“ماشین آفتاب” می تواند انرژی پاک دنیا را تأمین کند

در دره ای در پرووانس ، 30 مایلی شمال مارسی ، تیمی از مهندسان ، فیزیکدانان و سازندگان به آرامی بزرگترین پروژه علمی جهان را تجزیه می کنند. این آزمایش برای اولین بار در دهه 80 انجام شد ، ساخت و ساز فقط 10 سال پیش آغاز شد و ممکن است 5 سال دیگر قبل از شروع پروژه باشد. با این حال ، مقیاس زمانی بسیار طولانی با جاه طلبی نفسگیر این شرکت مطابقت دارد: این یک “ماشین آفتاب” است که می تواند برای همیشه انرژی پاک دنیا را تأمین کند.

پروژه های راکتور آزمایشگاهی هسته ای (ITER) 20 میلیارد یورویی (18.2 میلیارد پوند) امیدوارند ثابت کنند که همجوشی هسته ای ، واکنش اتمی که خورشید را هدایت می کند ، می تواند به یک منبع قدرت قابل استفاده تبدیل شود.

تیم لوس ، دانشمند ارشد ITER ، می گوید: “همجوشی منبع انرژی جهان است.” “این فرآیند است که باعث سوختن ستاره ها می شود. هدف ما گرفتن این روند در زمین است. “

این پروژه شامل 35 کشور از جمله انگلیس ، اتحادیه اروپا ، ایالات متحده ، روسیه ، چین ، هند و ژاپن است.

گرمتر از خورشید

تیم لوس با یک ظرف خلاuum در خارج از محل ساختمان ITER tokamak

تا هشت ماه آینده به راه حل نرسد ، انگلیس دیگر رسماً بخشی از این پروژه نخواهد بود ، زیرا آژانس انرژی اتمی اتحادیه اروپا “اوراتوم” را که مجرای آن برای ITER بود ، ترک کرد. با این وجود ، این یک همکاری واقعی جهانی باقی مانده است – تنها راه ساخت ماشین پیچیده شیطانی ، که دارای یک میلیون قطعه و 10 میلیون قطعه جداگانه است.

هدف از آزمایش های ITER ، ذوب شدن اتم های هیدروژن برای ایجاد انرژی پاک و ایمن است. لوس ، یک فیزیکدان با رفتار نرم از آرکانزاس ، این فرایند را با اصطلاحات ساده و کیهانی توضیح می دهد: “ما پلاسمای هیدروژن را تا 150 درجه سانتیگراد گرم خواهیم کرد – 10 برابر گرمتر از هسته خورشید.”

با استقرار در مرکز فناوری Cadarache در کنار رودخانه Durance ، راکتور در داخل یک بلوک عظیم فولادی و بتونی قرار خواهد گرفت ، که هنوز به هم متصل شده است. روی ستونهای لرزه ای ساخته شده است تا در برابر گرما و فشاری که در نهایت ایجاد می شود مقاومت کند. اما برای لحظه ای ، گرد و غبار سیمان در معابر پرپیچ و خم آویزان است که به قلب غار ITER منتهی می شود.

راکتور خود یک وسیله مغناطیسی عظیم و دونات شکل است که به توکاماک معروف است. همجوشی هنگامی اتفاق می افتد که توکاماک سوخت هیدروژن را به یک پلاسمای داغ – سوپ گازی از ذرات زیر اتمی گرم می کند. اتم های سنگین هیدروژن سرانجام با تشکیل هلیوم ، مقدار زیادی انرژی آزاد می کنند.

منبع تمیزتر انرژی

همجوشی به طور بالقوه بسیار تمیزتر ، ایمن تر و کارآمدتر از شکاف مورد استفاده در بمب های هسته ای و نیروگاه ها است (عکس: CLEMENT MAHOUDEAU / خبرگزاری فرانسه / گتی)

در حالی که ITER برق تولید نمی کند ، دانشمندان امیدوارند که تولید برق کند
اثبات این مفهوم که راکتور همجوشی می تواند انرژی بیشتری تولید کند را ارائه دهید
از آن مصرف می کند.

همجوشی به طور بالقوه بسیار تمیزتر ، ایمن تر و کارآمدتر از شکاف مورد استفاده در بمب های هسته ای و نیروگاه ها است که عناصر سنگین مانند اورانیوم را تقسیم می کند. با هم آمیختگی یک واکنش زنجیره ای کنترل نشده (همانطور که در چرنوبیل دیده می شود) خطری وجود ندارد و زباله های رادیواکتیو با عمر طولانی تولید نمی کند.

لوس می گوید ساخت قطعات سخت ترین قسمت پروژه است: «همه چیز باید خیلی دقیق سر جایش قرار بگیرد. ما در حال ساخت اقلام صدها تنی با دقت میلی متر هستیم. “

پیچیدگی اتصال آن به یکدیگر گیج کننده است. لوس می گوید: “شما در حال ساخت شرکای مختلف هستید تا قطعات متقابل متفاوتی را که قبلاً هرگز ساخته نشده اند ، در مناطق مختلف جهان با استفاده از فرایندهای مختلف تولید بسازند. “این مانند بزرگترین معمائی است که می توان ساخت. جای تعجب نیست که زمان بر است. اما کار می کند. “

برای دهه ها ، فیزیکدانان در مورد همجوشی هسته ای به عنوان یک منبع انرژی که همیشه 30 سال با ما فاصله دارد شوخی می کنند. این مفهوم در سال 1956 توسط ایگور کورچاتوف ، معروف به پدر بمب اتمی اتحاد جماهیر شوروی ، که درمورد تجمع فیزیکدانان انگلیسی درباره تحقیقات خود گفت ، ارائه شد. شوروی پیشگام بودند و اصطلاح “توکاماک” از مخفف روسی آمده است که مخفف “محفظه توروئیدال با سیم پیچ مغناطیسی” است.

ITER در سال 1985 هنگامی كه رونالد ریگان ، رئیس جمهور آمریكا و میخائیل گورباچف ، رهبر اتحاد جماهیر شوروی توافق كردند تا در زمینه “استفاده از همجوشی حرارتی هسته ای كنترل شده برای اهداف صلح آمیز … به سود همه بشریت” توافق كنند ، ITER راه اندازی شد.

پس از چندین دهه مشاجره سازمانی ، کنسرسیوم ITER سایت Caderache را در سال 2005 انتخاب کرد و دو سال بعد پا به میدان گذاشت. در ماه ژوئیه ، امانوئل مکرون ، رئیس جمهور فرانسه ، مرحله مونتاژ را آغاز کرد و ITER را “اقدامی برای اطمینان به آینده” توصیف کرد.

“زمان به خوبی سپری شده”

اگر برنامه ITER برآورده شود ، انتظار می رود اولین پلاسمای فوق العاده داغ در اواخر سال 2025 تولید شود. سپس 10 سال دیگر وجود دارد که به تدریج در حال بالا بردن دستگاه هستیم ، قبل از اینکه ایزوتوپهای هیدروژن سنگین دوتریم و تریتیوم در سال 2035 استفاده شوند. ، دهه ها تحقیق بیشتر طول خواهد کشید تا آزمایشات را به تولیدکننده های انرژی مناسب تبدیل کنیم. مقامات می گویند تنها در اواخر قرن است که اولین ژنراتورهای همجوشی در شبکه برق نصب می شوند.

لوس ، که در اولین نشست ITER خود در سال 1989 ، هنگامی که 30 ساله بود ، شرکت کرد ، می پذیرد که شاید هرگز زنده نماند تا نتایج نهایی را ببیند. او می گوید: “یک حس پشیمانی وجود دارد.” “این فراتر از افق زندگی حرفه ای و طول عمر من است ، اما رضایت من را از بین نمی برد. اگر فراتر از عمر من بازدهی داشته باشد ، وقت آن است که به خوبی صرف شده است. “

ابررسانا – اندازه گیری ITER

بنابراین ، این همه چگونه کار می کند؟ (عکس: CLEMENT MAHOUDEAU / خبرگزاری فرانسه / گتی)

راکتور توکاماک سوخت هیدروژن را تا 150 درجه سانتیگراد – یا 10 برابر داغتر از هسته خورشید گرم می کند.

کابل ها توسط سازه ای از جنس استنلس استیل 3800 تنی موسوم به کریستات در دمای منفی -269 درجه سانتی گراد نگهداری می شوند. وزن این راکتور 23000 تن است – سه برابر وزن برج ایفل.

آهنرباهای میدانی با 100000 کیلومتر رشته ابر ابر رسانا قلع نیوبیم (Nb3Sn) ساخته شده اند که ساخت آنها پنج سال به طول انجامیده است.

یکی از آهنرباهای ابررسانا ، شیر برقی مرکزی 1000 تنی ، قدرت مغناطیسی برای بلند کردن ناو هواپیمابر یا دو برابر رانش شاتل فضایی هنگام برخاستن را دارد.