اولین خورشید مصنوعی دنیا

اولین خورشید مصنوعی جهان

کشور چین در مرحله راه‌‌اندازی راکتور همجوشی هسته‌‌ای جدید خود می باشد که می‌‌تواند با شبیه‌‌سازی فرایند رخ‌‌داده درون خورشید، انرژی تولید کند. این راکتور با نام مستعار خورشید مصنوعی شناخته می‌‌شود و درصورت راه‌‌اندازی موفقیت‌‌آمیز می‌‌تواند دانشمندان را یک گام دیگر به‌‌سوی انرژی پاک، ارزان قیمت و بی انتها حاصل از همجوشی هسته‌‌ای نزدیک‌‌تر کند.

ساخت راکتور HL-2M Tokamak بخشی از پروژه‌‌ی ملی ابررسانای پیشرفته‌‌ی آزمایشی توکامک محسوب می‌‌شود که از سال ۲۰۰۶ تا اکنون در کشور چین جریان دارد. در ماه مارس گذشته، یکی از مقامات رسمی سازمان ملی هسته‌‌ای چین اعلام کرد که روند ساخت راکتور HL-2M تا پایان سال میلادی جاری به پایان خواهد رسید.

دمای بالاتر از ۲۰۰ میلیون درجه سلسیوس

بنابر گزارش خبرگذاری کشور چین، شین‌‌هوآ، در ماه ژوئن، سیستم کویل راکتور نصب شده و از آن موقع تاکنون روند تکمیل بقیه‌‌ی قسمت‌‌های راکتور به‌‌خوبی جلو رفته است. دوآن شورو، رییس بنیاد فیزیک جنوب‌‌غرب چین و از دست‌‌‌‌اندرکاران این پروژه طی کنفرانس انرژی همجوشی ۲۰۱۹ چین بیان کرده است که راکتور یادشده در سال ۲۰۲۰ وارد فاز بهره‌‌برداری خواهد شد.

او در حضور شرکت‌‌کنندگان این کنفرانس توضیح داده است که چگونه دستگاه جدید می‌‌تواند به دمایی بالاتر از ۲۰۰ میلیون درجه‌‌ سانتی گراد دست یابد. این دما چیزی حدود ۱۳ برابر دمای مرکز خورشید می باشد. نسخه‌‌های قبلی از خورشیدهای مصنوعی توانسته بودند به دمای ۱۰۰ میلیون درجه‌‌ سانتی‌‌گراد برسند، بنابراین این پیشرفتی مهم است که در نوامبر سال گذشته به‌‌صورت وسیع در رسانه‌‌های چینی منعکس شد.

همجوشی هسته ای

همجوشی هسته‌‌ای فرایندی است که انرژی‌ بخش تمام ستارگانی مانند خورشید به‌‌شمار می‌‌آید. در این فرایند، دو ذره‌‌ی زیراتمی سبک‌‌تر در ترکیب با یکدیگر یک هسته‌‌ سنگین‌‌تر را تشکیل می‌‌دهند و طی آن، مقادیر زیادی انرژی آزاد می‌‌شود. درون خورشید ما نیز با رسیدن دما به ۱۵ میلیون درجه‌‌ی سانتی‌‌گراد، روند همجوشی هسته‌‌ی اتم هیدروژن و تشکیل هلیوم آغاز می‌‌شود.

برای شبیه‌‌سازی چنین واکنش قدرتمندی روی زمین، دانشمندان باید اتم‌‌های هیدروژن را به دمایی بالاتر از ۱۰۰ میلیون درجه‌‌ سانتی‌‌گراد برسانند. در چنین دمایی، سوخت هیدروژنی تبدیل به پلاسما می‌‌شود. این پلاسمای داغ باید در فضایی محدود متمرکز شود. یکی از راه کارهای پیشنهادی برای رسیدن به این هدف، طراحی دستگاهی دونات‌‌شکل با نام توکامک است که در آن از میدان‌‌های مغناطیسی قدرتمندی برای پایدارسازی پلاسما و آغاز فرایند همجوشی هسته ای بهره گرفته می‌‌شود.

با این حال، یکی از چالش‌‌های پیش‌‌رو، امکان بروز انفجار در پلاسما و واردآمدن خسارت به بدنه‌‌ی راکتور خواهد بود. درصورت غلبه بر همه‌‌ی این چالش‌‌ها و آغاز فرایند همجوشی پایدار، هنوز هم میزان انرژی مصرفی برای ایجاد واکنش بیش‌‌تر از میزان انرژی خروجی سیستم خواهد بود.

جیمز هریسون، فیزیکدان ارشد همجوشی هسته‌‌ای از بنیاد انرژی اتمی بریتانیا (UKAEA) در مصاحبه با Newsweek می‌‌گوید که راکتور HL- 2M Tokamak چین به‌‌خاطر داشتن انعطاف در میدان مغناطیسی، با سایر انواع راکتورهای موجود متفاوت است. دانشمندان می‌‌توانند به‌‌گونه‌‌ای دستگاه را تنظیم کنند که از آسیب به بدنه‌‌ی داخلی راکتور در دماهای بالا جلوگیری شود.

هریسون می‌‌گوید که احتمالا اولین گام در راه‌‌اندازی HL-2M این خواهد بود که بخش‌‌های مختلف دستگاه به‌‌صورت جداگانه مورد آزمایش قرار بگیرند. سپس انتظار می‌‌رود دانشمندان چینی پیش از آغاز آزمایش‌‌ها، نسبت‌‌به تست سیستم‌‌های یکپارچه اقدام کنند.

وی همچنین ادعا می کند HL-2M می‌‌تواند داده‌‌های باارزشی را درمورد سازگاری پلاسماهای سطح بالای همجوشی و روش‌‌های کنترل مؤثرتر حرارت و ذرات خروجی هسته‌‌ی راکتور فراهم کند. این یکی از بزرگ‌‌ترین چالش‌های پیش‌‌رو در ساخت یک راکتور همجوشی تجاری خواهد بود و نتایج حاصل از HL-2M به‌‌عنوان بخشی از جامعه‌‌ی بین‌‌المللی تحقیقات همجوشی در طراحی سایر راکتورها مفید واقع خواهد شد.