تولید برق مستقیم از پلاسما برای نخستینبار ممکن شد
یک استارتاپ آمریکایی فعال در حوزه همجوشی هستهای موفق شده است برای نخستینبار در بخش خصوصی انرژی پلاسما را بهطور مستقیم به برق قابل استفاده تبدیل کند، دستاوردی که میتواند بهرهوری نیروگاههای همجوشی آینده را افزایش داده و هزینه تولید برق را کاهش دهد.
به گزارش Interesting Engineering، یک راکتور آزمایشی همجوشی هستهای در شهر مدیسون ایالت ویسکانسین آمریکا به یک نقطه عطف فنی دست یافته و توانسته است برای نخستینبار در بخش خصوصی، انرژی پلاسما را مستقیما به برق تبدیل کند. این آزمایش با استفاده از سامانه تحقیقاتی Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror که در همکاری با دانشگاه ویسکانسین-مدیسون فعالیت میکند انجام شده است.
در این آزمایش تجهیزات جدید توسعهیافته موفق شدند چند آمپر جریان الکتریکی را در ولتاژی حدود ۱۰۰ ولت تولید کنند؛ میزانی از برق که برای روشن کردن چند لامپ رشتهای کافی بود.
شرکت Realta Fusion توسعهدهنده این فناوری همجوشی مبتنی بر آینه مغناطیسی این موفقیت را یک پیشرفت مهم در مسیر توسعه نیروگاههای تجاری همجوشی هستهای توصیف کرده است.
کیران فرلانگ مدیرعامل شرکت Realta Fusion اعلام کرد اگرچه ایده تبدیل مستقیم انرژی پلاسما سالها در محافل علمی و صنعتی مطرح بوده، اما این نخستینبار است که یک شرکت خصوصی موفق شده این فناوری را بهصورت عملی روی یک سامانه فعال همجوشی هستهای به اجرا درآورد.
تبدیل مستقیم انرژی پلاسما چگونه انجام میشود؟
در این فناوری از یک مبدل مستقیم انرژی استفاده میشود که در انتهای سامانه آینه مغناطیسی قرار گرفته است. زمانی که ذرات باردار و پرانرژی پلاسما به انتهای دستگاه میرسند، این مبدل باعث کاهش تدریجی سرعت آنها میشود. کاهش سرعت ذرات، اختلاف پتانسیل الکتریکی ایجاد میکند و در نتیجه جریان برق در مدار متصل به مبدل برقرار میشود.
این روش نیاز به استفاده از سامانههای حرارتی متداول مانند توربینهای بخار برای استخراج بخشی از انرژی پلاسما را از بین میبرد. با این حال مسئولان شرکت تأکید کردهاند که این آزمایش صرفا اثبات اولیه امکانپذیری مهندسی این فناوری است و هنوز به معنای تولید برق تجاری یا دستیابی به بازده انرژی مثبت نیست.
درک ساترلند مدیر علمی شرکت گفت این آزمایش نشان میدهد که اصول فیزیکی این فرآیند در مقیاس عملی قابل اجرا است، اما هنوز به تولید انرژی خالص مثبت یا خروجی تجاری نرسیدهاند. به گفته وی دستیابی به ظرفیتهای بالاتر تولید برق در نسلهای آینده این سامانهها دنبال خواهد شد.
افزایش بهرهوری نیروگاههای همجوشی آینده
Realta Fusion قصد دارد از فناوری تبدیل مستقیم انرژی برای افزایش بهرهوری نیروگاههای همجوشی تجاری آینده استفاده کند. این شرکت برنامهریزی کرده است نخستین نسل از نیروگاههای ماژولار خود را در میانه دهه ۲۰۳۰ راهاندازی کند.
بر اساس طرحهای مهندسی این شرکت نیروگاههای آینده از یک سامانه ترکیبی برای تولید برق بهره خواهند برد. در این ساختار حدود ۸۰ درصد انرژی حاصل از همجوشی از طریق چرخههای حرارتی متداول و توربینها با بازدهی حدود ۴۵ درصد به برق تبدیل میشود، در حالی که ۲۰ درصد باقیمانده مستقیما از طریق مبدل الکتریکی با راندمانی بیش از ۹۰ درصد به برق تبدیل خواهد شد.
به گفته شرکت این ترکیب میتواند انرژی موردنیاز برای راهاندازی و حفظ پلاسما را تا حد زیادی جبران کند و در نهایت توازن انرژی نیروگاه را بهبود بخشد. همچنین پیشبینی میشود این فناوری بتواند هزینه نهایی برق تولیدی را بین ۱۰ تا ۲۰ درصد کاهش دهد.
فناوری با سابقهای ۵۰ ساله
پایههای علمی این فناوری نخستینبار در سال ۱۹۷۴ توسط ریچارد پست در آزمایشگاه ملی Lawrence Livermore آمریکا مطرح شد. طی دهههای بعد چندین مرکز تحقیقاتی و دانشگاهی نمونههایی از این سامانه را توسعه دادند.
از مهمترین پروژههای پیشین در این زمینه میتوان به سامانه Venetian Blind Converter در دهه ۱۹۷۰، پروژه Tandem Mirror Experiment در دهه ۱۹۸۰ و سامانه GAMMA ۱۰ که در سال ۲۰۰۸ در ژاپن آزمایش شد اشاره کرد.
با این حال آزمایش اخیر در ویسکانسین نخستین موردی است که یک شرکت خصوصی موفق شده مبدل مستقیم انرژی را به یک پلاسمای فعال همجوشی متصل کند. شرکت Realta Fusion اعلام کرده است از نتایج این آزمایش برای توسعه نسل آینده راکتورهای ماژولار مبتنی بر فناوری آینه مغناطیسی استفاده خواهد کرد.
انتهای پیام/
