یک راکتور گرما هسته ای در جنوب فرانسه به نام WEST به تازگی به نقطه عطف مهمی دست یافته است که ما را یک قدم به انرژی پاک، پایدار و تقریبا بی حد و حصر نزدیک می کند.
دانشمندان آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون در نیوجرسی که در این پروژه همکاری داشتند، امروز اعلام کردند که این دستگاه ماده فوق العاده داغی به نام ایجاد کرده است. پلاسما که به مدت 6 دقیقه متوالی به 90 میلیون درجه فارنهایت (50 میلیون درجه سانتیگراد) رسید.
هدف نهایی این است که یک پلاسمای فوق‌العاده داغ را برای ساعت‌ها حفظ کنیم، اما 6 دقیقه یک رکورد جهانی جدید برای دستگاهی مانند WEST است. سایر راکتورهای هسته ای مشابه WEST پلاسمای داغ تری تولید کرده اند، اما عمر طولانی تری نداشته اند.
به آن WEST می گویند توکامک. این یک راکتور همجوشی به شکل دونات است که به اندازه یک اتاق 8 در 8 فوتی با سقف هایی به ارتفاع 8 فوت است که قادر به تولید همان نوع انرژی است که خورشید ما را تامین می کند. به همین دلیل است که دانشمندان گاهی این ماشین ها را «خورشیدهای مصنوعی» می نامند.
آنچه که ما در تلاشیم انجام دهیم این است که ایجاد کنیم خورشید روی زمینلوئیس دلگادو آپاریسیو، رئیس پروژه های پیشرفته PPPL گفت بیزینس اینسایدر. او گفت: «و بسیار، بسیار چالش برانگیز است،» اما این رکورد جدید نشان می دهد که آنها در مسیر درستی حرکت می کنند.
خورشید ادامه دارد سوخت هسته ای (هنگامی که هسته های اتم با هم ترکیب می شوند و انرژی آزاد می کنند) نباید با هسته ای اشتباه گرفته شود تقسیم فرآیندی (هنگامی که هسته های اتمی شکافته و انرژی آزاد می کنند) که انرژی راکتورهای هسته ای امروزی را تامین می کند.
انرژی هسته ای از هر نوع انرژی که امروز داریم قدرتمندتر است. اگر بتوانیم این قدرت را مهار کنیم، می تواند تولید کردن تقریباً 4 میلیون برابر انرژی به ازای هر کیلوگرم سوخت نسبت به سوخت های فسیلی. به علاوه بدون کربن است.
چالش های مهم قبل از اینکه این واقعیت به واقعیت تبدیل شود باقی می ماند، جایی که راکتورهای تجربی مانند WEST وارد عمل می شوند.
اگرچه WEST برای تولید برق از همجوشی برای تامین انرژی خانه ها استفاده نخواهد شد، اما انجام تحقیقاتی که زمینه را برای راکتورهای تجاری آینده فراهم می کند بسیار مهم است.
WEST انرژی بیشتری ایجاد می کند و زمینه را برای ITER فراهم می کند
WEST اشتراکات زیادی با ITER دارد، راکتوری که در جنوب فرانسه ساخته خواهد شد بزرگترین توکامک در جهان قادر به سوزاندن پلاسما در صورت تمام شدن آن است. ایجاد این مخلوط خودگرم شونده گامی مهم در استفاده از قدرت همجوشی برای مقاصد تجاری است.
با این حال، به دلیل هزینه و تکنولوژی شکست ها، مشخص نیست که ITER چه زمانی تکمیل می شود. در همین حال، سایر تأسیسات در حال انجام آزمایش‌هایی هستند تا بفهمند چگونه می‌توان این رآکتور غول پیکر را به بهترین نحو کار کرد. این شامل غرب می شود.
دلگادو آپاریسیو گفت که این دو راکتور عملاً همسایه هستند و آزمایشات در WEST مستقیماً برای ITER قابل اجرا هستند.
برای اینکه همجوشی در زمین اتفاق بیفتد، سوخت باید حداقل به 50 میلیون درجه سانتیگراد برسد. یکی از موانع اصلی قدرت همجوشی این است که برای تولید این دماهای شدید انرژی بسیار زیادی لازم است، و تاکنون راکتورها قادر به حفظ پلاسما به اندازه کافی برای تولید انرژی مازادی که می تواند برای استفاده تجاری باشد، نبوده است. بنابراین در حال حاضر، راکتورهای همجوشی معمولاً انرژی بیشتری نسبت به تولیدشان مصرف می کنند.
آخرین پیشرفت WEST نیز از این قاعده مستثنی نبود. PPPL در بیانیه ای گفت، با این حال، 15 درصد بیشتر از تلاش های قبلی از همجوشی انرژی تولید کرد. علاوه بر این، پلاسما دو برابر تراکم بود که یکی دیگر از اجزای مهم در ایجاد انرژی بیشتر است.
کلید موفقیت رکوردشکنی WEST: تنگستن
WEST به دانشمندان کمک می کند تا بهترین مواد را برای ساختن دیواره های درون یک راکتور همجوشی آزمایش کنند، که کار آسانی نیست زیرا این محیط ها می توانند بیش از سه برابر گرمتر از مرکز خورشید به دمایی برسند.
WEST در ابتدا دارای دیوارهای کربنی بود. دلگادو آپاریسیو گفت، در حالی که کار با کربن آسان است، تریتیوم را نیز جذب می کند. ایزوتوپ هیدروژن که به واکنش همجوشی دامن می زند.
او گفت: “تصور کنید دیواری دارید که فقط یک دیوار نیست، بلکه نوعی اسفنج است، اسفنجی که سوخت شما را جذب می کند.”
بنابراین، در سال 2012، دانشمندان تصمیم گرفتند ماده متفاوتی را برای دیوارهای توکاماک آزمایش کنند. تنگستن – همان ماده ای که ITER برای برخی از اجزای اصلی خود استفاده می کند.
به دلیل توانایی تنگستن برای تحمل گرما بدون جذب تریتیوم، دلگادو آپاریسیو معتقد است که این ماده ایده آل برای دیوارهای توکاماک است.
با این حال، تنگستن کامل نیست. یکی از معایب آن این است که می تواند ذوب شود و وارد شود پلاسما، آن را آلوده می کند. به نوبه خود، این می تواند فرآیند را خنثی کند، انرژی زیادی منتشر می کند و پلاسما را خنک می کند.
بنابراین، برای بهینه سازی سیستم، دانشمندان باید دقیقاً نحوه رفتار و تعامل تنگستن با پلاسما را درک کنند. این کاری است که محققان با WEST انجام می دهند.
برای مثال، تیم PPPL یک ابزار تشخیصی را که در آخرین آزمایش WEST استفاده کردند، اصلاح کردند. این ابزار به تیم کمک کرد تا دمای پلاسما را دقیقاً اندازه گیری کند تا بفهمد چگونه تنگستن از دیواره دستگاه به داخل پلاسما مهاجرت می کند.
دلگادوت آپاریسیو گفت: “ما می توانیم نحوه حرکت آن را در داخل تشخیص دهیم، می توانیم آن را ردیابی کنیم، می توانیم حمل و نقل آن را در داخل دستگاه مطالعه کنیم.” .
او گفت: «ما اکنون می‌دانیم که چگونه از خنک‌کننده مراقبت کنیم، و این تجربه همسایه ITER خواهد بود.»
WEST و ITER تنها راکتورهایی نیستند که از تنگستن استفاده می کنند.
برای مثال، سیستم‌های همجوشی مشترک المنافع (CFS)، از دیواره‌های تنگستن برای SPARC استفاده کردند. راکتور همجوشی. و KSTAR کره‌ای دارای یک انحراف تنگستن است و اخیراً پلاسمای 100 میلیون درجه‌ای 30 ثانیه‌ای را نشان داده است.
باید دید که آیا تنگستن کلید باز کردن قدرت همجوشی تجاری است یا خیر.
قدرت همجوشی تجاری هنوز احتمالاً ده‌ها سال باقی مانده است، اما دلگادو آپاریسیو فکر می‌کند که آنها در حال برداشتن گام‌هایی به سوی “هدف بزرگ انرژی دادن به بشریت” هستند.
PPPL گفت که نتایج آزمایش خود را تا چند هفته دیگر در یک مجله معتبر منتشر خواهد کرد.
این مقاله در ابتدا توسط بیزینس اینسایدر.
اطلاعات بیشتر از Business Insider: