رکوردشکنی آلمان در همجوشی هسته‌ای: پایداری پلاسما به مدت ۴۳ ثانیه

رکوردشکنی در پایداری پلاسما

در این آزمایش پیشگامانه، راکتور Wendelstein 7-X به سطح عملکردی موسوم به «ضرب سه‌گانه» (Triple Product) دست یافت. این معیار، یکی از شاخص‌های کلیدی برای رسیدن به همجوشی هسته‌ای در مقیاس صنعتی و تولید انرژی قابل بهره‌برداری است. این دستاورد، نه تنها یک موفقیت علمی بزرگ محسوب می‌شود، بلکه امیدها را برای دستیابی به منبعی از انرژی پاک، پایدار و تقریباً نامحدود افزایش می‌دهد.

همجوشی هسته‌ای: آینده انرژی بدون زباله

برخلاف انرژی هسته‌ای کنونی که بر پایه شکافت هسته‌ای (fission) و با استفاده از اتم‌های سنگین مانند اورانیوم تولید می‌شود و چالش‌هایی نظیر تولید زباله‌های رادیواکتیو دارد، همجوشی هسته‌ای (fusion) فرآیندی است که در خورشید و ستارگان رخ می‌دهد. این فرآیند تنها به یون‌های سبک هیدروژن مانند دوتریوم و تریتیوم نیاز دارد و مزایای چشمگیری را ارائه می‌دهد:

• عدم تولید ضایعات سمی: همجوشی هسته‌ای هیچ‌گونه زباله رادیواکتیو خطرناکی تولید نمی‌کند.
• عدم انتشار گازهای گلخانه‌ای: این فرآیند کاملاً پاک بوده و به تغییرات اقلیمی کمک نمی‌کند.

استلاراتورها در رقابت با توکاماک‌ها

تاکنون، بیشتر راکتورهای همجوشی از نوع توکاماک بوده‌اند که با استفاده از میدان‌های مغناطیسی و طراحی دونات‌مانند، پلاسما را در مرکز خود محبوس می‌کنند. اما استلاراتورها، با وجود طراحی پیچیده‌تر، انعطاف‌پذیری بیشتری در کنترل پلاسما و بازدهی ارائه می‌دهند. راکتور Wendelstein 7-X در آلمان، به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین استلاراتورهای جهان، در این زمینه پیشتاز شده است.

جزئیات آزمایش رکوردشکن

در این آزمایش جدید، پلاسما با استفاده از امواج مایکروویو و فناوری رزونانس سیکلوترونی الکترون، تا دمای حدود ۳۰ میلیون درجه سلسیوس (معادل ۵۴ میلیون درجه فارنهایت) گرم شد. در طول این مدت، سیستم تزریق سوخت که توسط آزمایشگاه ملی اوک‌ریج وزارت انرژی آمریکا طراحی شده بود، ۹۰ پلت از یون‌های یخ‌زده هیدروژن را با دقت بالا به داخل پلاسما وارد کرد.

نکته قابل توجه، تنظیم خودکار نرخ پالس‌های سوخت برای هماهنگی با فرآیند گرمایش بود که اقدامی بی‌سابقه در این حوزه محسوب می‌شود. آزمایشگاه‌های متعددی از اروپا، از جمله مرکز تحقیقات انرژی و فناوری محیط‌زیست CIEMAT در اسپانیا و مرکز تحقیقات انرژی HUN-REN در مجارستان، نیز در توسعه این فناوری مشارکت داشته‌اند.

«ضرب سه‌گانه»: نزدیک به نقطه شکست انرژی

رسیدن به سطح «ضرب سه‌گانه» به معنای نزدیک شدن به نقطه شکست انرژی (Breakeven) است؛ نقطه‌ای که در آن انرژی تولیدشده از همجوشی، بیشتر از انرژی مصرف‌شده برای آغاز واکنش باشد. این شاخص از سه مؤلفه اصلی تشکیل می‌شود:

• چگالی ذرات یونی: تعداد ذرات در واحد حجم پلاسما.
• دمای پلاسما: میزان گرمای پلاسما.
• زمان نگهداری انرژی: مدت زمانی که پلاسما داغ و پایدار باقی می‌ماند.

توماس کلینگر، رئیس تیم تحقیقاتی، در بیانیه‌ای اظهار داشت: «این رکورد جدید، نشان‌دهنده توان فوق‌العاده راکتور Wendelstein 7-X است. رسیدن به سطح عملکرد توکاماک‌ها در دوره‌های بلندمدت پلاسما، یک گام مهم دیگر به سوی ساخت راکتورهای همجوشی با قابلیت تولید برق است.»