بزرگترین راکتور هسته‌ای جهان میدانی مغناطیسی ۲۵۰,۰۰۰ برابر قوی‌تر از زمین ایجاد می‌کند
ITER، بزرگترین آزمایش همجوشی هسته‌ای در جهان، اکنون با دریافت آهنرباهای خاص مورد نیاز برای ساخت هستهٔ راکتور در جنوب فرانسه، به مرحلهٔ آنلاین نزدیکتر شده است. این امر پایان دو دهه طراحی این راکتور است که ساخت آن در سه قارهٔ مختلف انجام شده است، طبق یکی بیانیه خبری.
همانطور که جهان به دنبال راه‌های بهتری برای تولید انرژی بدون کربن است، واکنش‌های همجوشی هسته‌ای ارائه‌دهنده راه‌حلی محتمل هستند که می‌توانند بر اساس نیاز روشن و خاموش شوند. پیشرفت‌های اخیر در این زمینه نشان داده‌اند که امکان تولید انرژی از همجوشی هسته‌ای وجود دارد و بیش از ۳۰ کشور برای ساخت راکتور آزمایشی همجوشی بین‌المللی (ITER) در فرانسه همکاری می‌کنند.
طراحی ITER نیز از روش توکاماک استفاده می‌کند، که در آن سوخت هیدروژن به داخل یک محفظهٔ خلا دونات‌شکل تزریق و گرم می‌شود تا پلاسما تولید شده و شرایط خورشید بازسازی شود. در دماهای بسیار بالای ۱۵۰ میلیون درجه، واکنش همجوشی آغاز می‌شود.
با این حال، پلاسما باید درون دیوارهای راکتور حبس شود، وظیفه‌ای که توسط آهنرباهای ابررسانای غول‌پیکر انجام می‌شود.
آهنرباهای غول‌پیکر آیتر
طراحی ITER از نوبیم-قلع و نوبیم-تیتانیوم به عنوان ماده انتخابی برای آهنرباهای خود استفاده می‌کند. سیم‌پیچ‌ها با برق انرژی می‌گیرند و سپس به دمای چهار درجه بالای صفر مطلق (-269 درجه سانتی‌گراد) خنک می‌شوند تا ابررسانا شوند.
ITER آهنرباها را به سه روش مختلف به کار می‌گیرد تا قفس مغناطیسی نامرئی را ایجاد کند که پلاسما را محبوس کند. شکل دونات خارجی با ۱۸ آهنربای توروییدال D ساخته می‌شود. مجموعه‌ای از شش آهنربا توکاماک را به صورت افقی دور می‌زنند تا شکل پلاسما را کنترل کنند، در حالی که یک سولنوید مرکزی با استفاده از پالس‌های انرژی جریان را در پلاسما تولید می‌کند.
جریان پلاسما در ITER به ۱۵ میلیون آمپر می‌رسد، رکوردی برای توکاماک‌های ساخته‌شده در سراسر جهان. از نظر میدان مغناطیسی، کل انرژی مغناطیسی طراحی ۴۱ گیگاژول یا ۲۵۰,۰۰۰ برابر قوی‌تر از میدان زمین خواهد بود.
چگونه این آهنرباهای قدرتمند ساخته شدند؟
هر آهنربای توروییدال ۵۵ فوت (۱۷ متر) ارتفاع، تقریباً ۳۰ فوت (۹ متر) عرض و ۳۶۰ تن وزن دارد. ده آهنربا در اروپا توسط Fusion for Energy، بال اروپایی ITER، ساخته شد، در حالی که هشت سیم‌پیچ به‌علاوه یک زاپاس توسط موسسات ملی علوم و فناوری کوانتومی (QST) در ژاپن ساخته شد.
فرایند تولید با رشته قلع-نوبیم که به همراه رشته‌های مس به شکل طناب درآورده شده و در یک جاکت فولادی که با یک مجرای مرکزی طراحی شده بود آغاز شد که در آن هلیوم می‌تواند جریان یابد. این ساختار به عنوان رسانا شناخته می‌شود.
بیش از ۵۴,۰۰۰ مایل (۸۷,۰۰۰ کیلومتر) از رشته‌های قلع-نوبیم برای ساخت رساناها برای ۱۹ آهنربای توروییدال مورد نیاز بود، اما این شاید ساده‌ترین کار در فرایند تولید بود.
برای ساخت آهنربای D شکل، تقریباً ۲,۵۰۰ فوت (۷۵۰ متر) از رسانا به شکل یک مارپیچ دوبل خم شد و تا ۱۲۰۰ درجه فارنهایت (۶۵۰ درجه سلسیوس) گرم شد. سپس در یک صفحه شعاعی D شکل از جنس استیل ضدزنگ قرار گرفت.
رسانا با استفاده از نوار شیشه و کابتون پیچیده و عایق شد و با صفحه‌های پوششی جوش لیزری داده شد تا یک ساختار پنکیک دوبل با استفاده از دو لایه رسانا ساخته شود. پنکیک دوبل سپس عایق شد. علاوه بر این، حفره‌های هوای آن برداشته شد و با رزین تزریق شد تا استحکام بیشتری پیدا کند.
هفت چنین پنکیک دوتایی سپس برای ساخت یک بسته پیچش، هسته آهنربای D شکل، استفاده شده و به هم متصل شدند تا جریان الکتریکی ایجاد شود. بسته پیچش سپس عایق، حرارت‌دیده و با رزین تزریق شد.
بسته پیچش سپس در یک محفظه استیل ضدزنگ ۲۰۰ تونی قرار گرفت که به اندازه کافی قوی بود تا در مقابل نیروهای حرکت پلاسما و تولید انرژی همجوشی مقاومت کند.
هنگامی که مونتاژ شود، راکتور همجوشی ITER در اوج خود ۵۰۰ مگاوات توان حرارتی تولید خواهد کرد. هنگامی که به شبکه متصل شود، ۲۰۰ مگاوات توان به طور مستمر تولید می‌کند که برای تامین برق ۲۰۰,۰۰۰ خانه کافی است، طبق بیانیه خبری.
