إضرب! تجربة الاندماج النووي تحقق رقمًا قياسيًا جديدًا في قوة المغناطيس

سجلت تجربة الاندماج النووي في جامعة ويسكونسن ماديسون رقمًا قياسيًا لأقوى مجال مغناطيسي ثابت يحصر البلازما، مما يبشر بأمل جديد في أن تفي المفاعلات التجريبية القادمة بوعودها بإنتاج طاقة أكثر مما تستهلك.

جاءت المغناطيسات الجديدة من شركة Commonwealth Fusion Systems (CFS)، وهي شركة ناشئة رائدة في صناعة الاندماج والتي قامت بتسليم الأجهزة لتجربة WHAM في UW-Madison في وقت سابق من هذا الشهر. بمجرد قيام فريق WHAM بتبريد المغناطيسات إلى درجة حرارة التشغيل وتطبيق تيار كهربائي قوي، أنتجت الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية مجالًا مغناطيسيًا بقوة 17 تسلا. وهذا أقوى بمرتين من ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي عالية الدقة المستخدمة لتصوير الدماغ البشري.

تعتبر المغناطيسات القوية ضرورية لنوع قوة الاندماج التي تسعى إليها لجنة الأمن الغذائي العالمي وغيرها. ومع كل مضاعفة قوة المجال المغناطيسي، فإن إنتاج الطاقة لتصميم مفاعل واحد يزيد بمقدار 16 ضعفًا.

قال كيران فورلونج، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Realta Fusion، إن WHAM تعمل منذ بضع سنوات، ولكن “كانت هذه أول بلازما تحتوي على تلك المغناطيسات الجديدة”. تم فصل Realta عن WHAM في عام 2022، لكنها لا تزال تعمل بشكل وثيق مع علماء UW-Madison والتجربة نفسها.

وقال فورلونج إن الرقم القياسي السابق كان يحمله المفاعل التجريبي Alcator C-Mod التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

يعد المجال المغناطيسي الذي حطم الرقم القياسي لـ WHAM بمثابة لحظة دائرة كاملة توضح مدى الترابط الذي تظل به صناعة الاندماج: ساعدت الأبحاث التي أجريت على Alcator C-Mod في إثبات الفيزياء التي تدعم تصميمات مفاعل CFS والمغناطيس.

تم إخراج CFS من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في عام 2018 لتسويق طاقة الاندماج باستخدام تصميم مغناطيسي متطور. تعمل كل من CFS وRealta على نشر مفاعلات تستخدم مجالات مغناطيسية قوية لتثبيت البلازما المحترقة في مكانها حتى تتمكن نوى الهيدروجين من الاندماج، وهي عملية تطلق كميات هائلة من الحرارة. مفاعل CFS هو ما يعرف باسم توكاماك، الذي يدفع البلازما إلى شكل يشبه الدونات.

من ناحية أخرى، تعمل شركتا Realta وWHAM على تصميم مرآة مغناطيسية. في ذلك، يوجد مغناطيسين قويين على مسافة متباعدة، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا يحمل البلازما في شكل يشبه لفة توتسي. يقوم المغناطيس بضغط البلازما عند كلا الطرفين، وترتد أيونات الهيدروجين ذهابًا وإيابًا في الجزء الدهني من اللفة حيث تتصادم، وتندمج في العملية وتطلق الحرارة.

سيكون WHAM بمثابة اختبار لتصميم مفاعل المرآة. وبمجرد أن يتم فهم الأمر بشكل كافٍ، ستقوم شركة Realta ببناء مفاعل تجريبي تطلق عليه اسم Anvil، والذي تتوقع اكتماله في وقت لاحق من هذا العقد. سيكون مشابهًا لـ WHAM، على الرغم من أنه أكبر حجمًا، وبالإضافة إلى توفير المزيد من البيانات حول تصميم المفاعل، فإنه سيوفر أيضًا طريقة للعلماء والمهندسين لاختبار كيفية تصرف المواد المختلفة داخل مفاعل عامل.

بعد Anvil، تخطط Realta لبناء Hammer، وهو تطور للتصميم الذي لن يحتوي على مغناطيس واحد بل اثنين في كل طرف. وهذا سيسمح لها ببناء مفاعلات أطول تتوقع أنها ستكون قادرة على توفير المزيد من الطاقة.