جهش بزرگ در همجوشی هستهای؛ FuZE-3 به فشار گیگاپاسکالی رسید
شرکت Zap Energy اعلام کرد دستگاه همجوشی FuZE-۳ با بهرهگیری از طراحی جدیدی که امکان تنظیم مستقل شتابدهی و فشردهسازی پلاسما را فراهم میکند، به فشارهای گیگاپاسکالی دست یافته است؛ سطح فشاری که پیشتر دستیابی به آن تنها در سامانههای بزرگ و پرهزینه ممکن تصور میشد.
ثبت رکورد جدید در فشار پلاسما
به گزارش sciecnce، در آزمایشهای انجامشده روی دستگاه Fusion Z-pinch Experiment ۳ یا FuZE-۳، پلاسماهایی با فشار الکترونی ۸۳۰ مگاپاسکال (معادل مجموع فشار ۱.۶ گیگاپاسکال) تولید شده است؛ فشاری که با شرایط اعماق پوسته زمین قابل مقایسه است. این رکورد بالاترین فشار ثبتشده در یک Z-pinch پایدارشده با جریان برشی به شمار میآید و گامی مهم در مسیر دستیابی به بهره علمی انرژی همجوشی یا Q>۱ محسوب میشود.
FuZE-۳ نخستین سامانه شرکت است که از یک الکترود سوم بهره میبرد؛ بخشی که امکان مدیریت جداگانه فرآیندهای شتابدهی و فشردهسازی پلاسما را فراهم کرده است. نتایج اولیه این پروژه در نشست سالانه شاخه فیزیک پلاسما انجمن فیزیک آمریکا در لانگبیچ ارائه شد.
اهمیت دستیابی به فشارهای همجوشی
همجوشی هستهای نیازمند پلاسماهای فوقالعاده داغ و چگال است و فشار بالا که بازتابی از دما و چگالی پلاسماست، نقش کلیدی در افزایش نرخ واکنشهای همجوشی ایفا میکند. در رویکرد Zap طراحی پایش جریان برشی تلاش میکند میان فشردهسازی قوی و محبوسسازی موثر توازن برقرار کند.
بر اساس اندازهگیریها بیشترین فشار الکترونی ثبتشده ۸۳۰ مگاپاسکال و فشار کل پلاسما که شامل الکترونها و یونهاست حدود ۱.۶ گیگاپاسکال تخمین زده میشود. این فشار حدود ۱۰ هزار برابر فشار جو و نزدیک به ۱۰ برابر فشار ته گودال ماریانا است. این شرایط تنها حدود یک میکروثانیه پایدار بوده و با روش پراکندگی تامسون نوری اندازهگیری شده است؛ روشی که معتبرترین شیوه تعیین شرایط پلاسما به شمار میآید.
آزمایشهای اخیر همچنین نشان دادهاند که هر شات تکرارشونده، به چگالی الکترونی ۱۰۲۴×۵–۳ متر مکعب و دمای الکترونی بالاتر از ۱ کیلوالکترونولت (حدود ۲۱ میلیون درجه فارنهایت) دست یافته است.
طراحی FuZE-۳ برای ارتقای شاخص سهگانه همجوشی
FuZE-۳ سومین نسل از دستگاههای FuZE و پنجمین سامانه Z-pinch پایدارشده با جریان برشی است. این دستگاه بهطور ویژه برای ارتقای حاصلضرب سهگانه شامل چگالی، دما و زمان محبوسسازی طراحی شده و از سه الکترود و دو بانک خازنی بهره میبرد.
در سامانههای قبلی تنها یک پالس جریان میان دو الکترود انتقال مییافت و توان ورودی همزمان باید وظیفه شتابدهی پلاسما و فشردهسازی آن را انجام میداد. اما الکترود سوم در FuZE-۳ امکان کنترل مستقل این دو فرآیند را فراهم کرده و ظرفیت افزایش چگالی پلاسما را بالا برده است.
بنا بر اعلام تیم تحقیقاتی این رویکرد امکان اعمال تنظیمات دقیقتر و دستیابی به مدلهای پایداری بهتر را فراهم میکند. با وجود اندازه کوچکتر دستگاه، عملکرد آن در سطحی ثبت شده که پیشتر تنها در سامانههای بسیار بزرگتر مشاهده میشد.
پژوهشگران میگویند نتایج فعلی هنوز در مرحله مقدماتی است و آزمایشهای بیشتری در FuZE-۳ در حال انجام است. انتشار دادههای کامل این دستگاه در مقالات علمی آینده برنامهریزی شده است.
Zap Energy همچنین اعلام کرده نسل بعدی سامانههای FuZE را در زمستان امسال راهاندازی خواهد کرد. همزمان توسعه فناوری لازم برای نیروگاههای همجوشی آینده با استفاده از پلتفرم نمایشی Century ادامه دارد.
انتهای پیام/
