شرکت انرژی توکماک، یک شرکت خصوصی انرژی همجوشی مستقر در بریتانیا، ابزار قدرتمندی برای دستیابی به قدرت همجوشی تجاری دریافت کرده است.
یک گیروترون 1 مگاواتی که توسط شرکت کیوتو فیوژنیرینگ در ژاپن توسعه داده و تولید شده است، به تأسیسات توکماک کروی ST40 تحویل داده شد.
شرکت انرژی توکماک اعلام کرد «گیروترون جدید امواج الکترومغناطیسی پرقدرتی را برای کنترل و گرمایش پلاسمای هیدروژنی که چندین بار داغ‌تر از مرکز خورشید است، تولید خواهد کرد.
این دستگاه همچنین برای شروع و حرکت جریان پلاسما استفاده خواهد شد.
این فناوری پیشرفته پیش‌بینی می‌شود به بهینه‌سازی فرآیندهای همجوشی کمک بزرگی کند.
گیروترون عملکرد متفاوتی دارد
گیروترون‌ها دسته‌ای از لوله‌های خلاء با پرتو خطی قدرت بالا هستند. آن‌ها امواج الکترومغناطیسی میلیمتری تولید می‌کنند که ناشی از رزونانس سیکلوترونی الکترون‌ها در یک میدان مغناطیسی قوی است.
این موج از طریق یک راهنمای موج به پلاسما که شامل ایزوتوپ‌های هیدروژن است، هدایت می‌شود.
این تشعشع سپس برای گرمایش و کنترل پلاسما – حالتی فوق‌گرم از ماده که شامل ذرات باردار است – در داخل دستگاه همجوشی استفاده می‌شود.
پلاسما باید تا دماهایی که چندین بار داغ‌تر از هسته خورشید هستند گرمایش یابد.
گیروترون نصب‌شده جدید راهی بسیار مؤثر برای دستیابی به این دماها در توکماک ST40 فراهم خواهد کرد.
مزایای منحصربه‌فرد گیروترون
استفاده از گیروترون برای پژوهش‌های همجوشی چندین مزیت دارد.
علاوه بر گرمایش مؤثر پلاسما، گیروترون‌ها امکان کنترل دقیق بر ویژگی‌های پلاسما را فراهم می‌کنند که برای نگه‌داشتن واکنش‌های همجوشی پایدار و طولانی‌مدت ضروری است.
این فناوری به یک چالش خاص مرتبط با توکماک‌های کروی رسیدگی می‌کند: محدودیت‌های فضایی.
توکماک‌های کروی مانند ST40 طوری طراحی شده‌اند که جمع و جورتر و احتمالاً کارآمدتر از طرح‌های توکماک معمولی باشند.
«گیروترونی که از گرمایش رزونانس سیکلوترون الکترون (ECRH) استفاده می‌کند، یکی از چالش‌های کلیدی توکماک کروی – فضای محدود برای سلونوئید مرکزی، که برای ایجاد جریان پلاسما لازم است – را حل می‌کند،
استفاده از گیروترون باعث کاهش اندازه سلونوئید مرکزی شده و از فضای داخل ST40 بهینه استفاده می‌کند.
یکی از مزیت‌های بزرگ در برابر گرمایش با پرتو خنثی این است که گیروترون‌ها می‌توانند دورتر از دستگاه قرار بگیرند، در حالیکه گرمایش با پرتو خنثی باید بسیار نزدیک باشد،
استراتژی تحقیقات و پیامدها
استراتژی تحقیقات شرکت انرژی توکماک شامل استفاده از هر دو سیستم گرمایش جدید گیروترون و تزریق پرتو خنثای موجود در ST40 است.
این رویکرد موازی باعث فهم عمیق‌تری از تعامل و اثربخشی روش‌های مختلف گرمایش پلاسما می‌شود و در طراحی نیروگاه‌های همجوشی آینده کمک خواهد کرد.
نصب این گیروترون جدید نمایانگر قدم مهمی در پیشبرد تلاش‌های مستمر شرکت انرژی توکماک برای توسعه قدرت همجوشی تجاری است.
نکته قابل توجه، این شرکت اولین شرکت خصوصی است که به دمای پلاسمای 100 میلیون درجه سلسیوس دست یافته است.
