شرح خبر

پژوهش‌گران از موسسه انرژي توكاماك در انگليس مي‌گويند رآكتورهاي همجوشي آينده را مي‌توان بسيار كوچك‌تر از آنچه پيش از اين تصور مي‌شد، همچنان با همان بازدهي انرژي ساخت. اين ادعا بر اساس محاسباتي است كه نشان مي‌دهند بهره‌ي توان همجوشي (معياري از نسبت توان رآكتور همجوشي به توان لازم براي حفظ پلاسما در حالت پايا) به طور جدي به اندازه‌ي رآكتور بستگي ندارد.

يافته‌هاي اين موسسه برخلاف افكار معمول است كه مي‌گويند بازدهي توان بالا تنها با ساختن رآكتورهاي همجوشي بزرگ‌تر ممكن است.

بزرگ‌ترين راكتور همجوشي كه در حال حاضر، با هزينه‌ي 16 ميليارد يورو  توسط تسهيلان ITER در مرحله‌ي ساخت است، در فرانسه قرار دارد. هنگامي‌كه اين رآكتور در دهه‌ي پيش رو تكميل شود، وزن آن 23000 تُن خواهدبود و از پلاسماي دوتريوم-تريتيوم تشكيل شده است كه در يك توكاماك دونات شكل با 60 متر بلندي نگه داشته مي‌شود.  ITER قصد دارد بهره توان همجوشي (Q) 10 را توليد كند، كه از لحاظ نظري به اين معناست كه رآكتور، 10 برابر تواني كه براي توليد MW 500 از MW 50 توان ورودي صرف مي‌شود را بيرون دهد. در حالي كه ITER شعاع پلاسماي «عمده»ي 6.21 دارد، تصور مي‌شود كه يك نيروگاه توان هسته اي در آينده براي توليد يك گيگا وات نياز به شعاع 9 متر خواهد داشت.

موضوع داغ: ممكن است در طراحي توكاماك اندازه اهميتي نداشته باشد

 

توان پايين، كاردهي بالا

اين مطالعه‌ي جديد توسط آلن كاستلي (Alan Costley) از بخش انرژي توكاماك كه توكاماك‌هاي فشرده مي‌سازد، انجام شده است و نشان مي‌دهد كه رآكتورهاي كوچك‌تر، با توان پايين‌تر و بنابراين كم هزينه‌تر، هنوز مي‌توانند مقدار Q  را مشابه با ITER ارائه دهند. اين كار روي يك پارامتر كليدي در تعيين عملكرد پلاسما متمر كز است كه «بتا» پلاسما ناميده مي‌شود و نسبت فشار پلاسما به فشار مغناطيسي است. با استفاده از عبارات مقياس‌گذاري سازگار با آزمايش‌هاي موجود، پژوهش‌گران نشان دادند كه توان مورد نياز براي عملكرد همجوشي بالا مي‌تواند سه يا چهار برابر كمتر از  آنچه پيش از اين تصور مي‌شد، باشد.

در كنار يافته‌هايي كه در مورد وابستگي Q  به اندازه وجود دارد، اين نتايج امكان ساخت رآكتورها و نيروگاه‌هاي با توان پايين‌تر، كوچك‌تر و ارزان‌تر را ايجاد مي‌كنند. ديويد كينگهام (David Kingham)، رئيس اجرايي انرژي توكاماك به Physics World مي‌گويد «نتايج تغيير مقياس ِ مستقل از بتا، اين است كه توكاماك مي‌تواند بسيار كوچك‌تر باشد، اما همچنان بهره‌ي توان بالايي داشته باشد.»

پژوهش‌گران پيشنهاد مي‌كنند كه يك رآكتور با شعاع فقط 1.35 متر قادر به توليد 180 MW با Q برابر 5 خواهد بود. اين منجر به يك رآكتور با اندازه‌ي تنها 20/1 اندازه‌ي ITER مي‌شود. «اگرچه همچنان چالش‌هاي مهندسي هست كه بايد بر آنها غلبه شود، اين نتيجه پايه علمي خوبي دارد.» اين نظر كينگهام است. «ما اميدواريم كه اين كار سرمايه‌گذاري بيشتري را در انرژي گداخت هسته‌اي جذب كند».

بسياري از چالش‌ها باقي مي‌مانند

هوارد ويلسون(Howard Wilson)  مدير موسسه‌ي پلاسما يورك در دانشگاه يورك انگليس، اشاره مي‌كند كه به هرحال، اين نتيجه تكيه بر توانايي داشتن ميدان مغناطيسي بسيار بالا دارد. او مي‌گويد «مدت‌ها است كه ما مي‌دانيم يك ميدان مغناطيسي بزرگ مي‌تواند باعث كاهش اندازه‌ي ابزار گداخت هسته‌اي شود. موفقيت، زماني به‌دست مي‌آيد كه كشف كنيم چگونه چنين ميدان مغناطيسي بالايي را در توكاماك مي‌شود ايجاد كرد.» يك ابزار فشرده‌ي گداخت هسته‌اي مي‌تواند به راستي ممكن باشد، به شرط اين‌كه بتوان سوخت را به خوبي محصور كرد، حركت جريان موثر در پلاسما را نشان داد، از گرما و ذرات به‌طور كامل و موثر بدون اينكه به سطوح مواد لطمه‌اي وارد شود، استفاده كرد و ميدان‌هاي مغناطيسي بالا را بتوانيم توليد كنيم.»

كاري كه توسط انرژي توكاماك انجام شده است، بر اساس آگهي در اواخر سال پيش بود كه سركت آمريكايي لاكهيد مارتين قصد دارد يك رآكتور گداخت هسته‌اي فشرده را تا سال 2019 بسازد كه قادر خواهد بود 100 MW توليد كند. اما آخرين نتايج انرژي توكاماك ممكن است چنان خبر بدي هم براي ITER نباشد. كينگهام مي‌افزايد كه كاري كه موسسه‌اش انجام داده است، به اين معناست كه در اصل ITER بيش از آنچه لازم است بزرگ ساخته است و بنابراين بايد Q را بهتر از 10 به‌دست آورد.

اين تحقيق در Nuclear Fusion به چاپ رسيده است.

 

 

منبع:

Smaller fusion reactors could deliver big gains 

 

نويسنده

مايكل بنكس  (Michael Banks) ويراستار اخبار در Physics World است.

 



نویسنده خبر: آزاده نعمتی
کد خبر :‌ 1701

آمار بازدید: ۴۰۸
همرسانی این خبر را با دوستان‌تان به اشتراک بگذارید:
«استفاده از اخبار انجمن فیزیک ایران و انتشار آنها، به شرط
ارجاع دقیق و مناسب به خبرنامه‌ی انجمن بلا مانع است.»‌


صفحه انجمن فیزیک ایران را دنبال کنید




حامیان انجمن فیزیک ایران   (به حامیان انجمن بپیوندید)
  • پژوهشگاه دانش‌های بنیادی
  • دانشگاه صنعتی شریف
  • دانشکده فیزیک دانشگاه تهران

کلیه حقوق مربوط به محتویات این سایت محفوظ و متعلق به انجمن فیریک ایران می‌باشد.
Server: Iran (45.82.138.40)

www.irandg.com