**تحقیقات جدید در زمینه انرژی همجوشی**
پژوهشگران مرکز ملی همجوشی DIII-D به یک راهکار جدید برای حل یکی از چالشهای اساسی در تولید انرژی همجوشی دست یافتهاند: “تلفیق هسته و لبه”. این تیم موفق به شناسایی روشی برای کنترل فورانهای انرژی مخرب شده است که پیشتر تهدیدی برای سلامت ساختاری نیروگاههای آتی به حساب میآمدند.
این دانشمندان با کنترل دقیق چگالی لایه بیرونی پلاسما، اثبات کردند که میتوان ناپایداریهای بزرگ و خطرناک را کاهش داد، در حالی که عملکرد دمای هسته برای تولید انرژی در سطح مناسبی باقی میماند.
**چالش همگامسازی نواحی مختلف پلاسما**
راکتور همجوشی برای تولید انرژی به دمایی در حدود میلیونها درجه نیاز دارد؛ با این حال، این دما محیطی ناپایدار ایجاد میکند که موجب بروز پدیدههایی به نام “مودهای موضعی لبه” (ELMs) میشود. این انفجارهای ناگهانی میتوانند به دیوارههای داخلی دستگاه آسیب برسانند.
برای حفظ دوام نیروگاههای تجاری، لازم است که به حالت “تلفیق هسته و لبه” دست یابند؛ حالتی که در آن دمای مرکز راکتور برای فرآیند همجوشی ایدهال باشد و در عین حال لبهها به اندازهای پایدار باشند که آسیبی به ساختار راکتور وارد نشود.
**رویکردی بر پایه فیزیک**
با اینکه دانشمندان سالهاست میدانند افزایش چگالی در لبه پلاسما میتواند فورانهای ELM کوچکتری ایجاد کند، اما علت این پدیده کماکان مبهم بود. تیم DIII-D با بهرهگیری از نرمافزار شبیهسازی پیشرفته ++BOUT به رژیمی جدید دست یافتند که در آن چگالی بالا در لایه بیرونی ویژگی ناپایداریها را تغییر میدهد.
این پژوهش نشان داده است که افزایش چگالی لبه پلاسما میتواند ناپایداریهای بزرگمقیاس را مدیریت کند و به جای آن کانالهای کوچک و بیخطر تولید کند که تنها منجر به تلاطمهای جزیی میشوند. این رویکرد، برخلاف روشهای پیشین، کارایی دمای هسته را به طور کامل حفظ میکند.
**تأثیرات بر نسل آینده راکتورها**
نتایج این تیم نشان داده که با تنظیم پروفایل چگالی پلاسما، میتوان بهطور پایدار در وضعیت “انفجارهای کوچک و قابل تحمل” باقی ماند. این دستاورد، فراتر از یک پیشرفت تئوری، مبنای خوبی برای کنترل لحظهای در دستگاههای بزرگ مانند راکتور ایتر (ITER) است.
محققان تاکید کردند که این یافتهها بینشهای عملی برای طراحی نیروگاههای همجوشی آینده ارائه میدهند. دستیابی به انرژی همجوشی تجاری به تولید پلاسما با گرمای کم در لبهها و محصورشدگی بالا در هسته وابسته است.
با حل این چالش در تلفیق هسته و لبه، مرکز DIII-D به رونق علم همجوشی و حرکت بهسوی آیندهای با انرژی پاک و بدون کربن کمک شایانی کرده است.
منبع: interestingengineering
