مركز الطاقة الانصهاريّة
التوكاماك: كيف ستكون مفاعلات الانصهار المستقبلية؟
التوكاماك هو أكثر أنظمة الحصر المغناطيسي تطوراً، وهو الأساس لتصاميم مفاعلات الانصهار المستقبليّة. اخترع في الاتحاد السوفييتي في الستينيات، وسرعان ما تمّ تبنيه من قبل الباحثين في جميع أنحاء العالم. توكاماك «Joint European Torus – JET»، الموجود في مركز كولهام للطاقة الانصهاريّة، هو أكبر وأقوى توكاماك في الخدمة حاليّاً.
تعريب: عروة درويش
مكونات ووظائف توكاماك الرئيسيّة هي كما يلي:
- يتم تضمين البلازما في وعاء خوائي، ويتمّ الحفاظ على الخواء عبر مضخات خارجيّة. يتمّ تكوين البلازما عبر السماح لعصفة من الغاز بالدخول، والتي يتم تسخينها عبر تنشيط تيّار في داخلها.
- يتمّ احتواء البلازما الساخنة عبر حقل ممغنط يبقيها بعيدة عن جدران الآلة. يخلق المزيج من مجموعتي الوشائع الممغنطة، والمعروفة بالملفات الحلقيّة «toroidal and ploidal»، حقلاً في كلا الاتجاهين العمودي والأفقي، ويعمل بمثابة «قفص» مغناطيسي يمسك ويعطي البلازما شكلها.
- تستخدم إمدادات الطاقة الكبيرة من أجل توليد حقول مغناطيسيّة وتيارات بلازما.
- يتمّ حثّ تيارات البلازما عبر محوّل، وتعمل اللفافة الممغنطة المركزيّة بمثابة وشائع أساسيّة والبلازما بمثابة وشائع ثانويّة. توفّر الحرارة التي يولدها تيار البلازما (والمعروفة باسم تحمية أوم Ohmic heating) ما يصل إلى ثلث حرارة مائة مليون درجة مئويّة لجعل الانصهار يحدث.
- يتمّ توفير المزيد من تحمية البلازما عبر حقنة حزم محايدة. ويتمّ في هذه العمليّة حقن ذرات هيدروجين محايدة بسرعة عالية داخل البلازما، حيث تتأيّن وتحصر بواسطة الحقل الممغنط. وبينما تتباطأ، فإنّها تنقل طاقتها إلى البلازما وتسخنها.
- ويتمّ أيضاً استخدام تواتر راديوي من أجل تحمية البلازما. يتمّ إحداث تيارات متذبذبة ذات تردد عالٍ في البلازما، بواسطة لفائف خارجيّة أو أدلّة موجيّة (waveguides). يتم اختيار الترددات لتتناسب مع المناطق حيث امتصاص الطاقة عالٍ جدّاً (التجاوب resonances). وبهذه الطريقة، يمكن نقل كميات كبيرة من الطاقة إلى البلازما.
لإلقاء نظرة عن قرب على تكنولوجيا التوكاماك، هاكم نموذج تفاعلي لأداة (MAST)
