا
قرار است نیروگاه استلاریس در محل یک نیروگاه پیشین شکافت هستهای در گوندرمینگن آلمان ساخته شود. این کشور در آوریل ۲۰۲۳ به طور کامل از تولید برق هستهای از نوع شکافت خارج شد و اکنون در حال سرمایهگذاری برای توسعه انرژی همجوشی است.
در اکتبر ۲۰۲۵، کابینه دولت فدرال به رهبری صدراعظم فریدریش مرتس یک برنامه اقدام (منبع به زبان انگلیسی) برای حمایت و تسریع توسعه فناوری همجوشی هستهای ارائه کرد. بر اساس این برنامه، دولت آلمان تا سال ۲۰۲۹ بیش از دو میلیارد یورو (منبع به زبان انگلیسی) برای ساخت یک نیروگاه همجوشی سرمایهگذاری خواهد کرد.
هرچند پروکسیما فیوژن با تکیه بر این سیاستها در آلمان ایجاد نشده، شیورتینو معتقد است دولت آلمان فرصتهای مرتبط با انرژی همجوشی را به خوبی درک کرده است.
او گفت: «در آلمان این آگاهی بسیار سریعتر از آنچه فکر میکردیم پررنگ و روشن شده است.»
به گفته او: «همجوشی برای اروپا بیش از هر قاره دیگری یک فرصت اقتصادی خارقالعاده فراهم میکند، چون ما به حاکمیت انرژی نیاز داریم، چون منابع طبیعی نداریم، چون خودمان پنلهای فتوولتاییک تولید نمیکنیم و چون انرژی بادی از نظر اقتصادی آنطور که باید جواب نداده است».
دیدگاههای محتاطانهتر
با وجود موج هیجان گسترده پیرامون انرژی همجوشی، بعضی از کارشناسان نسبت به ظرفیت واقعی آن بدبینترند.
در پژوهشی که به تازگی در نشریه نیچر انرژی (منبع به زبان انگلیسی) منتشر شده، پژوهشگران استدلال میکنند هزینه آینده نیروگاههای همجوشی با عدمقطعیت زیادی روبهرو است و نرخهای تجربهای این فناوری بیش از حد برآورد شده است.
«نرخ تجربه» درصدی است که نشان میدهد با دو برابر شدن استفاده تجمعی از یک فناوری، هزینه آن فناوری چقدر کاهش مییابد.
لینگشی تانگ، یکی از نویسندگان این مقاله و پژوهشگر دکترا در ETH زوریخ، به یورونیوز نکست گفت: «فناوریای با نرخ تجربه بالا، با افزایش تولید کاهش هزینه تندتری خواهد داشت، در حالی که در فناوری با نرخ تجربه پایین، حتی پس از گسترش گسترده نیز هزینهها تقریباً ثابت میماند».
بر اساس مطالعات پیشین، فناوری نیروگاه همجوشی میتواند به نرخهای تجربهای بین ۸ تا ۲۰ درصد برسد. با این حال، مطالعهای که به تازگی توسط تانگ و همکارانش منتشر شده، نشان میدهد این نرخها احتمالاً کمتر و در حدود ۲ تا ۸ درصد است.
به گفته تانگ، این اختلاف چشمگیر در درصدها هم به نبود استدلال محکم در برخی از تحلیلهای قبلی نرخ تجربه و هم به پدیدهای برمیگردد که او آن را «سوگیری خوشبینانه» مینامد. تانگ گفت: «به ویژه در جامعه سرمایهگذاران خصوصی، در طرز فکر خود سوگیری دارند و معمولاً نتیجهای خوشبینانه را محتملتر میدانند».