نیوزیلند به اولین پلاسما تاریخی با راکتور همجوشی دوقطبی معلق دست یافت
OpenStar Technologies، یک شرکت تحقیقاتی همجوشی مستقر در نیوزیلند، با دستیابی به اولین پلاسما خود به یک نقطه عطف کلیدی دست یافته است. گرچه تحقیق در زمینه همجوشی هسته‌ای نسبتاً جدید است، OpenStar رویکرد تازه‌ای برای دستیابی به انرژی همجوشی اتخاذ کرده است که از طراحی دستگاه‌های توکاماک یا استلاراتور استفاده نمی‌کند. در عوض، از یک راکتور دوقطبی معلق (LDR) بهره می‌برد.
همجوشی هسته‌ای با تقلید از فرایندی کار می‌کند که ستارگان برای تولید انرژی استفاده می‌کنند. در هسته ستاره، شرایط دما و فشار بالا باعث می‌شود تا هسته‌های اتم‌های سبکتر با یکدیگر ترکیب شده و با تولید اتم‌های بزرگتر، مقادیر زیادی انرژی آزاد کنند.
تقلید از این فرآیند در زمین کمک می‌کند تا انرژی بدون هیچ گونه انتشار کربن یا زباله‌ی رادیواکتیو تولید شود. بررسی‌های تحقیقاتی در زمینه همجوشی هسته‌ای هنوز در آغاز راه قرار دارد و برای دستیابی به سود انرژی خالص از این فرآیند، رویکردهای مختلفی امتحان می‌شوند.
در میان آنها، طراحی‌های رآکتورهای توکاماک و استلاراتور نویدبخش بوده‌اند. با این حال، OpenStar با انتخاب یک LDR رویکردی پرخطرتری را اتخاذ کرده است.
LDR چگونه کار می‌کند؟
یک سیستم دوقطبی شامل بارهای مثبت و منفی جداگانه است. آنها می‌توانند در آزمایشگاه ساخته شوند و همچنین به طور طبیعی در طبیعت رخ می‌دهند. از آنجا که واکنش‌های همجوشی هسته‌ای به دماهای چند صد میلیون درجه نیاز دارند، محققان OpenStar بر این باورند که دوقطبی‌ها می‌توانند این حرارت را تحمل کرده و مقیاس پذیر برای ساخت ماشین همجوشی باشند.
محققان با استفاده از یک میدان مغناطیسی، پلاسما با دمای بالا را در یک رآکتور همجوشی محدود می‌کنند تا به دیواره‌ها برخورد نکند. رویکرد OpenStar با ایجاد یک مغناطیسفر مشابه با آنچه در اطراف سیارات وجود دارد، به هدف مشابهی دست می‌یابد.
از آنجا که در مغناطیسفر، ذرات با انرژی بالا به سمت قطب‌ها (در این مورد، سیستم پشتیبانی راکتور) حرکت می‌کنند، OpenStar با استفاده از تعلیق، از این امر جلوگیری کرده و پلاسما را در داخل راکتور به شکل دایره‌ای نگه می‌دارد.
مزیت آن این است که LDR مقدار زیادی انرژی ذخیره‌شده یا جریان پلاسما ندارد که ممکن است مانند سایر طراحی‌ها راکتور را منفجر کند.
آهنرباهای HTS و پالس‌های بلند
OpenStar آهنرباهای خود را با استفاده از ابررساناهای با دمای بالا (HTS) می‌سازد. این آهنرباها که از فلزات نادر زمینی برادیوم و اکسیدهای مس (REBCO) ساخته شده‌اند، می‌توانند میدان‌های به‌قدرت 20 تسلا تولید کنند.
شرکت برای به دست آوردن دماهای 50K (223- درجه سلسیوس) جهت عملکرد آهنرباهای HTS و ایجاد دوقطبی‌ها برای واکنش همجوشی، از حلقه گاز هلیوم استفاده می‌کند. مزیت استفاده از یک آهنربای HTS در این رویکرد این است که می‌توان آن را سریعتر ساخت و به‌سرعت آزمایش کرد.
از آنجا که پلاسما پایدار است و اغتشاش زیاد مسئله‌ای نیست، تیم OpenStar قادر به ایجاد طول‌های پالس بلند برای آن هستند. در پنج شلیکی که اخیراً انجام دادند، طول پالس بین پنج تا 20 ثانیه بود.
محدود کردن آن به این زمان برای جمع‌آوری داده‌های مورد نیاز برای تحلیل آنها ضروری بود. راکتور هنوز در مرحله نمونه اولیه قرار دارد، اما دستیابی به اولین پلاسما، مرحله‌ی جدیدی را برای پیشرفت تکنولوژیکی در سال‌های آینده رقم می‌زند.
این شرکت امیدوار است که راکتور آنها بتواند تا سال 2030 تولید برق را آغاز کند.
