در طول قرن بیستم نوآوری‌هایی در فناوری ایجاد شد که تأثیرات شگرفی بر تولید صنعتی داشت. در نخستین گام باید یادآور شد که مفهوم نخستین در سازمان صنعتی، نوآوری خودآگاهانه بود و سازمان‌ها تلاش می‌کردند تا با بهکارگیری روش‌های بهبودیافته، بهره‌وری خود را افزایش دهند.
روش‌های مطالعه کار در پایان قرن نوزدهم در آمریکا به شکلی ساختارمند بررسی شد و در نیمه نخست قرن بیستم به شکلی گسترده در سازمان‌های صنعتی آمریکا و اروپا مورد استفاده قرار گرفت. این روش‌ها به‌سرعت به مدیریت علمی و مطالعات نوین مدیریت صنعتی، سازمان‌ها و روش‌ها و شیوه‌های مدیریتی ویژه تبدیل شد.
موضوع این کارها آن بود که کارایی صنعت و در نتیجه سود و بهره‌وری افزایش یابد و جای تردیدی نیست که موفقیت‌های چشمگیری داشتند. تبدیل کارگاه‌های کوچک قرن نوزدهمی به مؤسسات غول‌پیکر مهندسی قرن بیستم با خطوط مونتاژ و فناوری‌های تولید انبوه، بدون داشتن این سازمان صنعتی شدنی نبود. یکی از ویژگی‌های صنعت در قرن بیستم خردمندانه کردن تولید بود؛ این ویژگی زاییده بهکارگیری روش‌های نوینی است که بخشی از تاریخ فناوری از ابتدای قرن را تشکیل می‌دهد.
گسترش عظیم برق
در قرن نوزدهم روی همه اصول تولید برق (الکتریسیته) کار شده بود، اما در پایان آن قرن تولید برق در مقیاس بزرگ به‌تازگی آغاز شده و قرن بیستم شاهد گسترش عظیم تولید و توزیع برق بود. در آن دوره الگوی کلی کار شامل ایجاد واحدهای بزرگتر تولید بود که بخار برگرفته از دیگ‌های بخار حرارت داده‌شده توسط زغال‌سنگ یا نفت را به کار می‌گرفتند.
تمایل به ایجاد واحدهای بزرگتر با گرایش به صرفه‌جویی در مقیاس و بهره‌وری فیزیکی بیشتر همراه شد و دستیابی به دما و فشار بخار بالاتر را تشویق کرد. تجربه ایالات متحده بیانگر این روند است که در دهه نخست قرن بیستم یک واحد تولید با ظرفیت 25 هزار کیلو وات و فشار بخار 200 تا 300 پوند بر اینچ مربع در گرمای 400 تا 500 درجه فارنهایت به عنوان یک واحد تولید بزرگ در نظر گرفته می‌شد؛ اما در سال 1930 بزرگ‌ترین واحد 208 هزار کیلو وات با فشار 1200 پوند بر اینچ مربع در دمای 725 درجه فارنهایت بود.
این در حالی است که میزان سوخت لازم برای تولید یک کیلو وات ساعت برق و در نتیجه بهای مصرف‌کننده به‌شدت کاهش یافته بود.
همراه با گسترش بازار برق، بر میزان مسافتی که باید انتقال داده می‌شد نیز افزوده شد و بهره‌وری در انتقال به معنای ولتاژهای بالاتر بود. در نتیجه مولدهای برق کوچک که برای سامانه‌های شهری برق مستقیم تولید می‌کردند، جای خود را به سامانه‌های جریان متناوب دادند که قادر به سازگاری با ولتاژهای بالا بودند.
در سال 1908 در کالیفرنیا امکان انتقال از طریق یک خط 250 کیلومتری با ولتاژ 110 هزار کیلو وات ایجاد شد و در دهه 1930 سد هوور خط انتقال به طول 480 کیلومتر با ولتاژ 287 هزار کیلو وات را به کار گرفت. سد هوور یادآور استفاده از نیروی آب بود که با فروریختن به پایین موجب به حرکت درآمدن توربین‌های آبی می‌شد که انرژی برق تولید می‌کردند و در آن منطقه جغرافیایی امکان ترکیب کردن تولید با شیوه انتقال آسان را ممکن ساخت.
ساختار جدید امکان دستیابی به سطوح کارایی بالاتری را فراهم کرد. یکی از پیامدهای مهم افزایش رو به رشد مصرف برق در کشورهای صنعتی، پیوند خوردن سامانه‌های محلی برای ایجاد شبکه‌های برق است که می‌توان به وسیله آن برق را در اختیار نیازهای در حال دگرگونی محلی قرار داد.
قدرت هسته‌ای
برق و موتورهای احتراق داخلی تا سال 1945 منبع اصلی تولید نیرو برای صنعت و حمل‌ونقل در قرن بیستم بودند، گرچه در همان زمان برخی شهرهای صنعتی جهان همچنان از نیروی بخار و موتورهای قدیمی نخستین بهره‌برداری می‌کردند. پژوهش‌های ابتدایی در زمینه فیزیک هسته‌ای بیش از آنکه فناورانه باشد، علمی بود و کمتر مورد علاقه و توجه عمومی قرار گرفت. تا زمان نخستین آزمایش‌های موفقیت‌آمیز شکافت اتم‌های سنگین در آلمان در سال 1938 و کارهای ارنست رادرفورد و اینشتین، توانمندی مهندسی این زمینه چندان مورد توجه قرار نداشت.
جنگ جهانی به اجرای طرح منهتن و تولید بمب بر پایه شکافت هسته‌ای منجر شد که در آلاموگوردو منفجر شد. ابن برنامه در مراحل پایانی خود، زمانی که باید مشکلات ساخت رآکتورهای بزرگ و کار با مواد رادیواکتیو حل می‌شد، تبدیل به یک موضوع فناورانه شد. در این مرحله نیز به دلیل هزینه‌های سنگین به یک موضوع سیاسی اقتصادی نیز تبدیل شد، بنابراین در رویداد سرنوشت‌ساز میانه قرن بیستم سرانجام همگرایی بین علم و فناوری و اقتصاد رخ داد.
نوآوری بزرگ نیمه نخست قرن در زمینه انرژی، بهره‌گیری از قدرت هسته‌ای بود. نخستین بمب هسته‌ای تنها شکلی خام از شکافت هسته‌ای را نشان داد که انرژی مواد رادیواکتیو را بلادرنگ و در شکل یک انفجار آزاد می‌کرد. اما به‌سرعت مشخص شد که انرژی حاصل از یک پیل اتمی، توده‌ای از گرافیت جاذب انرژی نوترون‌های ساطع‌شده از مواد رادیواکتیو می‌تواند گرما تولید کند و این گرما به نوبه خود قادر به ایجاد بخار و به حرکت درآوردن توربین‌هایی است که انرژی هسته‌ای را به برق قابل استفاده تبدیل می‌کند.
نیروگاه‌های برق هسته‌ای در دنیای پیشرفته صنعتی بر این پایه ساخته شد و هنوز در حال اصلاح است. گرچه انرژی اتمی تاکنون امیدهای بسیاری را که به عنوان یک منبع اقتصادی تولید انرژی به آن شده پاسخ نداده و مشکلات بسیاری در زمینه دفع و نگهداری زباله‌های اتمی ایجاد کرده، به نظر می‌رسد تلاش‌‌های انجام‌شده برای آزمایش روش‌های مستقیم‌تر شکافت هسته‌ای احتمالاً در پایان نتایجی برای حوزه انرژی داشته باشد.
در همین حال فیزیک هسته‌ای در حال بررسی گزینه‌های امیدوارکننده‌تر مهار قدرت هم‌جوشی هسته‌ای بود که در آن اتم‌های ساده هیدروژن با هم ترکیب شوند و با آزادسازی انرژی، اتم‌های سنگین‌تری ایجاد شود. این روش مانند آن اتفاقی است که در ستارگان رخ می‌دهد و به صورت ساختگی از طریق ایجاد یک واکنش هم‌جوشی با گرمای شدید و به شکل لحظه‌ای توسط انفجار شکافت هسته‌ای ایجاد می‌شود.
این ساختار بمب هیدروژنی است که دانشمندان تاکنون راهی برای مهار آن ایجاد نکرده‌اند تا بتوان انرژی پیوسته و کنترل‌شده‌ای از آن کسب کرد. پژوهش‌ها در زمینه فیزیک پلاسما و تولید نقطه‌ای دارای گرمای شدید از الکترون‌های حبس‌شده در یک میدان مغناطیسی قدرتمند، امیدهایی را در این زمینه به وجود آورده است.
لینک کوتاه: https://karangweekly.ir/jran
