رکورد جهانی همجوشی اینگونه شکسته شد!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،دانشمندان در آلمان موفق شدند رکورد جدیدی را در حوزه همجوشی هسته‌ای به ثبت برسانند. در یک دستاورد مهم، راکتور استلاراتور Wendelstein ۷-X در مؤسسه ماکس پلانک آلمان توانست واکنش پایدار پلاسما را به مدت ۴۳ ثانیه حفظ کند؛ عددی که اکنون به‌عنوان طولانی‌ترین مدت زمان حفظ پلاسما در تاریخ راکتور‌های همجوشی، از جمله توکاماک‌ها، به شمار می‌رود.

در این آزمایش راکتور به سطح عملکردی موسوم به ضرب سه‌گانه (Triple Product) دست یافت که یکی از معیار‌های کلیدی برای رسیدن به همجوشی قابل بهره‌برداری در مقیاس صنعتی محسوب می‌شود. این دستاورد، گامی حیاتی به‌سوی تحقق رؤیای تولید انرژی پاک، پایدار و تقریباً نامحدود به‌شمار می‌رود.

همجوشی آینده انرژی بدون زباله رادیواکتیو

در حال حاضر، انرژی هسته‌ای با استفاده از شکافت هسته‌ای (fission) تولید می‌شود؛ فرآیندی که با شکافتن اتم‌های سنگین مانند اورانیوم، برق تولید می‌کند، اما به‌دلیل تولید زباله‌های رادیواکتیو، چالش‌برانگیز است. در مقابل همجوشی هسته‌ای (fusion) که فرآیند نیروزا در خورشید و ستارگان است، تنها به یون‌های سبک هیدروژن مانند دوتریوم و تریتیوم نیاز دارد و نه‌تنها فاقد ضایعات سمی است، بلکه هیچ گاز گلخانه‌ای نیز تولید نمی‌کند.

استلاراتور‌ها رقیبی جدی برای توکاماک‌ها

تا امروز بیشتر راکتور‌های همجوشی از نوع توکاماک بوده‌اند که با کمک میدان مغناطیسی و طراحی دونات‌مانند پلاسما را در مرکز خود نگه می‌دارند. اما استلاراتورها، اگرچه طراحی پیچیده‌تری دارند، از نظر کنترل پلاسما و بازدهی، انعطاف‌پذیرترند. راکتور Wendelstein ۷-X در آلمان یکی از پیشرفته‌ترین استلاراتور‌های جهان، در این حوزه پیشتاز شده است.

بیشتر بخوانید

انقلاب در فیزیک هسته‌ای با کشف عدد جادویی جدید

شوک بزرگ در فیزیک؛ زمان هم به جلو می‌رود هم به عقب!

همجوشی هسته‌ای وارد فاز تازه‌ای شد!

۴۳ ثانیه رکورددار تاریخ

در این آزمایش جدید، پلاسما با استفاده از امواج مایکروویو و با فناوری رزونانس سیکلوترونی الکترون تا دمایی حدود ۳۰ میلیون درجه سلسیوس (معادل ۵۴ میلیون درجه فارنهایت) گرم شد. در این مدت، سیستم تزریق سوخت طراحی‌شده توسط آزمایشگاه ملی اوک‌ریج وزارت انرژی آمریکا، ۹۰ پلت از یون‌های یخ‌زده هیدروژن را به‌طور دقیق به داخل پلاسما وارد کرد.

قابل توجه آنکه تنظیم خودکار نرخ پالس‌های سوخت برای هماهنگی با فرایند گرمایش، اقدامی بی‌سابقه در این حوزه بود. آزمایشگاه‌های متعددی از اروپا از جمله مرکز تحقیقات انرژی و فناوری محیط‌زیست CIEMAT در اسپانیا و مرکز تحقیقات انرژی HUN-REN در مجارستان نیز در توسعه این فناوری مشارکت داشتند.

ضرب سه‌گانه؛ نزدیک به نقطه شکست انرژی

رسیدن به سطح "Triple Product" یعنی نزدیک‌شدن به نقطه شکست انرژی (Breakeven)، جایی که انرژی تولیدشده از همجوشی بیشتر از انرژی مصرف‌شده برای آغاز واکنش باشد. این شاخص از سه مؤلفه تشکیل می‌شود: چگالی ذرات یونی، دمای پلاسما و زمان نگهداری انرژی (زمانی که پلاسما داغ باقی می‌ماند).

توماس کلینگر رئیس تیم تحقیقاتی در بیانیه‌ای گفت: این رکورد جدید، نشان‌دهنده توان فوق‌العاده راکتور Wendelstein ۷-X است. رسیدن به سطح عملکرد توکاماک‌ها در دوره‌های بلندمدت پلاسما، یک گام مهم دیگر به‌سوی ساخت راکتور‌های همجوشی با قابلیت تولید برق است.