الشمس الاصطناعية في كوريا الجنوبية تطبخ بلازما بدرجة حرارة 100 مليون درجة

قام المعهد الكوري للطاقة الاندماجية بتركيب محول جديد في توكاماك KSTAR، مما يسمح للشمس الاصطناعية بالحفاظ على درجات حرارة الأيونات العالية التي تتجاوز 100 مليون درجة مئوية لفترة أطول.

KSTAR – تسمى شمسًا اصطناعية لأنها تقوم بالاندماج النووي، وهو نفس التفاعل الذي يغذي نجمنا – تم الانتهاء منها في عام 2007 وحققت أول بلازما لها في عام 2008. ويبلغ حجمها حوالي ثلث حجم كوكب الأرض. ITER، المفاعل التجريبي الضخم يجري بناؤها في فرنسا. كلا المفاعلين عبارة عن توكاماك: أجهزة على شكل كعكة الدونات تقوم بالاندماج النووي مع البلازما، أو الغازات المشحونة كهربائيًا التي يتم جلبها إلى درجات حرارة وضغوط عالية جدًا.

تستخدم KSTAR محولًا، يوجد في الجزء السفلي من التوكاماك ويدير عادم غاز النفايات والشوائب من المفاعل. المحول هو مكون يواجه البلازما، مما يعني أنه يقع داخل التوكاماك ويتحمل العبء الأكبر من حرارة السطح الداخلي. حاليًا، KSTAR قادر على إجراء عمليات البلازما لمدة 30 ثانية تقريبًا؛ ويأمل العلماء أن يسمح المحول الجديد بعمليات البلازما لمدة 300 ثانية بحلول نهاية عام 2026.

كان لدى KSTAR في الأصل محول كربون، ولكن في عام 2018 بدأ العلماء العمل على محول تنجستن للتوكاماك. يتمتع التنغستن بنقطة انصهار أعلى من الكربون ويحسن حد التدفق الحراري للمفاعل بمقدار الضعف، وفقًا لدراسة حديثة. يطلق من المجلس الوطني لبحوث العلوم والتكنولوجيا في كوريا. تم الانتهاء من النموذج الأولي للمحول الجديد في عام 2021، وتم الانتهاء من التثبيت في العام الماضي.

قال رئيس KFE سوك جاي يو في البيان: “في KSTAR، قمنا بتنفيذ محول باستخدام مادة التنغستن وهو أيضًا الاختيار الذي تم اتخاذه في ITER”. “سنسعى جاهدين للمساهمة بأقصى جهودنا في الحصول على البيانات اللازمة لـ ITER من خلال تجارب KSTAR.”

قد تؤدي الأبحاث في مجال الاندماج النووي إلى إبطاء خطواتها ولكنها مهمة؛ في عام 2022، تمكن العلماء في مختبر لورانس ليفرمور الوطني صافي اكتساب الطاقة في تفاعل الاندماج لأول مرة. ما زلنا جداً (يقرأ: جداً) بعيدًا عن الهدف المتبجح المتمثل في توفير مصدر طاقة خالٍ من الكربون ويمكن الاعتماد عليه، وجاء هذا الإنجاز مصحوبًا بمحاذير، لكنه أظهر رغم ذلك أن هذا المجال يمضي قدمًا.

ومن المتوقع أن يتم إنتاج أول بلازما للمفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (ITER) في عام 2025، ومن المقرر أن يتم الاندماج الأول في عام 2035. ولكن الجداول الزمنية للمفاعل تأخرت في حين تضخمت تكاليفه، من حوالي 5 مليار يورو في عام 2006 إلى أكثر من 20 مليار يورو. وفقا لمجلة ساينتفيك أمريكان، لذلك قد ننتظر لفترة أطول من ذلك.

ومع ذلك، لا تزال هذه أوقاتًا عصيبة بالنسبة لمفاعلات توكاماك. الشهر الماضيتم افتتاح مفاعل JT-60SA المكون من ستة طوابق في اليابان؛ ويقدر الباحثون المرتبطون بالمشروع أن المفاعل سيستغرق عامين لتطوير البلازما اللازمة للتجارب. هناك أكثر من 50 توكاماك تعمل في جميع أنحاء العالم، بحسب الوكالة الدولية للطاقة الذرية.

ستستمر تجارب البلازما باستخدام محول التنغستن الجديد الخاص بـ KSTAR حتى فبراير، وفقًا للمجلس الوطني للبحوث للعلوم والتكنولوجيا، حيث يتأكد علماء توكاماك من أن البيئة مستقرة للتجارب وأنه يمكن إعادة إنتاج البلازما التي تصل درجة حرارتها إلى 100 مليون درجة فيها.

أكثر: هل سيعمل الاندماج النووي على تزويد العالم بالطاقة؟