شاهد حدوث الاندماج النووي في محاكاة توكاماك ثلاثية الأبعاد

يمكنك الآن أن ترى كيف يحدث الاندماج النووي في وعاء على شكل كعكة الدونات يسمى توكاماك، وذلك بفضل تصور ثلاثي الأبعاد جديد من قبل المدرسة الخاصة في لوزان.

ما هو الاندماج النووي، وما أهميته؟

الاندماج النووي هو التفاعل الذي يزود النجوم مثل شمسنا بالطاقة. ويحدث ذلك عندما تندمج نواتان ذريتان خفيفتان لتشكلا نواة واحدة أثقل وتطلق كمية هائلة من الطاقة في هذه العملية.

إذا تمكن البشر من تحفيز تفاعلات الاندماج التي تنتج مكاسب صافية من الطاقة – بما في ذلك الطاقة اللازمة لتشغيل الأجهزة ذات الصلة – فقد يكون ذلك بداية لمصدر طاقة موثوق وخالي من الكربون. يمكنك قراءة المزيد عن سعي المهندسين للحصول على طاقة الاندماج هنا.

ويتم الاندماج النووي بطرق مختلفة؛ تتضمن بعض الطرق استخدام الليزر بينما يعتمد البعض الآخر على البلازما شديدة الحرارة. يحدث الخيار الأخير في التوكاماك، وهي أوعية على شكل كعكة دائرية تحتوي على البلازما، والتي يمكن للفيزيائيين التحكم فيها باستخدام المجالات المغناطيسية. يجري حاليا بناء أكبر توكاماك في العالم في جنوب فرنسا.

ما هي هذه التصورات وماذا تظهر؟

في تصورات الاندماج النووي، قام مختبر علم المتاحف التجريبي التابع لـ EPFL بتحويل تيرابايت من البيانات من محاكاة توكاماك واختبارات البلازما إلى تصور ثلاثي الأبعاد يوضح كيفية تحرك الجسيمات عبر الغرفة الحلقية. الجزء الداخلي من توكاماك هو نسخة طبق الأصل من توكاماك (TCV) ذو التكوين المتغير في EPFL، والذي تم الحصول عليه من خلال عمليات المسح للجزء الداخلي من الأداة الغريبة.

وقال سامي ماناني، عالم الكمبيوتر في المختبر، في بيان صادر عن EPFL: “لإنتاج صورة واحدة فقط، يجب على النظام حساب مسارات آلاف الجسيمات المتحركة بسرعة 60 مرة في الثانية لكل عين”. “لقد تمكنا أيضًا من التقاط صور التآكل والتآكل على بلاط الجرافيت الذي يبطن جدران المفاعل، والذي يتعرض لدرجات حرارة عالية للغاية أثناء التشغيل التجريبي لـ TCV.”

يتعين على بلاط الجرافيت الموجود في التوكاماك أن يتحمل درجات حرارة تتجاوز 180 مليون درجة فهرنهايت (100 مليون درجة مئوية) ويتم تمثيلها بأمانة في التصور. يتم تمثيل الإلكترونات باللون الأحمر، والبروتونات باللون الأخضر، والمجال المغناطيسي للتوكاماك باللون الأزرق.

قال باولو ريتشي، المدير الجديد لمركز البلازما السويسري التابع لـ EPFL، في نفس الإصدار: “إن الفيزياء وراء عملية التصور معقدة للغاية”. “يحتوي التوكاماك على العديد من الأجزاء المتحركة المختلفة: الجسيمات ذات السلوك غير المتجانس، والمجالات المغناطيسية، وموجات تسخين البلازما، والجسيمات المحقونة من الخارج، والغازات، والمزيد. حتى الفيزيائيون يجدون صعوبة في حل كل شيء».

إن مستقبل طاقة الاندماج مشرق، وقد أصبح أكثر إشراقًا حرفيًا من خلال هذه الصور المضيئة لأعمال التوكاماك الداخلية.