جدول المحتويات
أعلن الباحثون العاملون على توكاماك EAST، المعروف أيضًا بـ “الشمس الاصطناعية” في الصين، عن تحقيق إنجاز بارز في مجال تجارب الاندماج النووي. حيث تمكنوا من تشغيل المفاعل خارج حدود كثافة البلازما التي كانت تمثل عائقًا أمام تقدم الأبحاث في هذا المجال لعقود من الزمن. هذا الإنجاز يعد خطوة مهمة نحو تحسين كفاءة المفاعلات الاندماجية المستقبلية.
توكاماك EAST: الشمس الاصطناعية
يقع توكاماك EAST في مدينة هيفي، ويستخدم مغناطيسات فائقة التوصيل لحصر البلازما شديدة الحرارة. ببساطة، كلما زادت كثافة البلازما، زادت فرص حدوث تفاعلات الاندماج. ولكن، في معظم التوكاماك، يؤدي دفع الكثافة إلى حدودها القصوى إلى عدم الاستقرار، مما يتسبب في انهيار البلازما وتفاعلها مع جدران المفاعل. هذه الحدود غالبًا ما ترتبط بما يعرف بـ “حد غرينوالد”.
التحديات المرتبطة بكثافة البلازما
يعتقد فريق EAST أن المشكلة لا تتعلق فقط بكثافة البلازما، بل ترتبط أيضًا بالشوائب التي تدخل البلازما، وخاصة الجزيئات المعدنية التي تطلق من الجدران الداخلية للمفاعل. تم التعرف على التنجستن، الذي يُستخدم على نطاق واسع في أجهزة الاندماج، كأحد المساهمين الرئيسيين في هذه المشكلة.
نموذج التفاعل بين البلازما والجدران
لتفهم هذه الظاهرة بشكل أفضل، طور الباحثون نموذجًا يسمى “التنظيم الذاتي لتفاعل البلازما مع الجدران” (PWSO). تم اختبار هذا النموذج على EAST باستخدام تسخين تردد الإلكترون الدائري، بالإضافة إلى طريقة بدء تشغيل الغاز المشحون مسبقًا. ساعدت هذه التغييرات في تقليل تأثير التنجستن عند حافة البلازما.
نتائج التجارب
مع تحكم أفضل في مستويات الشوائب، تمكنت البلازما من الانتقال إلى ما يصفه الباحثون بـ “منطقة خالية من الكثافة”، حيث عملت خارج الحدود التقليدية دون أن تسبب أي اضطرابات. وكانت النتائج التجريبية متوافقة بشكل وثيق مع توقعات نموذج PWSO.
أهمية النتائج
تم نشر هذه النتائج في مجلة “Science Advances”، مما يوفر توجيهات جديدة لتصميم مفاعلات الاندماج ذات الكثافة العالية في المستقبل. وعلى الرغم من أن تحقيق الطاقة الاندماجية التجارية لا يزال هدفًا بعيد المدى، فإن هذا العمل يعالج أحد التحديات العملية التي أبطأت التقدم في مجال الاندماج المغناطيسي.
الخاتمة
يمثل إنجاز توكاماك EAST خطوة هامة نحو تحقيق طاقة نظيفة ومستدامة من خلال الاندماج النووي. مع تقدم الأبحاث وتجاوز العقبات التقليدية، يمكن أن نشهد قريبًا تطورات جديدة في هذا المجال. إن تحقيق الكفاءة في مفاعلات الاندماج يعد من الأمور الحيوية لمستقبل الطاقة، ويعكس الجهود المستمرة للعلماء والباحثين في هذا المجال.
المصدر: الرابط الأصلي
