واکنش های همجوشی هسته ای پایدار با آهنربای بدون عایق
نوع جدیدی از سیم کشی بدون عایق می تواند کلیدی برای راکتورهای همجوشی هسته ای پایدارتر باشد.
به گزارش بی دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، یکی از راه هایی که دانشمندان برای درک پتانسیل انرژی همجوشی هسته ای بعنوان یک منبع تقریباً اختتام ناپذیر و پاک از انرژی کار می کنند، بوسیله آهن رباهای جدید و بهبود یافته است که میدان های پلاسما را برای انجام واکنش های حیاتی محدود می کنند.
حالا یک مطالعه جدید نشان دهنده یک «تغییر انقلابی» در نحوه ساخت این اجزا است که با تسهیل نوع جریان های فوق داغ و پایدار پلاسمای مورد نیاز برای تبدیل شدن به نیروی همجوشی، می تواند یک قطعه کلیدی از این پازل را شکل دهد.
این آهن ربا توسط دانشمندان آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون(PPPL) با هدف بهبود عملکرد آنچه بعنوان "راکتورهای همجوشی توکاماک" شناخته می شود، تولید شده است. این دستگاه های دونات شکل برای محدود کردن جریان های دایره ای پلاسما طراحی شده اند که اتم ها را تحت فشار و گرمای شدید به هم جوش می دهند و مقادیر زیادی انرژی را بطور مداوم آزاد می کنند.
اما یکی از اشکالات فراوان در دستیابی به این جریان های پایدار پلاسما، تهدیدی است که آنها برای وضعیت آهنربای الکتریکی مرکزی ایجاد می کنند که یک سیم لوله یا سیم پیچ است که جریان های الکتریکی و میدان مغناطیسی تولید می کند. ذرات پرانرژی زیراتمی به نام نوترون از پلاسما خارج می شوند و می توانند عایق سیم پیچ های آهنربا را فرسوده کنند و عملکرد و طول عمر آنها را به خطر بیندازند.
"یوهو ژای" مهندس آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون و نویسنده اصلی این تحقیق می گوید: اگر ما درحال طراحی نیروگاهی هستیم که بطور مداوم برای ساعت ها یا روزها کار کند، نمی توانیم از آهن رباهای فعلی استفاده نمائیم. این تأسیسات، ذرات پرانرژی بیشتری نسبت به تأسیسات آزمایشی فعلی تولید خواهند کرد. آهن رباهایی که امروزه تولید می شوند برای تاسیسات آینده مانند نیروگاه های برق همجوشی تجاری به اندازه کافی دوام نمی آورند.
دانشمندان برای توسعه نوع جدید آهنربای خود، سیم هایی از جنس نیوبیوم و قلع ساختند که به روشی خاص داغ می شوند تا نوع جدیدی از ابررسانا را تشکیل دهند. استفاده از این ماده جدید در سیم کشی اجازه می دهد تا جریان های الکتریکی در دماهای بسیار پایین و با مقاومت کم جریان داشته باشند که نیاز به عایق را کم می کند. نتیجه، سیم کشی هایی است که کمتر مستعد تخریب هستند و بگفته پژوهشگران، پیشرفت های دیگری از نظر عملکرد ارائه می دهند.
"ژای" می گوید: در طول آزمایش های ما، آهن ربای ما حدود ۸۳ درصد از حداکثر جریان الکتریکی را که سیم ها می توانند حمل کنند، تولید کرد که مقدار بسیار خوبی است.
دانشمندان به طور معمول تنها از ۷۰ درصد ظرفیت جریان الکتریکی سیم ابررسانا هنگام طراحی و ساخت آهن رباهای پرقدرت استفاده می نمایند و آهن رباهای مقیاس بزرگ مانند آهن رباهای مورد استفاده در تأسیسات همجوشی بین المللی که در فرانسه ایجاد می شود، اغلب فقط از ۵۰ درصد از ظرفیت خود استفاده می نمایند.
همین طور گفته می شود که ساخت آهن ربا از راهکارهای فعلی، ساده تر و ارزان تر است و از آنجا که می تواند در چگالی جریان بالاتر عمل کند، می تواند فضای کمتری را درون دستگاه توکاماک اشغال کند و در عین حال امکان تولید میدان های مغناطیسی قوی تر را فراهم آورد.
"مایکل زرنستورف" مدیر ارشد علمی آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون اظهار داشت: این یک تغییر انقلابی در نحوه ساخت الکتروآهن رباها است. با ایجاد این آهن ربا فقط با فلز و حذف نیاز به استفاده از عایق، از شر خیلی از مراحل پرهزینه خلاص می شوید و احتمال خرابی و فرسایش سیم پیچ را کاهش می دهید که این واقعاً مسئله مهمی است.
این تحقیق در مجله Superconductor Science and Technology انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب