به گزارش تجارت نیوز، جهان سالهاست در تلاش برای دستیابی به منبعی از انرژی پاک، ایمن و نامحدود است؛ منبعی که بتواند نیازهای رو به رشد بشر را بدون آسیب رساندن به محیطزیست تأمین کند. همجوشی هستهای یکی از مهمترین امیدهای بشر برای تحقق این رویا است. اما ساخت نیروگاههای همجوشی به فناوریهای بسیار پیچیدهای نیاز دارد؛ از جمله ابرمغناطیسهایی که بتوانند میدانهای مغناطیسی فوقالعاده قوی و پایدار ایجاد کنند. در همین راستا، شرکت بریتانیایی Tokamak Energy موفق شده است دستاوردی تاریخی را رقم بزند؛ دستاوردی که بسیاری آن را نقطه عطفی در مسیر ساخت نیروگاههای همجوشی تجاری میدانند. این شرکت با آزمایش موفق سیستم مغناطیسی Demo4، برای نخستین بار در جهان، میدانهای یک نیروگاه همجوشی واقعی را در پیکربندی کامل آهنربای ابررسانای دمای بالا (HTS) شبیهسازی کرده است. این موفقیت میتواند آینده صنعت انرژی پاک را دگرگون سازد.
دستاوردی بیسابقه در ساخت ابرمغناطیسهای HTS
آزمایشهای اخیر که در دفتر مرکزی Tokamak Energy در نزدیکی آکسفورد انجام شد، یک رکورد جهانی را رقم زد. در این آزمایش سیستم Demo4 به دمای ۲۴۳- درجه سانتیگراد (معادل ۴۰۵.۴- درجه فارنهایت) رسید همچنین این سیستم توانست میدان مغناطیسی ۱۱.۸ تسلا تولید کند. این نخستین بار در جهان است که چنین قدرتی در یک پیکربندی کامل آهنربای HTS در قالب دستگاهی مشابه توکامک ایجاد میشود.
عبور جریان هفت میلیون آمپر-دور
سیستم Demo4 که شامل مجموعهای کامل از آهنرباهای HTS است، توانست در ستون مرکزی خود هفت میلیون آمپر-دور جریان الکتریکی را مدیریت کند.
واریک متیوز، مدیرعامل Tokamak Energy، این دستاورد را یک «پیروزی بزرگ» برای صنعت همجوشی توصیف کرد و گفت این نتیجه، بیش از ده سال نوآوری مداوم در فناوری HTS را نشان میدهد.
اهمیت این ابرمغناطیس در مسیر ساخت نیروگاه همجوشی
در یک نیروگاه همجوشی، سوخت هیدروژن باید تا حالتی از پلاسما گرم شود که چندین برابر داغتر از هسته خورشید است. برای مهار چنین پلاسماهایی، تنها راه موجود امروز، ایجاد میدانهای مغناطیسی فوقالعاده قوی است.
اگرچه آهنرباهای HTS با میدان بالا پیش از این نیز آزمایش شده بودند، اما Demo4 اولین مجموعه کامل و قابلاعتماد از این نوع آهنرباها در یک پیکربندی کاربردی نیروگاه همجوشی محسوب میشود.
اعتبارسنجی رفتار آهنرباها در محیط واقعی
در یک نیروگاه واقعی، نوارهای ابررسانا در محیطهای مغناطیسی پیچیدهای کار میکنند که توسط کویلهای مجاور تولید میشود. این شرایط عملکرد ساختاری، جریان بحرانی و توان خنکسازی را بهشدت تحت تاثیر قرار میدهد. سیستم Demo4 به مهندسان اجازه میدهد این شرایط را در یک مجموعه واقعی شامل ۱۴ آهنربای میدان چنبرهای و ۲ آهنربای میدان پولوئیدی شبیهسازی و تحلیل کنند.
گراهام دانبار، مهندس ارشد Demo4، اعلام کرد این پلتفرم دادههایی فراهم میکند که برای طراحی نیروگاههای همجوشی آینده حیاتی خواهند بود.
وی افزود: این پروژه فقط رسیدن به یک عدد نیست؛ هدف ما ایجاد اعتماد و تخصص لازم برای مقیاسپذیری فناوری برای نیروگاههای آینده است.
کاربردهای فراتر از انرژی همجوشی
یکی از بخشهای جذاب این پیشرفت آن است که فناوری HTS فقط محدود به انرژی همجوشی نیست و قابلیتهای تجاری فراوانی دارد.
مزایای کلیدی HTS
- رسانایی جریان تا ۲۰۰ برابر بیشتر از مس
- توانایی ساخت آهنرباهای کوچکتر و سبکتر
- هزینه خنکسازی بسیار کمتر نسبت به ابررساناهای دمای پایین
صنایع هدف
این ویژگیها HTS را برای بخشهای مختلفی جذاب میکند، از جمله:
- توزیع برق در مراکز داده
- ساخت موتورهای الکتریکی برای هواپیماهای بدون انتشار گازهای گلخانهای
- سامانههای حملونقل شناور مغناطیسی (Maglev)
شرکت Tokamak Energy اعلام کرده است که آزمایشهای بیشتری برای رسیدن به میدانهای مغناطیسی حتی بزرگتر در جریان است و نتایج بعدی در اوایل سال ۲۰۲۶ منتشر میشود.
گامی دیگر برای درک بهتر رفتار سوخت همجوشی
در رویدادی مرتبط، Tokamak Energy پیشتر اولین تصاویر رنگی با سرعت بالا از پلاسما را در داخل یک دستگاه همجوشی منتشر کرده بود؛ تصاویری که درک مهندسان از رفتار سوخت داغ را به میزان زیادی افزایش میدهد.
این دادهها از توسعه یک حالت عملیاتی نویدبخش به نام رژیمهای رادیاتور نقطه ایکس (XPR) حمایت میکنند.
مزیتهای رژیم XPR
- خنکسازی لبه پلاسما قبل از تماس با اجزای راکتور
- کاهش سایش تجهیزات
- حفظ سطح عملکرد مورد نیاز برای تولید انرژی
توانایی مشاهده برهمکنش لیتیوم با پلاسما بهصورت لحظهای، گامی مهم در اثبات قابلیت اجرایی این فناوری تخصصی است.
موفقیت سیستم مغناطیسی Demo4 از سوی شرکت Tokamak Energy، یکی از مهمترین گامهای دهه اخیر در مسیر دستیابی به انرژی همجوشی هستهای بهشمار میرود. این دستاورد نشان میدهد که ساخت نیروگاههای همجوشی تجاری بیش از هر زمان دیگری به واقعیت نزدیک شده است.
توان تولید میدان ۱۱.۸ تسلا، مدیریت هفت میلیون آمپر-دور جریان و عملکرد پایدار در دمای ۲۴۳- درجه سانتیگراد تنها بخشی از پیشرفتهایی است که این سیستم ارائه کرده است.
همچنین کاربردهای گسترده فناوری HTS در صنایعی خارج از حوزه همجوشی نشان میدهد که این موفقیت میتواند تحولی اساسی در فناوریهای انرژی و حملونقل ایجاد کند.
با انتشار نتایج آزمایشهای بعدی در اوایل ۲۰۲۶، احتمالا گامهای مهمتری در مسیر توسعه انرژی همجوشی برداشته خواهد شد؛ انرژیای که میتواند آینده پاک و پایدار بشر را رقم بزند.
