هر روز!
هر روز!

درباره ی رآکتور همجوشی هسته ای که آلمانی ها ساختند

درباره ی رآکتور همجوشی هسته ای که آلمانی ها ساختند

درباره ی رآکتور همجوشی هسته ای که آلمانی ها ساختند
: درباره ی رآکتور همجوشی هسته ای که آلمانی ها ساختند
روز پنجشنبه ۱۹ آذر، ماشین عظیم یک میلیارد یورویی که آلمانی ها برای ۲۰ سال روی آن کار می کردند، به کار افتاد. این ماشین نوعی رآکتور همجوشی هسته ای به نام «استلاریتور» (Stellarator) است؛ ماشینی که آلمانی ها اسمش را «وندلشتاین ۷ ایکس» (Wendelstein 7-X) گذاشته اند. در آغاز، دانشمندان به مدت دو ماه این ماشین را با گاز هلیوم پر می کنند. هلیوم یک گاز بی اثر است و پژوهشگران با استفاده از آن می خواهند مطمئن شوند که می توانند به طور موثر، این گاز را کنترل کنند و دمای آن را بالا ببرند. در پایان ماه ژانویه ی سال بعد، آزمایش ها با گاز هیدروژن آغاز می شود. بدین ترتیب دانشمندان می توانند با همجوشی ایزوتوپ های هیدروژن، به منبعی قابل اعتماد برای استحصال انرژی پاکیزه و بی انتها دست یابند. در ادامه بیشتر درباره ی این ماشین توضیح می دهیم.
به گزارش : اگر درباره ی انرژی همجوشی هسته ای مطالعه کرده باشید، حتما در مورد توکامک ها هم خوانده اید. این ماشین های دوناتی شکل (حلقوی)، برای این ساخته شده اند که بتوانند گاز یونیزه شده به نام پلاسما را در میدان های مغناطیسی به دام بیندازند و آن را به دمای بسیار زیاد برسانند. بدین ترتیب هسته های هیدروژن به هم جوش می خورند. توکامک ها، ستون فقرات پیشبرد پژوهش های هسته ای هستند و ساخت آن ها نسبتا آسان است، با این حال از زمانی که بوجود آمده اند، پیشرفت خیلی زیادی نکرده اند.
ولی بیایید توکامک ها را کنار بگذاریم، جایی در شمال شرقی آلمان، پژوهشگران یک ماشین همجوشی هسته ای خیلی عظیم و متفاوت به نام استلاریتور ساخته اند. این ماشین یک میلیارد یورویی وندلشتاین ۷-X نام دارد و در حقیقت حلقه ای به قطر ۱۶ متر است که تجهیزات مختلف عجیب و غریبی به بدنه ی آن نصب شده و سیم های زیادی از آن آویزان است. در ضمن تکنسین های زیادی مرتب در حال کار کردن با قسمت های مختلف آن هستند. درون این ماشین که بیشتر به ماشین های موجود در فیلم های علمی-تخیلی شبیه است، ۵۰ آهنربای الکتریکی هرکدام به وزن ۶ تن قرار دارد.
هرچند اساس کار استلاریتورها با توکامک ها یکسان است، ولی تا به حال توجه کمی به آن ها می شد. توکامک ها خیلی بهتر می توانند گاز را به دام بیندازند و دمای آن را بالا ببرند. با این حال استلاریتور ویژگی هایی دارد که می تواند باعث شود به هنگام استفاده به صورت اقتصادی، ماشین بهتری نسبت به توکامک باشد. استلاریتورها به هنگام کارکرد خیلی با ثبات تر هستند و برخلاف توکامک ها، هر از گاه دچار فروپاشی نمی شوند. با این حال ساخت استلاریتورها مشکل تر است و ممکن است برخلاف انتظار، هزینه و تاخیر در ساخت آن ها بیشتر از ساخت توکامک ها شود. «توماس کلینگر» (Thomas Klinger) که سرپرست گروه آلمانی سازنده ی وندلشتاین ۷-X است می گوید: «کسی متوجه معنی ساخت استلاریتور نمی شد.»

وندلشتاین ۷-X می تواند یک نقطه ی عطف باشد. این ماشین که در موسسه ی تحقیقات فیزیک پلاسمای مکس پلانک آلمان قرار دارد، اولین مثال بزرگ از استلاریتورهایی است که توسط ابرکامپیوترها طراحی شده اند. اگر این ماشین بتواند مثل توکامکی در همین اندازه عملکرد داشته باشد، پژوهشگران این حوزه می توانند مسیر جدیدی در همجوشی هسته ای ترسیم کنند. «دیوید اندرسون» (David Anderson) از دانشگاه ویسکانسین مدیسون می گوید: «کسانی که روی توکامک ها کار می کنند، خیلی دوست دارند ببینند نتیجه چه می شود و هیجان زده هستند.» وندلشتاین ۷-X نخستین استلاریتور بزرگ جهان است و ساخت آن ۱.۱ میلیون ساعت کار برده است. این ماشین با استفاده از پیچیده ترین مدل های مهندسی ساخته شده و می تواند بازه های دمایی خیلی زیاد و نیروهای شدید را تحمل کند.
استلاریتورها در برابر همان چالش هایی قرار دارند که دیگر ماشین های همجوشی مثل توکامک ها با آن ها درگیر هستند. آن ها باید بتوانند دمای گاز را تا ۱۰۰ میلیون درجه ی سانتیگراد، یعنی هفت برابر دمای هسته ی خورشید بالا ببرند و آن را نگه دارند. این میزان دما، الکترون ها را از اتم ها جدا می کند و پلاسمایی از الکترون ها و یون ها برجای می گذارد. این باعث می شود یون ها بتوانند آن قدر سریع حرکت کنند که با یکدیگر برخورد کنند و به هم جوش بخورند. با این حال این کار باعث بی ثبات شدن گاز می شود. به همین دلیل گاز را در یک قفس مغناطیسی نگه می دارند. سیم پیچی به دور تونل های مملو از گاز پیچیده شده که وقتی جریان برق از آن عبور می کند، میدان مغناطیسی ایجاد می شود و در نتیجه گاز از بدنه ی تونل دور می ماند و درون آن هدایت می شود. در ضمن تونل به صورت حلقه ساخته شده تا هیچ خط پایانی برای گاز وجود نداشته باشد.
با این حال این شکل حلقوی مشکلاتی هم ایجاد می کند. مشکل این است که سیم پیچ های تقریبا مرکز دونات به هم نزدیک تر هستند و در نتیجه، میدان مغناطیسی در آن جا قوی تر است. این عدم تعادل مغناطیسی باعث می شود که پلاسما به دیواره های تونل برخورد کند. راه حل، نصب آهنرباهای الکتریکی دیگری در قسمت بیرونی تونل است که بتواند با بوجود آوردن نوعی پیچش در جریان پلاسما، آن اثر مغناطیسی اضافه را خنثی و تعادل را برقرار کند.
نخستین استلاریتور در سال ۱۹۵۱ توسط اخترفیزیک دانی به نام «لیمان اسپیتزر» (Lyman Spitzer) در دانشگاه پرینستون ساخته شد. استلاریتور او به شکل عدد ۸ انگلیسی بود. تومامک ها اولین بار دهه ی ۱۹۵۰ در اتحاد جماهیر شوروی ساخته شدند. تومکامک ها هم پیچش را بر روی توده ی پلاسما ایجاد می کنند، با این حال این پیچش از درون ایجاد می شود. آن ها از دستگاه هایی مثل ترنسفورماتور برای تحریک الکترون ها و یون ها جهت حرکت مثل جریان الکتریکی در تونل استفاده می کنند. این جریان، نوعی میدان مغناطیسی عمومی چنبره ای ایجاد می کند که وقتی به میدان موجود در طول تونل اضافه می شو

برای ارسال اولین نظر کلیک کنید