حطمت "الشمس الاصطناعية" في كوريا الجنوبية الرقم القياسي السابق للعمل بالبلازما. وصل مفاعل الاندماج KSTAR (أبحاث التوكاماك الكورية فائقة التوصيل) التابع للمعهد الكوري للطاقة النووية الحرارية (KFE) إلى درجة حرارة أعلى بسبع مرات من درجة حرارة قلب الشمس وتمكن من الحفاظ عليها لفترة أطول من المرة السابقة.
تمكن الباحثون العاملون في مشروع KSTAR من الحفاظ على درجة حرارة 100 مليون درجة مئوية لمدة 48 ثانية! وللمقارنة، تبلغ درجة حرارة قلب شمسنا حوالي 15 مليون درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، نجح فريق KSTAR في الحفاظ على الوضع H بشكل مستمر لمدة 102 ثانية، وهو وضع التشغيل الأساسي للحفاظ على بلازما عالية الحرارة وعالية الكثافة.
هذا هو الأحدث من بين العديد من النجاحات التي حققتها KSTAR. على سبيل المثال، في عام 2021، سجل مفاعل نووي حراري كوري رقما قياسيا من خلال الحفاظ على البلازما بدرجة حرارة أيونية تبلغ حوالي 100 مليون درجة لمدة 30 ثانية.
يحاكي الاندماج نفس العملية التي تولد ضوء النجوم وحرارتها. ويتضمن ذلك دمج الهيدروجين والعناصر الخفيفة الأخرى لإطلاق كميات هائلة من الطاقة، والتي يأمل الخبراء أن يتم تسخيرها لتوليد إمدادات غير محدودة من الكهرباء الخالية من الكربون.
لتطوير الطاقة النووية الحرارية، من المهم إنشاء تقنية يمكنها الحفاظ على بلازما ذات درجة حرارة عالية وكثافة عالية، حيث تحدث تفاعلات الاندماج بكفاءة أكبر ولفترات طويلة من الزمن. وللقيام بذلك، يقوم الباحثون بإجراء تجارب مختلفة باستخدام الأجهزة النووية الحرارية مثل KSTAR.
سر الإنجازات الجديدة هو محولات التنغستن. وهي تلعب دورًا حاسمًا في إزالة الغازات المستهلكة والشوائب من المفاعل، وفي نفس الوقت تتحمل الأحمال الحرارية السطحية الكبيرة. تحول فريق KSTAR مؤخرًا إلى استخدام التنغستن بدلاً من الكربون في محولاتهم.
يتمتع التنغستن بأعلى نقطة انصهار لأي معدن، ويعود نجاح الفريق في الحفاظ على الوضع H لفترة طويلة إلى حد كبير إلى هذه الترقية الناجحة. ويقول الخبراء: "مقارنة بالمحولات السابقة المعتمدة على الكربون، أظهرت المحولات الجديدة من التنغستن زيادة بنسبة 25% فقط في درجة حرارة السطح تحت أحمال حرارية مماثلة". "وهذا يوفر مزايا كبيرة لعمليات الطاقة ذات النبض الطويل وارتفاع درجة الحرارة."
إن نجاح محولات التنغستن يمكن أن يوفر بيانات لا تقدر بثمن لمشروع المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (ITER) الذي تبلغ قيمته 21,5 مليار دولار والذي يجري تطويره في فرنسا بمشاركة العديد من البلدان. ومن المتوقع أن تتلقى ITER أول بلازما لها في عام 2025، وبحلول عام 2035 ستكون جاهزة للعمل بكامل طاقتها. وفي غضون ذلك، سيعمل الفريق في كوريا الجنوبية على إنشاء تقنيات رئيسية أخرى ضرورية لتفعيل ITER.
اقرأ أيضا: