دانشمندان و مهندسان مرکز دانش‌های پلاسما و همجوشی هسته‌ای (فیوژن) در دانشگاه MIT یک گام بزرگ به سوی انرژی پاک برداشتند
رکورد تازه در فیوژن
روز جمعه ۳۰ سپتامبر ۲۰۱۶ دانشمندان و مهندسان مرکز دانش‌های پلاسما و همجوشی هسته‌ای (فیوژن) در دانشگاه MIT یک گام بزرگ به سوی انرژی پاک برداشتند.
این گروه رکورد جهانی تازه‌ای برای فشار پلاسما در رِاَکتورِ همجوشی هسته‌ای آلکِیتور سی-ماد ("Alcator C-Mod tokamak nuclear fusion reactor") به دست آورد.
فشار پلاسما یک بخش کلیدی از زنجیره تولید انرژی از همجوشی هسته‌ای (فیوژن) است و در این دستآورد، دانشگاه MIT برای نخستین بار در دنیا به فشار ۲ اتمسفر برای پلاسما رسیده‌است.
بطور بالقوه امکان تولید تقریبا نامحدود انرژی پاک، ایمن و بدون کربن از همجوشی هسته‌ای وجود دارد.
فیوژن همان واکنشی است که انرژی خورشید را می‌سازد. و می‌توان اندازه مینیاتوری (کوچک) آنرا در یک راکتور، به شکل یک ستاره بسیار داغ از پلاسما (یک گاز خیلی خیلی داغ) که در یک میدان مغناطیسی شناور است، شبیه‌سازی کرد.
۵۰ سال است که برای انجام واکنش فیوژن بادوام در زمین کار می‌شود.
پلاسما باید خیلی خیلی داغ شود (بیش از ۵۰ میلیون درجه)، این پلاسمای سوزان باید در زیر یک فشار شدید پایدار مانده و مقدار آن نیز ثابت بماند.
برای یک فیوژن موفق سه فاکتور مهم است:
- طول زمانی گیر انداختن پلاسما
- رساندن پلاسما به دمای مورد نیاز
و بالاتر از این سه فاکتور که به سه محصول پروسه فیوژن معروف است، آزاد کردن انرژی در راکتور به اندازه ای بیشتر از آنچه که برای ادامه واکنش مورد نیاز است، می‌باشد (تولید انرژی).
فشار که محصول چگالی و دمای پلاسما است نزدیک به دو سوم این چالش است. مقدار توان تولیدی(انرژی تولید شده) به اندازه مربع افزایش فشار، بالا می‌رود. بنابراین دو برابر کردن فشار ، تولید انرژی را چهار برابر می‌کند.
راکتور آلکِیتور در ۲۳ سال گذشته تا کنون چند بار رکورد فشار پلاسما در میدان مغناطیسی را بالا برده است. رکورد قبلی ۱.۷۷ اتمسفر و در سال ۲۰۰۵ به دست آمده بود. اکنون پژوهشگران به رکورد ۲.۰۵ اتمسفر و همچنین ۱۵ درصد افزایش دما در داخل راکتور یعنی ۳۵ میلیون درجه سلسیوس دست یافته‌اند. این دما دوبرابر داغ‌تر از هسته خورشید است.
پلاسما ۳۰۰ تریلیون همجوشی در ثانیه انجام داد . قدرت میدان مغناطیسی مرکزی راکتور ۵.۷ تسلا بوده‌است. جریان الکتریسیته مصرفی ۱.۴ میلیون آمپر بوده و با توان ۴ میلیون وات گرم شده است. این واکنش در فضای به اندازه یک متر مکعب به انجام رسیده و پلاسمای تولید شده با مدت ۲ ثانیه پایدار مانده است.
آزمایش‌های انجام شده در راکتورهای مشابه دیگر نیز به این دما رسیده بودند ولی در فشار نزدیک به ۱ اتمسفر . ولی رکورد تازه از بالاترین آنها نزدیک به هفتاد درصد بهتر است.
یک پژوهشگر در زمینه فیوژن به نام Dale Meade می‌گوید: این رکورد، رویکرد بهره برداری از میدان مغناطیسی قوی را به عنوان یک روش موثر در تولید راکتورهای کاربردی فیوژنی تایید می‌کند.
یک پژوهشگر دیگر بنام Riccardo Betti می‌گوید:
این نتایج تایید می‌کند که بهترین روش برای رسیدن به فشار بالای مورد نیاز برای پلاسمای سوزان، Tokamak های با میدان مغناطیسی قوی مانند راکتور آلکیتور است.
راکتور Alcator C-Mod تنها راکتور جمع و جور با میدان مغناطیسی قوی و شکل پیشرفته‌ای از طراحی به نام Tokamak (شبیه سیبی که هسته آن خالی شده باشد) است که پلاسمای سوزان را با میدان مغناطیسی در یک حفره دوناتی شکل، گیر می‌اندازد!
میدان مغناطیسی شدید C-Mod می‌تواند تا ۸ تسلا یعنی ۱۶۰ هزار برابر میدان مغناطیسی زمین بالا رود. این توانایی به راکتور امکان تولید پلاسمای سوزان با چگالی بالا و پایدار نگهداشتن آن در دمای بیشتر از ۸۰ میلیون درجه سلسیوس را می‌دهد.
میدان مغناطیسی این راکتور بیشتر از دوبرابر میدان موجود در راکتورهای دیگر است. و این قدرت راکتور آلکِیتور را در نگهداری فشار پلاسما چهار برابر می‌کند.
شاید اینها را نیز بپسندید:
گداخت هسته ای با هیدروژن و بور
همجوشی هسته‌ای، گداخت هسته‌ای، فیوژن چیست؟
حل یکی از بزرگترین چالش‌های انرژی هسته‌ای
مرز پیشرفت فناوری تا کجاست؟
لینک منبع خبر: