درون بزرگ.ترين راكتور همجوشي دنيا چه خبر است؟

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق:

بر خلاف راكتورهاي شكافت هسته.اي، گداخت هسته.اي مي.تواند راه.حلي براي نياز روزافزون بشر به انرژي پاك باشد. پروژه بين.المللي ايتر قرار است اين روياي قديمي را در آينده.اي نه چندان دور به واقعيت برساند.

شايد تبليغات وسيع در خصوص شكست روش همجوشي سرد باعث لكه.دار شدن اعتبار اين حوزه شده باشد، اما فيزيك.دانان از سال 1932 / 1311 با موفقيت توانسته.اند هسته اتم.ها را به روش هم.جوشي گرم به يكديگر پيوند بزنند.
امروزه محققان روش همجوشي گرم توانسته.اند به يك منبع انرژي پاك دست يابند كه عاري از آلودگي.هاي مرتبط با نيروگاه.هاي شكافت هسته.اي است.
نيروگاه.هاي همجوشي هسته.اي ذوب نمي.شوند، زباله.هاي راديواكتيو توليد نمي.كنند و سوخت آنها را به راحتي نمي.توان براي ساخت سلاح استفاده كرد.
به گزارش پاپ.ساينس، در خط مقدم جبهه تلاش براي تحقق بخشيدن به نيروي حاصل از همجوشي، ITER قرار دارد: يك همكاري بين.المللي براي ساخت بزرگ.ترين راكتور هم.جوشي دنيا.
قلب پروژه هم.جوشي يك توكامك (Tokamak) است، محفظه.اي به شكل دونات كه واكنش هم.جوشي در آنجا اتفاق مي.افتد. ميدان مغناطيسي قوي اين وسيله، پلاسماي دوتريوم و تريتيوم را كه دو ايزوتوپ هيدروژن هستند، احاطه كرده است.
در همين حال، پرتوهاي ذرات، امواج راديويي و مايكروويو، دماي پلاسما را به 150 ميليون درجه سانتي.گراد مي.رسانند؛ حرارتي كه براي انجام واكنش همجوشي لازم است. در طي واكنش، هسته.هاي دوتريوم و تريتيوم ذوب مي.شوند و يك اتم هليوم و يك نوترون توليد مي.كنند.
در يك نيروگاه همجوشي هسته.اي، نوترون.هاي پرانرژي ساختار Blanket را در توتاماك گرم مي.كنند و اين حرارت براي راه.اندازي توربين و توليد الكتريسيته مورد استفاده قرار مي.گيرد.
راكتور ايتر كه بزرگ.ترين توتامك جهان خواهد بود، 500 مگاوات انرژي توليد مي.كند كه معادل خروجي يك نيروگاه زغال.سنگ است. اما ايتر برق توليد نخواهد كرد و تنها يك آزمايش عظيم فيزيك است، اگرچه مزاياي بالقوه بسياري دارد. تنها 1 گرم سوخت دوتريوم-تريتيوم مي.تواند انرژي معادل 7600 ليتر نفت توليد كند.
ريچارد پيتس، دانشمند ارشد پروژه مي.گويد: «فرايند مورد استفاده در ايتر ذاتا بي.خطر است. اين راكتور هرگز نمي.تواند مشكلات دنياي شكافت هسته.اي، مانند چرنوبيل و فوكوشيما را به وجود آورد. به همين دليل است كه تا اين اندازه جذاب است.»
براي اينكه بتوان هم.جوشي با استفاده از توتاماك را كاملا به صورت تجاري درآورد، توسعه.دهندگان اين روش بايد بر چالش.هاي مختلفي غلبه كنند. نخستين چالش مساله توليد تريتيوم (ايزوتوپ هيدروژن با 1 پروتون و 2 نوترون در هسته) است.
در هر زماني فقط 23 كيلوگرم تريتيوم در كل دنيا وجود دارد، زيرا تريتيوم به صورت طبيعي توليد نمي.شود و به سرعت نيز از بين مي.رود. در مقابل، دوتريوم راديواكتيو نيست و مي.توان آن را از تقطير آب استحصال كرد.
اگرچه ايتر ممكن است بتواند از تريتيوم توليد شده توسط نيروگاه.هاي هسته.اي استفاده كند، اما يك نيروگاه همجوشي در مقياس واقعي بايد خودش منابع تريتويم مورد نيازش را تامين كند. براي اين منظور مي.توان از نوترون.هاي حاصل از واكنش همجوشي براي تبديل ليتيوم به تريتيوم استفاده كرد.
علاوه بر مساله تريتيوم، فيزيك.دانان بايد بفهمند چه موادي مي.توانند به بهترين نحو در مقابل محصولات فرعي واكنش همجوشي كه باعث تخريب ديواره.هاي توتاماك مي.شوند، مقاومت كنند.
در نهايت، راديواكتيويته پسمانده در تجهيزات مشكلاتي را براي تعمير و نگهداري به وجود مي.آورد، زيرا كاركنان قادر نيستند با ايمني كافي در محل تجهيزات كار كنند. دانشمندان ايتر بايد روبات.هايي را بسازند كه بتوانند قطعاتي به وزن 10 تن را تعويض كنند.
ايتر آزمايش.هاي خود را در سال 2019 / 1398 در فرانسه آغاز خواهد كرد. اگر اين آزمايش.ها موفقيت.آميز باشد، داده.هاي به دست آمده از اين پروژه به گروه ايتر كمك خواهد كرد تا DEMO را طراحي كنند؛ نمونه.اي تجربي از نيروگاه همجوشي 2 تا 4 هزار مگاواتي كه قرار است تا سال 2040 / 1420 ساخته شود.
سوخت
مهندسان دوتريوم و تريتيوم -دو ايزوتوپ هيدروژن- را به درون توتاماك كه يك محفظه خلاء دوناتي شكل است، تزريق مي.كنند.
پلاسما
يك جريان قوي الكتريكي، گازهاي دوتريوم و تريتيوم را گرم و آنها را يونيزه مي.كند و يك حلقه از پلاسما، سوپي سوزان از ذرات باردار را به وجود مي.آورد.
حرارت
امواج راديويي، مايكروويو و پرتوهاي پر انرژي، دوتريوم پلاسما را گرم مي.كنند. در دماهاي بالا، دوتريوم و تريتيوم ذوب مي.شوند و يك اتم هليوم و يك نوترون را توليد مي.كنند.
حبس كردن
اگر پلاسما با ديواره.هاي توتاماك تماس پيدا كند، واكنش همجوشي از بين مي.رود. به همين دليل، ذرات باردار در يك ميدان مغناطيسي حبس مي.شوند. اين ميدان توسط 39 آهنرباي ابررساناي مركزگرا (Poloidal)، هلالي (Toroidal) و يك آهنرباي مركزي كه در خارج محفظه دونات شكل و درون هسته آن قرار دارند، ساخته مي.شود.
پوشش داخلي
توتاماك توسط محفظه.اي فولادي به ضخامت 0.5 متر پوشانده شده تا ديواره هاي آن را در مقابل نوترون.هاي پر انرژي محافظت كند.
منبع: كجكاو

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 106]