دستیابی به نقطه عطف بزرگ در انرژی همجوشی: تکمیل آهنربای ابررسانا برای تقلید از خورشید روی زمین
پروژه بین‌المللی ITER، یک گام بزرگ به سوی آینده‌ای با انرژی پاک و پایدار برداشته است. این پروژه عظیم که با همکاری بیش از ۳۰ کشور جهان در حال انجام است، اخیراً ساخت بزرگترین و قدرتمندترین سامانه آهنربای ابررسانای پالسی جهان را به اتمام رسانده است. این آهنربا نقشی حیاتی در مهار انرژی همجوشی، فرآیندی که خورشید را تغذیه می‌کند، ایفا خواهد کرد.
نقش کلیدی آهنربای مرکزی در راکتور همجوشی
قلب الکترومغناطیسی دستگاه توکامک، این آهنربای غول‌پیکر است که از طریق تلاش مشترک علمی و دیپلماتیک کشورهای شرکت‌کننده به ثمر نشسته است. هدف اصلی این سامانه، محدود کردن پلاسمای بسیار داغی است که در راکتورهای همجوشی تولید می‌شود. این پلاسما باید در دمای ۱۵۰ میلیون درجه سانتیگراد، یعنی ۱۰ برابر داغ‌تر از هسته خورشید، نگهداری شود تا واکنش‌های همجوشی هسته‌ای رخ دهد.
یکی از اجزای اصلی این سامانه، “سولنوئید مرکزی” است که در ایالات متحده آمریکا ساخته و آزمایش شده است. این آهنربا به قدری قدرتمند است که می‌تواند یک ناو هواپیمابر را بلند کند. پس از نصب در تأسیسات ITER در جنوب فرانسه، این سولنوئید مرکزی در کنار شش آهنربای حلقه‌ای شکل غول‌پیکر که از روسیه، اروپا و چین تامین شده‌اند، عمل خواهد کرد. وزن کلی این سامانه آهنربا به نزدیک به ۳۰۰۰ تن می‌رسد و ستون فقرات الکترومغناطیسی دستگاه توکامک را تشکیل می‌دهد. این دستگاه قرار است انرژی ستارگان را بر روی زمین بازآفرینی کند و منبعی بی‌حد و حصر از انرژی پاک و بدون کربن را فراهم آورد.
فرآیند شبیه‌سازی خورشید: از سوخت‌رسانی تا تولید انرژی
فرآیند عملکرد سامانه آهنربای الکتریکی ابررسانای پالسی در پنج مرحله کلیدی صورت می‌گیرد:
- تزریق سوخت: ابتدا سوخت هیدروژن به محفظه عظیم توکامک تزریق می‌شود.
- یونیزاسیون: سامانه آهنربای پالسی یک جریان الکتریکی قوی را برای یونیزه کردن گاز هیدروژن ارسال می‌کند.
- حبس پلاسما: آهنرباها یک قفس نامرئی ایجاد می‌کنند که پلاسمای یونیزه شده را محدود کرده و به آن شکل می‌دهند.
- گرمایش: سامانه‌های گرمایش خارجی دمای پلاسما را به ۱۵۰ میلیون درجه سانتیگراد افزایش می‌دهند.
- همجوشی و آزادسازی انرژی: در این دمای فوق‌العاده بالا، هسته‌های اتمی در پلاسما با یکدیگر ترکیب شده و واکنش همجوشی صورت می‌گیرد که منجر به آزادسازی مقادیر عظیمی از انرژی گرمایی می‌شود.
چشم‌انداز بازدهی بی‌نظیر و همکاری جهانی
دانشمندان در پروژه ITER انتظار دارند که تنها با ۵۰ مگاوات انرژی گرمایشی ورودی، ۵۰۰ مگاوات انرژی همجوشی تولید شود. این بازده ۱۰ برابری نشان می‌دهد که واکنش همجوشی تا حد زیادی خود را گرم کرده و به یک پلاسمای سوزان تبدیل می‌شود.
پروژه ITER با ادغام تمامی سامانه‌های مورد نیاز برای همجوشی در مقیاس صنعتی، به عنوان یک آزمایشگاه تحقیقاتی عظیم و پیچیده برای بیش از ۳۰ کشور عضو عمل می‌کند. این پروژه دانش و داده‌های ضروری برای بهینه‌سازی انرژی همجوشی تجاری را فراهم خواهد کرد.
نمادی از اتحاد و امید
پیترو باراباسچی، مدیر کل ITER، تاکید می‌کند که آنچه این پروژه را منحصر به فرد می‌سازد، نه تنها پیچیدگی فنی آن، بلکه چارچوب همکاری بین‌المللی است که آن را در طول چشم‌اندازهای سیاسی متغیر حفظ کرده است. وی می‌افزاید: “این دستاورد ثابت می‌کند که وقتی بشریت با چالش‌های وجودی مانند تغییرات اقلیمی و امنیت انرژی روبرو می‌شود، می‌توانیم بر تفاوت‌های ملی برای پیشبرد راه‌حل‌ها غلبه کنیم. پروژه ITER تجسم امید است. ما نشان می‌دهیم که آینده‌ای پایدار در حوزه انرژی و مسیری صلح‌آمیز به جلو امکان‌پذیر است.”
پروژه ITER در سال ۲۰۲۴ به ۱۰۰ درصد از اهداف ساخت خود رسید و دستگاه توکامک اکنون در مرحله مونتاژ قرار دارد. در آوریل ۲۰۲۵، اولین ماژول بخش محفظه خلاء در گودال توکامک قرار خواهد گرفت. این تیم همچنین میزبانی یک کارگاه دولتی-خصوصی را برای همکاری در مورد بهترین نوآوری‌های فناوری به منظور حل چالش‌های باقی‌مانده در زمینه همجوشی بر عهده داشت.
مشارکت جهانی و تقسیم دانش
مطابق با توافق‌نامه این پروژه، کشورهای عضو مشارکت‌کننده، بیشتر هزینه ساخت ITER را در قالب ساخت و تامین قطعات تامین می‌کنند. این بدان معناست که تامین مالی از هر عضو در درجه اول به شرکت‌های خودشان اختصاص می‌یابد تا فناوری چالش‌برانگیز ITER را تولید کنند. با انجام این کار، این شرکت‌ها نوآوری و تخصص کسب می‌کنند و یک زنجیره تامین همجوشی جهانی ایجاد می‌شود.
اروپا، به عنوان عضو میزبان، ۴۵ درصد از هزینه توکامک و سامانه‌های پشتیبانی آن را تامین می‌کند. کشورهای چین، هند، ژاپن، کره، روسیه و ایالات متحده آمریکا هر کدام ۹ درصد تامین مالی می‌کنند، اما ۱۰۰ درصد مالکیت معنوی آن متعلق به تمامی اعضاست. این مدل همکاری، نمادی از تعهد مشترک جامعه جهانی به دستیابی به یک منبع انرژی پایدار و مطمئن برای نسل‌های آینده است.
