خبرهای مربوط به ساخت خورشید مصنوعی آنقدر در سالهای اخیر تکرار شدهاند که دیگر مانند گذشته شگفتی ایجاد نمیکنند، اما این بار ماجرا تنها به ادعاها محدود نیست و پشت آن یک دستاورد مهندسی بزرگ قرار دارد.
چین موفق شده آزمایش بزرگترین آهنربای ابررسانای ویژه همجوشی هستهای را با موفقیت به پایان برساند؛ قطعهای عظیم که میتواند در آینده مسیر تولید انرژی پاک را دگرگون کند. این سامانه توسط مؤسسه فیزیک پلاسما وابسته به آکادمی علوم چین ساخته شده و در تاریخ ۲۷ ژوئن در شهر هفی مورد آزمایش قرار گرفت. هرچند این موفقیت به معنای تولید فوری برق ارزان نیست، اما یکی از مهمترین پیشرفتها در رقابت جهانی چند دههای برای دستیابی به انرژی همجوشی به شمار میرود.
غول ۵۸۲ تنی میدان مغناطیسی
ابعاد این آهنربا به اندازهای بزرگ است که بیشتر به یک سازه علمیتخیلی شباهت دارد. این آهنربای ابررسانا با طراحی D شکل، حدود ۲۱ متر طول و ۱۲ متر عرض دارد و وزن آن به ۵۸۲ تن میرسد. قدرت آن نیز چشمگیر است؛ میدان مغناطیسی تولیدشده توسط این سامانه حدود ۶.۵ تسلا است که چندین برابر میدان مغناطیسی دستگاههای رایج MRI محسوب میشود. این تجهیز قادر است جریان پایداری برابر با ۶۰ هزار آمپر را عبور دهد و حدود ۶.۰۳ مگاژول انرژی ذخیره کند؛ ظرفیتی که تقریباً سه برابر نمونههای مشابه مورد استفاده در راکتور ITER فرانسه است.
یکی از نکات قابل توجه این پروژه آن است که تمامی قطعات مورد نیاز آن در داخل چین طراحی و ساخته شدهاند. روند توسعه این سامانه حدود شش سال زمان برده و حاصل آن ثبت ۴۷ اختراع و دریافت ۴۷ حق ثبت اختراع بوده است.
خورشید مصنوعی در واقع چیست؟
با وجود نام پرهیاهوی خورشید مصنوعی، در حقیقت هیچ ستاره کوچکی داخل آزمایشگاه وجود ندارد. این عنوان به راکتور همجوشی داده شده که تلاش میکند همان فرایندی را بازسازی کند که در مرکز خورشید واقعی جریان دارد. در این فرآیند، هستههای سبک مانند هیدروژن با یکدیگر ترکیب میشوند و عناصر سنگینتر را تشکیل میدهند؛ واکنشی که مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد میکند. این سازوکار کاملاً برعکس شکافت هستهای است که در آن اتمها به بخشهای کوچکتر تقسیم میشوند. همجوشی هستهای هنگام تولید انرژی دیاکسید کربن منتشر نمیکند، خطر ذوب شدن راکتورهای متداول را ندارد و از نظر زیستمحیطی بسیار پاکتر به حساب میآید. البته کنترل چنین واکنشی یکی از دشوارترین چالشهای علمی و مهندسی جهان است.
قرار است این آهنربا در نهایت در راکتور BEST که مخفف Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak است، نصب شود. پیشبینی میشود ساخت این راکتور تا حدود سال ۲۰۲۷ تکمیل شود. پژوهشگران اعلام کردهاند که مرحله فعلی تقریباً ۸۰ درصد مسیر پروژه را شامل میشود و بخش مهمی از مونتاژ نهایی راکتور هنوز باقی مانده است.
چین پیش از این نیز با راکتور EAST رکوردهای قابل توجهی ثبت کرده. این راکتور توانسته پلاسما را با دمای ۱۰۰ میلیون درجه سانتیگراد برای بیش از هزار ثانیه به طور پایدار حفظ کند؛ دستاوردی که نشان میدهد پیشرفتهای این کشور در زمینه همجوشی هستهای تنها در حد تئوری نیست و نتایج عملی نیز به همراه داشته است.
با وجود این پیشرفتها، تولید گسترده برق از همجوشی هنوز فاصله زیادی با واقعیت دارد. برنامه چین این است که حدود سال ۲۰۳۰ نخستین تولید آزمایشی برق از این فناوری را آغاز کند، اما این مرحله تنها در مقیاس پایلوت انجام خواهد شد. کارشناسان معتقدند استفاده تجاری از نیروگاههای همجوشی و تأمین برق شهرها و صنایع بزرگ احتمالاً تا دهه ۲۰۴۰ یا حتی ۲۰۵۰ زمان خواهد برد. بنابراین اگرچه این موفقیت گام بزرگی در مسیر دستیابی به انرژی تقریباً نامحدود و بدون کربن محسوب میشود، اما بهرهبرداری گسترده از آن همچنان به سالها تحقیق و توسعه بیشتر نیاز دارد.
