د ويلې کېدو طاقت (همجوشي/د يوې مادې بله کې ويلې کېدل)

د ويلې کېدو طاقت، د طاقت د تر لاسه کولو يوه وړاندېز شوې بڼه ده، کوم چې د هستوي ويلې کېدو له غبرګونونو څخه د تودوخې په کارولو برېښنا تولیدوي. د ويلې کېدو په پروسه کې، دوه سپکې اتومي هستې سره يوځای کېږي، څو يو درونده هسته جوړه کړي، په داسې حال کې چې انرژي ازادوي. د دې انرژۍ د مهارولو لپاره جوړ شوي وسايل د ويلې کېدو د ريخترونو په نوم پېژندل کېږي. د ويلې کېدو په ريخترونو څېړنې په ۱۹۴۰ز لسيزه کې پيل شوې، خو تر اوسه، هېڅ کوم جوړښت د برېښنايي طاقت له داخلولو څخه، د ويلې کېدو زيات طاقت توليد نه دی پیدا کړی.

د پلازما د جوړولو لپاره د يو ځای کېدو پروسه سون توکو او محدود چاپېريال ته اړتيا لري، په کوم کې چې په پوره اندازه د تودوخې درجه، فشار او د قيد وخت موجود وي چې ويلې کېدل پکې صورت پيداکړي. د دې شمېرو ټولګه، د کوم په پايله کې چې د طاقت د توليد سيستم منځ ته راځي، د «لاسن معيار» په نوم پېژندل کېږي. په ستورو کې، تر ټولو عام سون توکي هايډروجين د او د جاذبې قوه ډېر زیات اوږده قيد وختونه مهيا کوي، کوم چې د يو ويلې کېدو انرژۍ د توليد لپاره تر اړينو شرايطو پورې رسېږي. د ويلې کېدو وړانديز شوي ريخترونه عموماً درانده هايډروجين ايزوتټپس کاروي، لکه ډيوټيريم او ټريټيم (او په ځانګړي ډول د دې دواړو ګډوله)، کوم چې د پروټيم (تر ټولو ډېر عام هايډروجن ايسزوټوپ) په پرتله په ډېرې اسانۍ سره غبرګون څرګندوي، تر څو له دوی سره مرسته وکړي چې له کمو سختو شرايطو سره د لاسن د معيار تر حالاتو پورې ورسېږي. د ډېرو جوړښتونو موخه د خپلو سون توکو تر نږدې ۱۰۰ مليونه درجو پورې تودول وي، کوم چې د يو بريالي جوړښت په چمتو کولو کې يوه ستره ننګونه ده.

د طاقت د يوې سرچينې په توګه، د چاودېدو په پرتله د هستوي ويلې کېدو څخه د ډېرو ګټو تمه کېدای شي. په فعاليتونو کې کمه شوې راډيواکتويټي (د وړانګو په ډول انرژي تيتونه) او لږ کم لوړې کچې هستوي فاضله مواد، د پوره اندازې سون توکو شتون او زيات خونديتوب په دې کې شامل دي. په هر حال، ثابته شوې ده چې د عملي او اقتصادي طريقې له لارې د تودوخې درجه، فشار او د مودې اړين يو ځای کېدل ستونزمن دي. دویمه هغه ستونزه چې پر عام غبرګون اغېز کوی، د نيوټران مديريت دی، کوم چې د غبرګون پر مهال ازدېږي، کوم چې د وخت په تېرېدو سره د غبرګون په خونه کې کارېدونکي ډېرې عامې مادې کمزورې کوي.

د ويلې کېدو څېړونکو د قيد د بېلا بېلا تصوراتو په اړه تحقيق کړی. په پیل کې ټينګار په درې مهمو سيستمونو و چې دا دي. z-pinch، stellarator او مقناطيسي اينه. اوسني مخکښ جوړښتونه په ليزر سره «ټوکاماک» (حلقوي ماشين) او «انرسي» (ځنډيدلی چې بدلون نه مومي) قيد (ICF) دي. دواړه جوړښتونه په پراخه کچه تر څېړنو لاندې دي، په ځانګړي ډول په فرانسه کې د ITER ټوکاماک او په متحده ايالاتو کې د ملي احتراق تاسيسات (NIF) ليزر. څېړونکي همدا راز نور جوړښتونه هم څېړي، کوم چې ارزانه لاسرسی وړاندې کولای شي. په دې بديلونو کې، د مقناطيسي شوي موخې ويلې کېدلو او د اينرسي الکترواستاټيک (ساکن برېښنايي چارجونه) قيد او د سټيليټر په نويو بدلونو کې ليوالتيا مخ پر زياتېدو ده.

شاليد

ميکانيزم

د ويلې کېدو غبرګون هغه مهال منځ ته راځي کله چې دوه يا زياتې هستې د اوږدې مودې لپاره سره زیاتې نږدې شي، هغه هستوي ځواک چې دوی سره يو بل ته راکاږي له هغه اليکټروسټاټک ځواک څخه زيات شي چې دوی يو له بل سره جلا کوي او دوی بيا سره په درنده هسته کې ويلې کړي.د هغې هستې لپاره چې له وسپنې-۵۶ څخه درنده وي، غبرګون يې اندوترميک (تودوخه کش کوونکی) دی چې د انرژۍ د ورود غوښتنه کوي. هغه درنده هسته چې له وسپنې څخه ستره وي ډېر زيات پروټونونه لری، د کوم په پايله کې چې ډېر زیات په شا تمبونکی طاقت پیدا کېږي. د هغو هستو لپاره چې له وسپنې-۵۶ څخه سپکې وي، غبرګون يې بيا ايکسوترميک (د تودوخې شړونکی وي)، هغه مهال انرژي خوشې کوي، کله چې سره يو ځای کېږي. له دې امله چې هايډروجن په خپله هسته کې يو پروټون لري، د ويلې کېدو د تر لاسه کولو لپاره تر ټولو کمې هڅې ته اړتيا لري او له ځانه سره تر ټولو زياته خالصه انرژي لري. همدا راز له دې کبله چې هغه يو اليکټرون لري، هايډروجين تر ټولو اسانه سون توکي دي چې په بشپړ ډول په «ايون» بدل شي (ايون معنا هغه ذره چې په برېښنا بدله شوې وي).

پياوړی طاقت يواځې په لنډو واټنونو کې کار کوي (ډېر نه ډېر يو فیمټوميټر، د يو پروټون يا نيوټران د قطر اندازه)، په داسې حال کې چې د هستې په منځ کې پورې وهونکی اليکټروسټيټک طاقت په اوږد واټن کار کوي. د دې لپاره چې د ويلې کېدو له بهير څخه تېر شي، د سون توکو اتومونه پوره حرکي انرژۍ ته اړتيا لري، تر څو د پياوړي طاقت لپاره يو بل ته نژدې شي او پر اليکټروسټيټک شړلو غلبه پيدا کړي. د سون توکو د اتومونو په پوره اندازه رانژدې کولو لپاره حرکي انرژۍ اندازه د «کولمب خنډ» په نوم يادېږي. د دې انرژۍ د مهيا کولو په لارو کې، د زرې په تېزونکي کې  اتومونو ته چټکتيا ورکول، يا د تودوخې په لوړه درجه د دوی ګرمول شامل دي.

کله چې يو اتوم د هغې د «ايونايزيشن» له انرژۍ څخه زيات ګرم شي، نو د هغې اليکترون لوڅ شي، او په دې ډول يې يواځې لغړه هسته پاتې شي. دې پروسې ته د ايونايزيشن نوم ورکړل شوی دی او د دې په پايله کې راغلې هستې ته «ايون» ويل کېږي. پايله يې د ايونونو يوه توده وريځ او هغه ازاد اليکترونونه دي چې مخکې له دوی سره نښتې وو او د پلازما په نوم پېژندل کېدل. له دې امله چې چارجونه ورڅخه جلا شوي دي، له برېښنايي اړخه پلازماګانې رسونکې (بيونکې/موصلې) او له مقناطيسي اړخه د کنترول کېدو وړ وي. د ويلې کېدو ډېر وسايل له دې څخه ګټه پورته کوي، تر څو له تودوېدو سره سم زرې سره قيد کړي.

عرضي مقطع

د يو غبرګون عرضي مقطع، د σ ښودنه کوي، دا شونتيا اندازه کوي چې د ويلې کېدو يو غبرګون به منځ ته راشي. دا د دوه هستو په نسبي چټکتيا پورې اړه لري. لوړه نسبي چټکتيا دا شونتيا زياتوي، خو دا شونتيا په ډېرو زياتو انرژيو کې بېرته په کمېدو پيل کوي.

په يوه پلازما کې، د امکاني وېش په کارولو سره د ذرې رفتار مشخص کېدای شي. که پلازمه توده کړای شي، نو وېش به ګاوسي منحني شکل يا ميکسويل – د بولټزمن وېش په ډول وليدل شي. په دې حالت کې، د چټکتيا په وېش د منځنۍ کچې ذرې عرضي مقطع کارول ګټور دي. دا د حجمي ويلې کېدو په اندازه کې داخلېږي:

$P_{\text{fusion}}=n_{A}n_{B}\langle \sigma v_{A,B}\rangle E_{\text{fusion}}$

په داسې حال کې چې:

• $P_{\text{fusion}}$ د هر وخت او حجم په مټ جوړه شوې انرژي ده
• N په حجم کې د ذرو د انواعو A يا B د تعداد کثافت دی.

• $\langle \sigma v_{A,B}\rangle$ د دې غبرګون عرضي مقطع ده، د دوه انواعو v د ټول رفتار پر منځنۍ کچه
• $E_{\text{fusion}}$ د ويلې کېدو د غبرګون له خوا ازاده شوې انرژي ده.

د لوسن معيار

د لاسن معيار روښانه کوي چې څه ډول د انرژۍ پيداوار د دکومو ټاکلو سون توکو د تودوخې درجې، کثافت او د ټکر د رفتار سره توپير مومي. دط معادلې د يوې ګرمې پلازما سره کار کونکې ويلې کېدو لپاره د جان لاسن په تحليل کې مرکزي حيثيت درلود. لاسن د يوې انرژۍ توان تر لاسه کړ، چې لاندې ښودل شوی دی.

$P_{\text{out}}=\eta _{\text{capture}}\left(P_{\text{fusion}}-P_{\text{conduction}}-P_{\text{radiation}}\right)$

چېرته چې:

• $P_{\text{out}}$ له يو ځای کېدو څخه سوچه طاقت دی
• $\eta _{\text{capture}}$ د يو ځای کېدو د پيداوار د نيولو اغېزمنتيا ده
• $P_{\text{fusion}}$ د يو ځای کېدو د غبرګون څخه پيدا کېدونکې انرژۍ اندازه ده
• $P_{\text{conduction}}$ د استولو زيانونه دي، ځکه چې انرژي ورکونکی کتله پلازما خوشې کوي
• $P_{\text{radiation}}$ د راډيشين زيانونه دي، کله چې انرژي د رڼا په توګه خوشې کوي

د پلازما وريځ د استولو او راډيشن (اشعاع) په مټ انرژي له لاسه ورکوي. رسول هغه وخت تر سره کيږي، کله چې ايون، اليکټران، يا نيوټرلونه په نورو مادو، عموماً د الې په سطحه اثر غورځوي او د خپلې حرکي انرژۍ يوه برخه نورو ايټمونو ته لېږدوي. راډيشن هغه انرژي ده چې وريځ د رڼا په توګه خوشې کوي. راډيشن د تودوخې له درجې سره زیاتېږي. د يو ځای کېدو د طاقت ټيکنالوژۍ بايد دا زيانونه مهار کړي.

درې ګونی توليد: کثافت، تودوخه، وخت

د لاسن معيار دليل وړاندې کړی چې توده شوې او کواسي-نيوټرل پلازما لرونکی ماشين، بايد هومره انرژي پيدا کړي چې د انرژۍ پر زيانونو غلبه پيدا کړای شي. په يو معلوم حجم کې جارې کېدونکې انرژۍ اندازه د تودوخې د درجې يو عمل دی او له همدې امله د يوې ذرې پر بنسټ د غبرګون اندازه، د دې حجم په داخل کې د ذرو کثافت او په پای کې د قيد وخت، د هغه وخت اوږدوالی چې انرژي د حجم په داخل کې پاتې کېږي، دا ټول د درې ګوني توليد په نوم پېژندل کېږي. د پلازما کثافت، د تودوخې درجه او د قید وخت.