همجوشی هسته ای، منبع مهم انرژی پاک/ پیشرفت فناوری هسته‌ای

به گزارش تجارت‌نیوز، دانشمندان، در پیشرفتی بزرگ در حوزه همجوشی هسته ‌ای، اولین آزمایش با استفاده از آهنرباهای دائمی در این فناوری را انجام دادند؛ روشی شگفت‌آور اما ساده که به طور بالقوه می‌تواند هزینه نیروگاه‌های همجوشی آینده را کاهش دهد.

استلاراتور چیست؟

به نقل از interesting engineering،  فناوری همجوشی هسته ‌ای می‌تواند منبع فراوانی از انرژی پاک باشد. بر این اساس، تیم تحقیقاتی مزبور که در آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون (PPPL) متعلق به وزارت انرژی آمریکا (DOE) مستقر است، نوع جدیدی از دستگاه همجوشی به نام استلاراتور را طراحی کرده‌اند.

استلاراتورها از میدان‌های مغناطیسی پیچیده برای محدود کردن پلاسما استفاده می‌کنند.

مقایسه استلاراتور با توکامک

استلاراتورها و توکامک‌ها هر دو دستگاه‌هایی هستند که می‌توانند پلاسمای فوق‌العاده داغ مورد نیاز برای استفاده در همجوشی هسته ‌ای را در خود جای دهند. تفاوت اصلی در چگونگی ایجاد میدان مغناطیسی است که پلاسما را در جای خود نگه می‌دارد.

توکامک‌ها از جریان قوی‌ای برای ایجاد میدان مغناطیسی استفاده می‌کنند که از طریق خود پلاسما و سیم‌پیچ‌های خارجی جریان می‌یابد. در حالی که استلاراتورها فقط به سیم‌پیچ‌های پیچیده و پیچ‌خورده برای شکل دادن به میدان مغناطیسی متکی هستند.

این تفاوت باعث می‌شود استلاراتورها به طور ذاتی پایدارتر از توکامک‌ها باشند در نتیجه برای عملکرد مداوم مناسب‌تر هستند. با این حال، توکامک‌ها در حال حاضر در گرم نگه داشتن پلاسما بهتر عمل می‌کنند. دانشمندان امیدوارند در آینده از استلاراتورها به‌ عنوان نیروگاه استفاده کنند و به طور بالقوه فرایند همجوشی هسته ای را که در ستارگانی مانند خورشید رخ می‌دهد، تکرار کنند.

چرا آهنرباها در همجوشی هسته ای اهمیت دارند؟

به طور سنتی، استلاراتور میدان‌های مغناطیسی پیچیده خود را با آهنرباهای الکترومغناطیسی دقیق و گران‌قیمت ایجاد می‌کنند. اما دستگاه نوآورانه تیم PPPL، به نام MUSE، قالب را می‌شکند. به جای آهنرباهای الکتریکی، آنها به آهنرباهای دائمی متکی هستند. این امر ساخت‌وساز را به‌شدت ساده می‌کند.

تونی کیان پژوهشگری که تحقیقات او کلید توسعه دستگاه MUSE بود می‌گوید: «استفاده از آهنرباهای دائمی روشی کاملاً جدید برای طراحی ستاره‌سازهاست. این تکنیک به ما امکان می‌دهد ایده‌های جدید محصور شدن پلاسما را به‌سرعت آزمایش کنیم و دستگاه‌های جدید را به‌راحتی بسازیم.»

طراحی هوشمندانه MUSE

طراحی هوشمندانه MUSE فقط در مقرون‌به‌صرفه بودن آن نیست. دانشمندان در گذشته نیز این نظریه را مطرح کرده بودند که می‌توان از آهنرباهای دائمی برای همجوشی هسته ای استفاده کرد، اما دهه‌ها طول کشید تا کسی بتواند آن را عملی کند.

مایکل زرنستورف فیزیکدان ارشد تحقیقاتی در PPPL برای اولین بار در سال 2014 متوجه این پتانسیل شد و گفت: «من متوجه شدم آهنرباهای دائمی می‌توانند میدان‌های مغناطیسی لازم برای محدود کردن پلاسما را ایجاد و حفظ کنند تا واکنش‌های همجوشی هسته ای رخ دهد.»

 

فراتر از مهندسی هوشمندانه

طراحی MUSE دارای یک ویژگی نظری مهم به نام شبه‌تقارن است؛ به عبارت دیگر در حالی که شکل استلاراتور ممکن است نامنظم به نظر برسد، قدرت میدان مغناطیسی آن به‌ طرز چشمگیری ثابت است.

این یکنواختی به نگه داشتن پلاسما به طور منظم کمک می‌کند و احتمال همجوشی هسته ای را افزایش می‌دهد. MUSE طوری طراحی شده است که فوق‌العاده شبه‌متقارن باشد.

آینده همجوشی هسته ای

موفقیت MUSE نگاهی اجمالی به آینده‌ای ارائه می‌دهد که در آن نیروگاه‌های همجوشی مقرون‌به‌صرفه‌تر و دردسترس‌تر هستند. آهنرباهای دائمی می‌توانند نقش برجسته‌ای در این انقلاب انرژی پاک ایفا کنند.

این پیشرفت گامی مهم در مسیر دستیابی به انرژی همجوشی هسته ای به عنوان منبعی پاک و پایدار از انرژی است.

اخبار حوزه محیط‌زیست و تغییرات اقلیمی را در صفحه اقتصاد سبز تجارت‌نیوز بخوانید.