هفت داستان جالب درباره همجوشی هسته‌ای که باید در سال ۲۰۲۴ مطالعه کنید
در حالی که سال ۲۰۲۴ شاهد جرقه‌های متعددی در بخش انرژی بود، اما پیشرفت‌های پیشرو در زمینه همجوشی هسته‌ای است که واقعاً تیتر خبرها را شعله‌ور کرد.
از کلاس‌های مدارس تا آزمایشگاه‌های پیشرفته، تحقیق در زمینه همجوشی هسته‌ای به هر کجا گسترش یافته است.
نشریه Interesting Engineering توسعه‌های هیجان‌انگیزی را در سرتاسر جهان پوشش داده است، از جمله پیشرفت‌های چین در 'خورشید مصنوعی'، استفاده نوآورانه از مواد جدید برای مطالعه فرآیندهای همجوشی و توسعه سیستم‌های پیشرفته برای مدیریت گرمای شدید درون راکتورهای همجوشی.
این پیشرفت‌ها ما را به سوی آینده‌ای که توسط انرژی پاک و فراوان همجوشی تأمین می‌شود، نزدیک‌تر می‌سازند.
به بررسی هفت داستان برتر همجوشی هسته‌ای سال ۲۰۲۴ بپردازید.
۱. ایجاد پلاسمای موفقیت‌آمیز در راکتور همجوشی هسته‌ای توسط نوجوانی از مدرسه
تساره منکارینی، دانش‌آموزی ۱۷ ساله، به‌عنوان بخشی از دروس پیش‌دانشگاهی خود، یک راکتور کوچک همجوشی هسته‌ای ساخته است. منکارینی ارزیابی‌های دقیق مخاطرات را انجام داد و از پشتیبانی کامل مدرسه‌اش برخوردار بود. این راکتور که نوترون تولید می‌کند، در جشنواره علم کمبریج نیز به نمایش گذاشته شد و به او در امتحانات پیش‌دانشگاهی نمره A* داد.
راکتور منکارینی از ولتاژ بالا برای ایجاد شرایط لازم برای همجوشی استفاده می‌کند، اگرچه نمی‌تواند فشار فوق‌العاده‌ای که توسط خورشید تولید می‌شود را بازتولید کند.
منکارینی ۱۸ ماه را صرف توسعه راکتور کرد که از آن برای پروژه تحصیلی پیشرفته (EPQ) خود نیز استفاده کرد.
۲. در یک دستاورد جدید، 'خورشید مصنوعی' چین برای اولین بار میدان مغناطیسی در همجوشی هسته‌ای ایجاد کرد
دانشمندان چینی با استفاده از توکامک HL-3، 'خورشید مصنوعی'، یک ساختار جدید میدان مغناطیسی را کشف کردند که بهبود کنترل و محصورسازی پلاسمای فوق‌العاده داغ را درون دستگاه ارتقاء داده است. این دستاورد، نتیجه همکاری‌های بین‌المللی با مؤسسات مختلف از جمله کمیسیون انرژی‌های جایگزین و انرژی‌های اتمی فرانسه و دانشگاه کیوتو در ژاپن بود.
توکامک HL-3 بزرگ‌ترین و پیشرفته‌ترین دستگاه همجوشی هسته‌ای چین است که فرآیند انرژی خورشید را بازتولید می‌کند.
این کشف جدید بر موفقیت‌های پیشین آنها در دستیابی به جریان پلاسما به شدت یک میلیون آمپر بنا شد. این پیشرفت موقعیت برتر چین در تحقیق همجوشی را تقویت می‌کند.
۳. WHAM رکورد میدان مغناطیسی را در یک آزمایش همجوشی هسته‌ای متحول‌کننده شکست
محققان دانشگاه ویسکانسین-مدیسن با آزمایش WHAM خود به دستاورد مهمی در تحقیق انرژی همجوشی رسیدند. آنها پلاسمای داخل میدان مغناطیسی ۱۷ تسلا ایجاد کردند، که قوی‌ترین میدان مغناطیسی در چنین دستگاهی بوده و رکورد جدیدی را به ثبت رساندند.
این پیشرفت با استفاده از آهنرباهای ابررسانا HTS با دمای بالا ممکن شد و رویکرد 'آینه مغناطیسی' به انرژی همجوشی را احیا کرد.
این دستاورد می‌تواند به توسعه سیستم‌های همجوشی کوچک‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر منجر شود. آزمایش WHAM نشان‌دهنده پتانسیل فناوری HTS در پیشبرد تحقیق همجوشی است.
۴. دستاورد بزرگ در اشتعال همجوشی: شرکت آمریکایی جایزه معتبر را برنده شد
جنرال آتومیکز جایزه معتبر R&D 100 را برای سیستم پیشگامانه 4Pi خود دریافت کرد. این فناوری نقشی حیاتی در دستیابی به اولین اشتعال کنترل‌شده همجوشی در جهان ایفا کرد. این نقطه عطف، که در تأسیسات اشتعال ملی محقق شد، امکان‌پذیر بودن تولید انرژی پاک از همجوشی هسته‌ای را نشان داد.
سیستم 4Pi در موفقیت آزمایش ۲۰۲۲ نقش اساسی داشت، جایی که از لیزرها برای فشرده‌سازی سوخت و آغاز واکنش همجوشی که انرژی بیشتری نسبت به مصرف تولید کرد، استفاده شد.
از دسامبر ۲۰۲۲، دانشمندان پنج بار به اشتعال همجوشی دست یافته‌اند، با سیستم 4Pi که بخش مهمی از این آزمایش‌ها بود.
۵. از ساندویچ تا قدرت ستاره: ممکن است مایونز 'همجوشی هسته‌ای پایدار' را ممکن کند
پژوهشگران دانشگاه لیهای از مایونز به روشی نوآورانه استفاده کردند: برای مطالعه پیچیدگی‌های همجوشی هسته‌ای. مایونز، هنگامی که تحت فشار قرار می‌گیرد، رفتار پلاسما، ماده فوق‌العاده گرمی که در مرکز واکنش‌های همجوشی قرار دارد، را تقلید می‌کند. این به دانشمندان اجازه داد تا بی‌ثباتی‌های هیدرودینامیکی را در یک محیط ایمن و کنترل شده بررسی کنند.
با تجزیه و تحلیل مایونز تحت شرایط مختلف، تیم دانش جدیدی در مورد بی‌ثباتی رالی-تیلور، پدیده‌ای که می‌تواند موانعی برای واکنش‌های همجوشی ایجاد کند، کسب کردند.
تیم تحقیقاتی از یک تسهیلات چرخان سفارشی‌سازی شده برای شبیه‌سازی شرایط جریان پلاسما درون مایونز استفاده کرد.
۶. چین با بهبود ۱۰ برابری در سرعت اندازه‌گیری پلاسما، به دستاورد بزرگی در همجوشی رسید
دانشمندان چینی با استفاده از هوش مصنوعی، پیشرفت قابل‌توجهی در تحقیق انرژی همجوشی به‌دست آورده‌اند. آنها شبکه‌های عصبی را با اسپکتروسکوپی کریستال اشعه ایکس ترکیب کردند تا نظارت و کنترل راکتورهای همجوشی را بهبود بخشند. این رویکرد امکان اندازه‌گیری لحظه‌ای پارامترهای حیاتی پلاسما مانند دما و سرعت چرخش یون‌ها را فراهم کرد.
شبکه‌های عصبی، آموزش‌دیده بر روی داده‌های بزرگ، می‌توانند سریعاً سیگنال‌های اشعه ایکس از پلاسمای تحلیل کرده و اندازه‌گیری‌های دقیقی ارائه دهند که بسیار سریع‌تر از روش‌های سنتی انجام می‌شود.
مدل شبکه عصبی عمیق (DNN) که توسط تیم توسعه یافته، بیش از ۱۰ برابر سریع‌تر از روش‌های سنتی در اندازه‌گیری دما و سرعت چرخش یون‌ها است.
۷. آمریکا حفره بخار لیتیمی را کامل کرده و مانع گرمایی راکتور همجوشی را می‌شکند
دانشمندان آمریکایی با مقابله با گرمای فراوان تولید شده درون راکتورهای همجوشی مواجه هستند. آنها یک حفره بخار لیتیم را پیشنهاد داده‌اند که به‌طور استراتژیکی نزدیک به پایین توکامک قرار گرفته، که می‌تواند به‌طور مؤثر گرمای اضافی را بدون تداخل با واکنش همجوشی انحلال دهد. این طراحی ساده‌تر، جذب حرارت را بهینه کرده و ساخت و ساز را ساده‌تر می‌کند.
همچنین، پژوهشگران در حال بررسی دیواری با پلاسمای منفذی هستند که به لیتیم مایع اجازه می‌دهد مستقیماً بر روی سطحی که در معرض پلاسما قرار دارد، جریان یابد.
این امر خنک‌سازی هدفمند را در جایی که بیشترین نیاز است فراهم می‌آورد؛ حفره بخار لیتیم برای محافظت از توکامک در برابر دماهای شدید طراحی شده است، با گرفتن و خنثی کردن گرمای اضافی قبل از اینکه به دیواره‌های رگ برسد.
این‌ها هفت داستان برتر همجوشی هسته‌ای بودند که در سال ۲۰۲۴ دنیای انرژی را شعله‌ور کردند. اما سفر به سوی انرژی پاک هنوز پایان نیافته است. با Interesting Engineering در سال ۲۰۲۵ همراه باشید تا همچنان پیشرفت‌هایی که آینده ما را شکل می‌دهند، کشف کنیم.
با Interesting Engineering همراه باشید تا پوشش روزانه و هفت داستان برتر سال ۲۰۲۴ را در زمینه انرژی، حمل و نقل، علم و سایر حوزه‌های کلیدی دنبال کنیم.
