Tokamaks هي الأجهزة المستخدمة في الاندماج مع الحبس المغناطيسي. في هذه التفاعلات ، يتم استخدام مجال مغناطيسي قوي للتحكم واحتواء بلازما وقود الاندماج الساخن في قلب المفاعل. يتم تسخين البلازما إلى درجات حرارة عالية عن طريق الحقن بالشعاع المحايد أو تسخين التردد اللاسلكي. الهدف الرئيسي هو الحفاظ على حالة بلازما مستقرة حيث يمكن أن تحدث تفاعلات الاندماج بشكل مستمر ، مما يوفر مصدرًا غير محدود للطاقة.
تشير دراسة حديثة أجراها علماء في مختبر أوكريدج الوطني (ORNL) ومختبر برينستون لفيزياء البلازما (PPPL) وتوكاماك إنرجي المحدودة إلى تقدم كبير في أبحاث طاقة الاندماج. وصل الفريق إلى درجات حرارة تقارب 100 مليون درجة مئوية ، وهو أمر ضروري لمحطات الطاقة الاندماجية لإنتاج الطاقة التجارية.
بالإضافة إلى ذلك ، فقد حققوا درجات حرارة عالية في توكاماك مدمج ، وهو ما لم يفعله أحد من قبل!
في هذه الدراسة ، ركز العلماء على تحسين ظروف تشغيل توكاماك كروي عالي المجال (ST) يسمى ST40. بالمقارنة مع الأجهزة النووية الحرارية الأخرى ، يتميز جهاز ST40 بحجمه الأصغر والبلازما الكروية.
استخدم الفريق نهجًا مشابهًا لتلك المستخدمة في التسعينيات في TFTR tokamak ، والتي أنتجت أكثر من 1990 ملايين واط من طاقة الانصهار. يعمل ST10 في مجال مغناطيسي حلقي (على شكل دونات) بكثافة أعلى بقليل من 40 تسلا.
لتسخين البلازما ، استخدم الفريق 1,8 مليون واط من الجسيمات المحايدة عالية الطاقة. على الرغم من أن تفريغ البلازما ، أو الفترة التي كانت تحدث فيها التفاعلات النووية الحرارية بنشاط ، استمرت 0,15 ثانية فقط ، وصلت درجة حرارة الأيونات في القلب إلى أكثر من 100 مليون درجة مئوية.
لقياس درجات حرارة الأيونات ، استخدم الفريق رمز النقل TRANSP الذي تم تطويره في PPPL. هذا الرمز مفيد لأنه يأخذ في الاعتبار ملامح درجة الحرارة المقاسة للشوائب والديوتيريوم ، وهو الوقود الرئيسي المستخدم في مفاعلات الاندماج.
ووجدوا أن نطاق درجة حرارة الشوائب يتجاوز 8,6 كيلو فولت (حوالي 100 مليون درجة مئوية) ، في حين أن نطاق درجة حرارة الديوتيريوم قريب من هذه القيمة. تشير هذه النتيجة إلى أن طريقة التسخين المستخدمة في التجربة كانت فعالة في تحقيق درجات الحرارة المرتفعة المطلوبة.
تعطي النتائج تفاؤلاً بالتطوير المستقبلي لمحطات الطاقة النووية الحرارية بناءً على توكاماك الكروية المدمجة عالية المجال. يمكن أن تؤدي هذه التطورات إلى حلول أكثر كفاءة ومجدية اقتصاديًا في مجال طاقة الاندماج ، مما يوفر مسارًا واعدًا لإنتاج طاقة مستدامة ونظيفة.
اقرأ أيضا: