چاپ

آریا جوان - قوی‌ترین آهنربای جهان با میدان مغناطیسی 280 هزار برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین، در قلب پیشرفته‌ترین رآکتور همجوشی هسته‌ای جهان قرار خواهد گرفت.

مهندسان ایالات متحده در حال آماده‌‌ شدن هستند تا اولین قسمت از قدرتمندترین آهنربای جهان را به فرانسه ارسال کنند که در آنجا به تأمین انرژی موردنیاز پیشرفته‌ترین رآکتور همجوشی هسته‌ای جهان کمک خواهد کرد. آهنربای بزرگ که سنترال سولنوید (Central solenoid) نام دارد، قلب بزرگ‌ترین رآکتور همجوشی جهان، یعنی راکتور گرماهسته‌ای آزمایشی بین‌المللی (ITER) را تشکیل خواهد داد. در این آزمایش بین‌المللی 35 کشور مشارکت دارند و هدف آن، اثبات امکان‌پذیری همجوشی هسته‌ای پایدار برای ایجاد انرژی است. در همجوشی هسته‌ای، اتم‌های کوچک‌تر برای ایجاد اتم‌های بزرگ‌تر همجوشی پیدا می‌کنند و طی این واکنش انرژی زیادی آزاد می‌شود. به گزارش لایو ساینس ، وقتی سنترال سولنوید کاملا سرهم‌بندی شود، 18 متر طول و 4٫3 متر عرض خواهد داشت و قادر به تولید میدان مغناطیسی به اندازه‌ی 13 تسلا (حدود 280 هزار برابر قوی‌تری از میدان مغناطیسی زمین) خواهد بود؛ قدرتی که می‌تواند ناو هواپیمابری که تقریبا 100 هزار تن وزن دارد، بلند کند. جان اسمیت ، مدیر مهندسی و پروژه‌ها در General Atomics، شرکت سازنده‌ی آهنربا به لایوساینس گفت: «سنترال سولنوید بزرگ‌ترین و قوی‌ترین آهنربای مغناطیسی پالس‌داری است که تاکنون ساخته شده.»

آریا جوان

سنترال سولنوید از 6 ماژول انفرادی ساخته می‌شود که در مرکز راکتور ایتر قرار خواهند گرفت. کل آهنربا ارتفاعی به اندازه‌ی ساختمانی چهار طبقه خواهد داشت و وزن آن به هزار تن خواهد رسید. مقاله‌های مرتبط:
همجوشی هسته‌ای؛ انرژی نامحدود و پاک ساخت قوی‌ترین آهنربای جهان
هر ماژول اساسا سیم‌پیچ بزرگی حاوی حدود 5٫6 کیلومتر کابل ابررسانای نیوبیم-قلع با روکش استیل است. سپس ماژول به مدت چندین هفته در کوره‌ای بزرگ تحت حرارت قرار می‌گیرد تا رسانایی آن زیاد شود و پس از آن کابل‌ها عایق‌بندی و سیم‌پیچ به شکل نهایی پیچانده می‌شود. طبق قانون القای فارادی، الکتریسیته‌ای که از سیمی می‌گذرد، میدان مغناطیسی عمود بر سیم ایجاد می‌کند. وقتی که سیم به شکل دایره‌ای پیچانده شود، جریان الکتریکی میدان مغناطیسی دایره‌واری تولید و هر سیم‌پیچ، قدرت میدان مغناطیسی را تقویت می‌کند؛ بنابراین سنترال سولنوید با چند بار پیچیدن سیم ایجاد می‌شود. ساده‌ترین نسخه از سنترال سولنوید آزمایش کلاسیکی است که در آن دانش‌آموزان سیم را اطراف میخی می‌پیچانند و آن را به باتری وصل می‌کنند. با روشن شدن باتری، سیم‌پیچ می‌تواند گیره‌های فلزی کاغذ را بگیرد. اندازه و ماهیت ابررسانایی سنترال سولنوید به معنای عبور جریان الکتریکی بسیار بیشتر از آن است که به آن اجازه می‌دهد از آهنربایی که تاکنون ساخته شده است، میدان مغناطیسی قوی‌تری تولید کند. قلب ITER
سنترال سولنوید قلب تپنده‌ی رآکتور ایتر است؛ زیرا به دانشمندان اجازه می‌دهد واکنش‌دهنده‌های ناپایدار معمول همجوشی هسته‌ای را کنترل کنند. ایتر برای رهاسازی مقادیر کمی دوتریوم و تریتیوم که هر دو از ایزوتوپ‌های هیدروژن هستند (نسخه‌هایی از همان عنصر با جرم‌های اتمی متفاوت) درون محفظه‌ی خلأ بزرگ دونات‌شکلی که توکامک نامیده می‌شود، طراحی شده است. توکامک این ایزوتوپ‌ها را به‌شدت حرارت می‌دهد، الکترون‌های اتم‌ها را جدا و گاز را به پلاسما تبدیل می‌کند. دمای این پلاسمای بسیار داغ به 150 میلیون درجه‌ی سانتی‌گراد یا ده برابر دمای هسته‌ی خورشید خواهد رسید. در این دما، اتم‌ها تحت همجوشی قرار می‌گیرند و مقادیر بالایی از انرژی را آزاد می‌کند که می‌توانند با داغ کردن آب و ایجاد جریانی برای چرخاندن توربین‌ها برای تولید برق استفاده شود.

آریا جوان

هریک از 35 کشور شرکت‌کننده که شامل اتحادیه‌ی اروپا و بریتانیا، سوئیس، چین، هند، ژاپن، کره، روسیه و آمریکا می‌شود، با طراحی و تولید برخی از یک میلیون جزء انفرادی رآکتور در این پروژه مشارکت دارند. اسمیت می‌گوید General Atomics در حال طراحی فناوری‌ها و اجزای اضافه برای کمک به دست‌کاری پلاسما است و دیگر شرکت‌ها و دانشگاه‌های آمریکا در حال ساختن سیستم‌های خنک‌کننده و اگزوز، سیستم‌های تشخیصی، ابزارسازی و کنترل هستند. با وجود تأثیر دنیاگیری کووید 19 در چنین پروژه‌های بزرگی، ساخت ایتر همچنان ادامه دارد تا سال 2025 کامل شود و در حال‌ حاضر حدود 75 درصد پیشرفت کرده است. به گفته‌ی اسمیت، واکنش‌های همجوشی در مقیاس کامل در زودترین حالت خود تا سال 2035 انجام نخواهد شد. چرا همجوشی هسته‌ای بسیار مهم است
همجوشی هسته‌ای پایدار می‌تواند راه را برای دستیابی به انرژی تجدیدپذیر نامحدود باز کند که انتشارات کربنی ناشی از سوزاندن سوخت‌های فسیلی را که موجب تغییرات اقلیمی می‌شوند، کاهش خواهد داد. اسمیت می‌گوید: «همجوشی یکی از معدود گزینه‌های بالقوه برای تولید انرژی بدون کربن در مقیاس وسیع است که منبع ایمن، پاک و همیشه روشنی فراهم می‌کند. هیچ‌گونه انتشار یا ضایعات طولانی‌مدتی تولید نمی‌کند.» برای توقف یا حتی کاهش سرعت گرمایش زمین، قبل از اینکه اولین اتم‌ها در ایتر تحت همجوشی قرار گیرند، لازم است انرژی‌های بادی، خورشیدی، انرژی کشندی و دیگر سیستم‌های انرژی‌های تجدیدپذیر گسترش فراوانی پیدا کنند؛ اما با توجه به تغییرپذیری خروجی این انرژی‌ها (برای مثال توربین‌های بادی فقط هنگام باد کار می‌کنند)، هنوز باید به سوخت‌های فسیلی تکیه کنیم تا مطمئن شویم شبکه‌ی برق ذخیره قابل اطمینانی از انرژی فراهم می‌کند؛ بنابراین، ضروری است که همجوشی هسته‌ای پایدار به‌سرعت در دسترس قرار گیرد و فناوری آن در سراسر جهان به‌طور گسترده پیاده شود.