مترجم: فرید احسانلو
منبع: راسخون
منبع: راسخون
یک پارامتر بنیادی در رآکتورهای هم جوشی هسته‌ای سطح مقطع هسته‌ای است؛ سطح مقطع هسته‌ای معیاری است از احتمال انجام واکنش هم جوشی بین یک هسته با هستۀ دیگر. فیزیک هسته‌ای‌دانان خوب می‌دانند که این احتمال بستگی دارد به سمتیت نسبی اسپین‌های هسته در لحظۀ قبل از برهم‌کنش. اما به علت مشکلات سمت‌دهی (به هر مقدار) اسپین هسته‌ها، و نیز به علت این احتمال که در یک رآکتور هم‌جوشی هسته‌ای، تحت شرایط سخت موجود، هسته‌ها نمی‌توانند برای مدت زیادی قطبیده بمانند، تا چند سال پیش به احتمال قطباندن اسپین‌ها، برای بیشتر کردن آهنگ واکنش‌های هسته‌ای اصلا توجهی نشده بود.
محاسبات دانشگاه پرینستون نشان داده‌اند که در واقع تحت شرایط عملیاتی رآکتور، آهنگ افت قطبیدگی خیلی پایین است. دو هستۀ مهم هم‌جوشی، تریتیوم و دوتریوم، را در نظر بگیرید. درصد بزرگی از قطبیدگی به مدت
ثانیه برای تریتیوم و 
ثانیه برای دوتریوم، می‌تواند باقی بماند. هم‌چنین معلوم شد که با استفاده از روش‌های نوین می‌توان مقادیر زیادی دوترون یا تریتون قطبیده را به طور ارزان و مؤثر تولید کرد.این دو واقعیت ـ یعنی، آهنگ ظاهراً کند واقطبش و احتمال حصول مقادیر زیادی از هسته‌های قطبیده به صورت گاز یا جامد ـ قطبش به صورت یک روش جالب برای اصلاح عملکرد رآکتورها درآورده است.
مزایای بالقوۀ یک رآکتور هم‌جوشی با هسته‌های قطبیده به شرح زیرند؛ در یک رآکتور DT (که در آن واکنش‌های دوتریوم‌ـ تریتیوم رخ می‌دهند) که اسپین هسته‌های D و T هر دو به موازات میدان مغناطیسی قطبیده‌اند، سطح مقطع مؤثر هسته‌ای 50 درصد از حالتی که هسته‌ها ناقطبیده‌اند بزرگ‌تر است. از این رو، واکنش‌پذیری هسته‌ای 50 درصد افزایش می‌یابد. تحت همان شرایط تولید نیروی هسته‌ای در رآکتور 50 درصد بیشتر است، و یا اگر محدودیت در فشار کل لازم برای رآکتور شدید باشد، می‌توان رآکتور را در فشار پایین‌تر به کار انداخت و همین مقدار نیروی هسته‌ای به دست آورد. نوترون‌ها و ذرات آلفا (هسته‌های هلیوم) حاصل از واکنش‌های هم‌جوشی عمدتاً عمود بر میدان مغناطیسی گسیل می‌شوند. این امر در گیراندازی ذرۀ آلفا در ماشین‌های آیینه‌ای امتیازی به حساب می‌آید، هم‌چنین می‌توان از قابلیت هدایت نوترون‌ها برای جلوگیری از صدمه دیدن دیوارهای احاطه کننده و تجهیزات استفاده کرد و عمر آنها را افزایش داد.
گسیل ذرات آلفا در راستای عمود، که حاصل قطبیدن هسته‌های D و T در امتداد راستای میدان مغناطیسی است، در رآکتورهای توکامک یک نقطۀ ضعف به شمار می‌رود، زیرا این امر محصور کردن این ذرات را مشکل‌تر می‌کند. اما اگر فقط اسپین هستۀ D در امتداد عمود بر راستای میدان مغناطیسی قطبیده شود و هستۀ T ناقطبیده بماند این وضع کاملا اصلاح می‌شود. در این حالت، آهنگ واکنش هسته‌ای با آهنگ واکنش یک رآکتور ناقطبیده یکسان است، اما مسئلۀ محصورسازی ذرات آلفایی که عمود بر امتداد راستای میدان مغناطیسی گسیل می‌شوند آسان‌تر می‌شود.
کاربرد ممکن دیگر قطبش برای رآکتورهای هم‌جوشی هسته‌ای آینده عبارت است از احتمال جلوگیری از وقوع واکنش D-D توسط قطباندن هسته‌های D به موازات راستای میدان مغناطیسی. این روش قطبش را می‌توان در یک رآکتور
، که در آن تنها چشمۀ نوترون‌ها واکنش D-D است به کار برد. از این رو، رآکتور می‌تواند یک رآکتور بی‌نوترون باشد.این که قطبش در رآکتور هسته‌ای واقعاً کاربرد دارد یا نه، با آزمایش مستقیم معلوم خواهد شد. واقطبش، علاوه بر برخورد، می‌تواند از منابع دیگری نیز ناشی شود. از لحاظ نظری می‌توان از عوامل خطرناک‌تر، هم چون اثرهای دیوار و افت و خیزهای مغناطیسی، که در بسامد تقدیم رخ می‌دهند، اجتناب کرد. (بسامد تقدیم عبارت است از بسامد تشدید طبیعی هسته‌های قطبیده در میدان مغناطیسی). با در دسترس قرار گرفتن چشمه‌های مناسب از هسته‌های قطبیده می‌توان به طور مستقیم از وسایل تجربی موجود برای تعیین آهنگ‌های واقطبش استفاده کرد. امید می‌رود که ظرف چند سال آینده این‌گونه آزمایش‌ها انجام شوند.
