خورشید مصنوعی کره جنوبی به رکورد تازه‌ای دست پیدا کرد

رآکتور همجوشی فوق‌رسانای توکاماک کره (KSTAR) رکورد جهانی گذشته ۳۱ ثانیه‌ای را که سال ۲۰۲۱ توسط همین رآکتور ثبت شده بود، شکست. این پیشرفت گامی کوچک، اما چشمگیر در مسیر طولانی دستیابی به منبعی از انرژی پاک تقریبا نامحدود است.

به‌گزارش لایوساینس، دانشمندان کره جنوبی موفق شدند دمای رآکتور همجوشی هسته‌ای را به مدت ۴۸ ثانیه در دمای ۱۰۰ میلیون درجه سانتی‌گراد حفظ کنند. بیش از ۷۰ سال دانشمندان در تلاش بوده‌اند تا قدرت همجوشی هسته‌ای، یعنی همان فرایندی را که طی آن ستاره‌ها می‌سوزند، مهار کنند.

ستاره‌های رشته اصلی با همجوشی اتم‌های هیدروژن برای ساخت هلیم تحت فشار و دمای بالا، ماده را به نور و گرما تبدیل می‌کنند و بدون تولید گاز گلخانه‌ای یا ضایعات رادیواکتیو پایدار انرژی زیادی تولید می‌کنند. اما بازتولید شرایط موجود در مرکز ستاره‌ها روی زمین آسان نیست.

متداول‌ترین طرح برای رآکتورهای همجوشی (توکامک) با گرم کردن شدید پلاسما (یکی از چهار حالت ماده که از یون‌های مثبت و الکترون‌های با بار منفی تشکیل شده است) و به دام انداختن آن درون محفظه رآکتور دونات‌شکل با میدان‌های مغناطیسی قوی کار می‌کند. با‌این‌حال، حفظ سیم‌پیچ‌های متلاطم و فوق داغ پلاسما در محل خود برای انجام همجوشی هسته‌ای، فرایندی دشوار بوده است.

ناتان یاولینسکی، دانشمند شوروی اولین توکامک را در سال ۱۹۵۸ طراحی کرد، اما کسی تاکنون موفق به ساخت رآکتوری نشده است که بتواند نسبت‌به مقدار انرژی که می‌گیرد، انرژی بیشتری تولید کند.

یکی از موانع اصلی نحوه کنترل پلاسمایی است که به اندازه کافی داغ است که همجوشی پیدا کند. رآکتورهای همجوشی به دمای بسیار بالایی نیاز دارند (بسیار بیشتر از دمای خورشید) زیرا آن‌ها باید در فشار کمتری نسبت به شرایط درون مرکز ستاره‌ها کار کنند. برای مثال، دمای مرکز خورشید به حدود ۱۵ میلیون درجه سانتی‌گراد می‌رسد، اما فشار آن‌جا درحدود ۳۴۰ میلیون برابر فشار هوا در سطح زمین است.

به منظور افزایش زمان سوختن پلاسما نسبت به رکورد قبلی، دانشمندان جنبه‌هایی از طراحی رآکتور خود را تغییر دادند؛ ازجمله اینکه برای بهبود کارآیی دایورترهای توکامک که گرما و خاکستر را از رآکتور استخراج می‌کنند، تنگستن را جایگزین کربن کردند.

دانشمندان KSTAR قصد دارند تا سال ۲۰۲۶ به رکورد حفظ دمای ۱۰۰ میلیون درجه سانتی‌گراد به مدت ۳۰۰ ثانیه دست پیدا کنند. رکورد رآکتور هسته‌ای کره جنوبی به رکوردهای دیگری می‌پیوندد که رآکتورهای همجوشی رقیب از سراسر جهان ازجمله رکورد تاسیسات ملی احتراق در آمریکا به دست آورده‌اند. آزمایش همجوشی هسته‌ای این مرکز چند پیش پس از آنکه برای مدت کوتاهی انرژی بیشتری نسبت به انرژی واردشده تولید کرد، در دنیا خبرساز شد.