Fusion Energy: EAST Tokamak در چین به نقطه عطف کلیدی

ابررسانای پیشرفته آزمایشی توکاماک (EAST) در چین با موفقیت یک عملیات پلاسمای محصور بالا در حالت پایدار را به مدت 1,066 ثانیه حفظ کرد و رکورد قبلی خود را که 403 ثانیه در سال 2023 به دست آورده بود، شکست.

در 20 ژانویه 2025، تاسیسات توکاماک ابررسانای پیشرفته تجربی (EAST) در چین (که به عنوان "خورشید مصنوعی" چین شناخته می شود) با موفقیت یک عملیات پلاسمای محصور بالا در حالت پایدار را به مدت 1,066 ثانیه حفظ کرد. مدت زمان 1,066 ثانیه یک مرحله کلیدی در تحقیقات همجوشی است. از این رو این دستاورد نقطه عطفی در پیگیری تولید برق فیوژن است. تاسيسات EAST قبلاً در سال 403 به مدت 2023 ثانيه عملكرد پلاسماي محصور شده در حالت پايدار را حفظ كرده بود. به منظور امكان گداخت هسته اي، تاسيسات همجوشي كنترل شده بايد به دماي بيش از 100 ميليون درجه سانتيگراد برسند و در عين حال فعاليت درازمدت پايدار را حفظ كنند.

تاسیسات توکاماک ابررسانای پیشرفته تجربی (EAST) در چین در سال 2007 به بهره برداری رسید. این یک دستگاه توکامک است و از زمانی که عملیاتی شد به عنوان یک پلت فرم آزمایش باز برای دانشمندان برای انجام آزمایش ها و تحقیقات مرتبط با همجوشی عمل کرده است.

دستگاه توکامک EAST از نظر شکل و تعادل شبیه ITER است اما کوچکتر و در عین حال انعطاف پذیرتر است. دارای سه ویژگی متمایز است: سطح مقطع غیر دایره ای، آهنرباهای کاملاً ابررسانا و اجزای مواجه با پلاسمای کاملاً فعال با آب خنک شونده (PFC). پیشرفت قابل توجهی در رویکرد محصورسازی مغناطیسی همجوشی هسته ای، به ویژه در دستیابی به دمای پلاسما رکوردشکنی داشته است.

استفاده از آهن ربا برای محدود کردن و کنترل پلاسما یکی از دو رویکرد اصلی برای رسیدن به شرایط شدید مورد نیاز برای همجوشی هسته ای است. دستگاه‌های توکامک از میدان‌های مغناطیسی برای تولید گرما و محدود کردن پلاسمای با دمای بالا استفاده می‌کنند. ITER بزرگترین پروژه توکامک در جهان است. ITER که در سنت پل لز-دورانس در جنوب فرانسه مستقر است، جاه طلبانه ترین همکاری انرژی همجوشی از 35 کشور است. از یک چنبره حلقه ای (یا دستگاه مغناطیسی دونات) استفاده می کند تا سوخت همجوشی را برای مدت طولانی در دماهای به اندازه کافی بالا برای احتراق همجوشی محدود کند. مانند ITER، برنامه همجوشی STEP انگلستان بر اساس محصور کردن مغناطیسی پلاسما با استفاده از توکامک است. با این حال، توکامک برنامه STEP کروی شکل خواهد بود (به جای دونات شکل ITER). یک توکامک کروی فشرده، مقرون به صرفه است و ممکن است مقیاس‌پذیری آن آسان‌تر باشد.

همجوشی محصور اینرسی (ICF) روش دیگری برای دستیابی به شرایط شدید مورد نیاز برای همجوشی هسته ای است. در این روش، شرایط همجوشی شدید با فشرده سازی و گرم کردن سریع مقدار کمی از سوخت همجوشی ایجاد می شود. تاسیسات احتراق ملی (NIF) در آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور (LLNL) از تکنیک انفجار لیزری برای منفجر کردن کپسول‌های پر از سوخت دوتریوم-تریتیوم با استفاده از پرتوهای لیزر پرانرژی استفاده می‌کند. NIF اخیراً اثبات مفهوم این رویکرد را نشان داده است که می توان از همجوشی هسته ای کنترل شده برای رفع نیازهای انرژی استفاده کرد.

***

منابع:

مؤسسه‌های علوم فیزیکی هفی، CAS. اخبار – «خورشید مصنوعی» چینی در یک نقطه عطف مهم به سمت تولید برق فیوژن به رکورد جدیدی دست یافت. ارسال شده در 21 ژانویه 2025. موجود در https://english.hf.cas.cn/nr/bth/202501/t20250121_899051.html

توکامک ابررسانای پیشرفته تجربی (EAST). معرفی مختصر. موجود در http://east.ipp.ac.cn/index/article/info/id/52.html

Zhou C.، 2024. مقایسه بین EAST و ITER tokamak. علوم نظری و طبیعی، 43,162،167-XNUMX. DOI: https://doi.org/10.54254/2753-8818/43/20240818

Hu, J., Xi, W., Zhang, J. et al. تمام توکامک ابررسانا: EAST. AAPPS Bull. 33، 8 (2023). https://doi.org/10.1007/s43673-023-00080-9

ژنگ جی، و همکاران 2022. پیشرفت اخیر در تحقیقات همجوشی چینی بر اساس پیکربندی توکاماک ابررسانا. نوآوری. جلد 3، شماره 4، 12 جولای 2022، 100269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100269

***

مقالات مرتبط