میدان مغناطیسی ۲۵۰ هزار برابر قوی تر از زمین توسط بزرگ ترین راکتور هسته‌ای جهان

تینو – یکتا فراهانیITER، بزرگترین آزمایش همجوشی هسته ای جهان، به زودی پس از رسیدن آهنرباهای ویژه مورد نیاز برای ساخت هسته راکتور در جنوب فرانسه، شروع به کار خواهد کرد. بر اساس بیانیه مطبوعاتی، این پایان فرآیند دو دهه طراحی راکتور است که ساخت آن در سه قاره انجام شده است.

تولید انرژی بدون کربن

با در نظر گرفتن اینکه دنیا به دنبال راه های بهتری برای این کار است تولید انرژی بدون کربن این است که واکنش های همجوشی هسته ای یک راه حل معقول ارائه می دهند.

تحولات اخیر در این زمینه نشان داده است که از گداخت هسته ای نیز می توان انرژی به دست آورد. بنابراین، بیش از 30 کشور برای ساخت راکتور آزمایشی حرارتی هسته ای بین المللی (ITER) در فرانسه همکاری می کنند.

رویکرد توکامک

طراحی ITER همچنین از رویکرد توکامک استفاده می‌کند که در آن سوخت هیدروژن به یک محفظه خلاء حلقوی یا دونات شکل تزریق می‌شود و برای ایجاد یک پلاسما و شرایط تکرارشونده در خورشید گرم می‌شود. در همین حال، واکنش همجوشی در دمای بسیار بالای 150 میلیون درجه سانتیگراد آغاز خواهد شد.

با این حال، پلاسما باید در داخل دیواره های راکتور قرار گیرد. این کار توسط یک آهنربای ابررسانای غول پیکر انجام می شود.

بیشتر بخوانید:
رویایی که با همجوشی هسته ای قابل دستیابی است

این ماده گران ترین ماده دنیاست، گرمی 3100 تریلیون تومان!

طراحی ITER

طراحی ITER tokamak از نیوبیوم، قلع، نیوبیم و تیتانیوم به عنوان ماده انتخابی برای آهنرباهای خود استفاده می کند. سیم‌پیچ‌ها به صورت الکتریکی انرژی می‌گیرند و سپس تا چهار درجه بالای صفر مطلق (269- درجه سانتی‌گراد) خنک می‌شوند تا ابررسانا شوند.

قفس مغناطیسی نامرئی

ITER آهنرباها را به سه روش مختلف برای ایجاد یک قفس مغناطیسی نامرئی حاوی پلاسما به کار می گیرد. شکل بیرونی دونات با استفاده از 18 حلقه D مغناطیسی به دست می آید.
در واقع، آرایه ای از شش آهنربا به صورت افقی در اطراف توکامک می چرخد ​​تا به کنترل شکل پلاسما کمک کند. در حالی که شیر برقی مرکزی از پالس های انرژی برای تولید جریان در پلاسما استفاده می کند.
جریان پلاسمای ITER به 15 میلیون آمپر خواهد رسید که یک رکورد برای توکاماک های ساخته شده در سراسر جهان است. از نظر میدان مغناطیسی، کل انرژی مغناطیسی پروژه 41 گیگاژول یا 250000 برابر قوی تر از انرژی زمین خواهد بود.

چگونه یک آهنربای قوی بسازیم

به گزارش Interestingengineering، هر آهنربای حلقه ای 55 فوت (17 متر) طول، حدود 30 فوت (9 متر) عرض و 360 تن وزن دارد. ده آهنربا توسط Fusion for Energy، شاخه اروپایی ITER در اروپا ساخته شد. در حالی که هشت عدد از این سیم پیچ ها به اضافه یک سیم پیچ یدکی توسط موسسه ملی علوم و فناوری کوانتومی (QST) در ژاپن ساخته شده است.

ساختار هادی

فرآیند تولید شامل پیچاندن رشته‌های نیوبیوم و قلع با رشته‌های مسی در ساختاری طناب‌مانند و قرار دادن آن‌ها در یک ژاکت فولادی طراحی‌شده با کانالی مرکزی بود که هلیوم از طریق آن می‌توان به جریان افتاد. به این “ساختار هادی”. میگویند.
بیش از 54000 مایل (87000 کیلومتر) فیلامنت نیوبیم و قلع برای ساخت رساناهای نوزده آهنربای حلقوی مورد نیاز بود، اما این احتمالاً ساده‌ترین بخش فرآیند تولید بود.
برای ساخت آهنربای D شکل، حدود 2500 فوت (750 متر) هادی در یک مسیر مارپیچ دوتایی خم شد و تا دمای 1200 فارنهایت (650 درجه سانتیگراد) گرم شد. سپس آنها را در یک ظرف شعاعی D شکل از جنس فولاد ضد زنگ قرار دادند.

هادی با استفاده از نوار شیشه ای لمینیت و عایق بندی شد و کپتون و لیزر روی صفحات پوششی جوش داده شد تا با استفاده از دو لایه هادی یک ساختار پنکیک دوتایی ایجاد شود. سپس پنکیک دوتایی جدا شد. علاوه بر این، حباب های هوا حذف شده و رزین برای استحکام بهتر تزریق شده است.

هسته مغناطیسی D شکل

پس از این مراحل، هفت پنکیک دوتایی به یکدیگر متصل شدند تا یک بسته سیم پیچ، یک هسته مغناطیسی D شکل و یک جریان الکتریکی تشکیل دهند. بسته سیم پیچ سپس عایق بندی شد، تحت عملیات حرارتی قرار گرفت و با رزین تزریق شد.

سپس بسته سیم پیچ در یک ظرف فولادی ضد زنگ 200 تنی قرار داده شد تا به اندازه کافی قوی باشد تا در برابر نیروهای حرکت پلاسما و تولید انرژی همجوشی مقاومت کند.
هنگامی که راکتور همجوشی ITER مونتاژ می شود، 500 مگاوات انرژی حرارتی در اوج خود تولید می کند. علاوه بر این، در صورت اتصال به شبکه، 200 مگاوات برق به طور مداوم تولید می کند که برای تامین برق 200 هزار خانه کافی است.