بعد از پانزده سال تلاش، بهینه‌ترین نیروگاه هسته‌ای جهان در شهر «گریفس‌والد» آلمان فعالیت خود را آغاز خواهد کرد. این آزمایشگاه عظیم -که عنوان «استلاراتور گداختی وِندِلِشتِین ۷-ایکس» آن (Wendelstein 7-x fusion Stellarator)،  به‌اندازه‌ی دیگر ویژگی‌هایش آن عجیب‌ و غریب است- به دست پژوهشگران فیزیک پلاسمای انستیتو «ماکس ‌پلانک» و با کمک ابررایانه طراحی و ساخته شده و ادعا می‌شود کارآیی مغناطیسی آن به‌قدری بالاست که می‌تواند در هر بار راه‌اندازی، پلاسمای فوق‌داغ را تا سی دقیقه درون میدان مغناطیسی‌اش نگاه دارد.

گداخت هسته‌ای پاک‌ترین و پایدارترین منبع انرژی شناخته‌شده در عالم است که به‌طور طبیعی در ستارگان اتفاق می‌افتد. گرانش عظیم ستاره، پلاسمای فوق‌داغ حاصل از گداخت هسته‌ای هیدروژن به هلیوم را در محدوده‌ی ستاره نگاه می‌دارد و باعث تداوم این فرآیند برای میلیاردها سال می‌شود. اما از آن‌جا که روی زمین نمی‌توان چنین گرانش عظیمی را ایجاد کرد، دانشمندان رآکتورهایی به نام «توکامک» طراحی کرده‌اند تا پلاسمای فوق‌داغ را در میدان‌های مغناطیسی فوق‌العاده قوی به دام بیندازد. سال‌هاست که فیزیک‌دانان تلاش می‌کنند توکامک‌ها را توسعه دهند و به دانش و فناوری ساخت نیروگاه‌های صنعتی گداخت هسته‌ای دست یابند، اما مهار انرژی عظیم حاصل از این فرآیند، سخت‌تر از این حرف‌هاست. گداخت هسته‌های دوتریوم و تریتیوم (هیدروژن ۲ و ۳) در دمای صدمیلیون درجه‌ی سانتی‌گراد اتفاق می‌افتد و پلاسمای فوق‌داغی که از جریان پرانرژی ذرات یونیزه‌ی هلیوم، نوترون‌ها، الکترون‌ها و دیگر ذرات زیراتمی حاصل ایجاد می‌شود، باید تحت شرایط فوق‌العاده پایدار هدایت شود تا بتوان فرآیند را ادامه داد و به صرفه‌ی اقتصادی در تولید انرژی دست یافت.

۱-stellarator-2

چنبره استلاراتور- طراحی پرپیچ و خم این چنبره بدون ابررایانه امکان پذیر نیست.

نخستین‌ بار در سال ۱۹۵۱ (۱۳۳۰) «لیمان اسپیتزر» از دانشگاه پرینستون، ایده‌ی استلاراتور را مطرح کرد، اما ده‌ها سال تحقیق و آزمایش، فیزیک‌دانان را به این نتیجه رساند که طراحی میدان مغناطیسی پیچیده‌ی این ابزار، بدون کمک ابررایانه‌های پیشرفته ممکن نیست. استلاراتور از چنبره‌ی پرپیچ‌وخم خود برای هدایت پلاسمای فوق‌داغ بهره می‌برد. میدان مغناطیسی در چنبره‌ی استلاراتور طوری طراحی شده که ذرات یونیزه‌ی پرانرژی را پیوسته به سمت داخل هل می‌دهد و آن‌ها را در فاصله‌ی ایمنی از دیواره‌ی محافظ نگاه می‌دارد.

اما دست‌یابی به این مزیت‌ها، هزینه‌ی خودش را هم دارد. پیچ‌وخم‌های فراوان چنبره‌ی استلاراتور باعث می‌شود بسیاری از ذرات پرانرژی از دست بروند و افت انرژی به وجود آید. برای جلوگیری از این مساله، به تعداد زیادی سیم‌پیچ مغناطیسی در فاصله‌ی نزدیک از چنبره نیاز است که برای دست‌یابی به بالاترین کارآیی، باید با هلیوم مایع خنک شوند. در ابزار وندلشتین ۷-ایکس، از پنجاه آهن‌ربای الکتریکی ابررسانای غیرخطی استفاده شده که هر یک سه و نیم متر ارتفاع دارند و وزن آن‌ها به‌تنهایی ۴۶۸ تن است.

این ماشین عظیم با هزینه‌ی بیش از یک‌میلیارد یورو و مشارکت یک‌میلیون نفر-ساعت ساخته شده. قرار است نخستین آزمایش این ابزار همین روزها آغاز شود و اگر همه‌چیز با موفقیت پیش برود، دست‌یابی به نخستین نیروگاه صنعتی گداخت هسته‌ای در آینده‌ای نزدیک، دیگر یک رویا نخواهد بود.

مجله دانستنیها، شماره ۱۴۲- دانستنیها آنلاین

نوشتن دیدگاه

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.