قدم مهم در بهرهبرداری راکتورهای همجوشی، محققان چین یکی از عوامل ناپایداری را کنار زدند
پژوهشگران چینی در پروژه توکامک پیشرفته ابررسانای آزمایشی EAST موفق شدهاند راکتور را فراتر از محدودیت تاریخی چگالی پلاسما بهصورت پایدار راهاندازی کنند؛ محدودیتی که دههها آزمایشهای همجوشی را مهار کرده بود. این دستاورد میتواند بازده راکتورهای همجوشی آینده را افزایش دهد و مسیر توسعه انرژی همجوشی را هموارتر کند و نقش مهمی در پیشرفت تحقیقات جهانی این حوزه ایفا کند و چالشهای فنی قدیمی را کمرنگتر سازد.
EAST که با عنوان خورشید مصنوعی چین شناخته میشود، در شهر هفئی قرار دارد و از آهنرباهای ابررسانا برای مهار پلاسمای فوقداغ استفاده میکند. افزایش چگالی پلاسما موجب وقوع واکنشهای همجوشی بیشتر میشود، اما در بیشتر توکامکها عبور از آستانه مشخص باعث ناپایداری شدید و برخورد پلاسما با دیوارهها میشود که به حد گرینوالد مرتبط است و سالها بهعنوان مرز عملیاتی شناخته شده است.
تیم تحقیقاتی EAST معتقد است محدودیت چگالی صرفاً به مقدار پلاسما وابسته نیست. به گفته پژوهشگران مؤسسه فیزیک پلاسما در آکادمی علوم چین، ورود ناخالصیها نقش کلیدی دارد. ذرات فلزی آزادشده از دیوارههای داخلی راکتور، بهویژه تنگستنِ پرکاربرد در سامانههای همجوشی، عامل اصلی تضعیف پایداری پلاسما شناسایی شدهاند و این موضوع سالها مانعی جدی برای افزایش چگالی محسوب میشد و در بسیاری از آزمایشهای مغناطیسی پیشین محدودیت ایجاد میکرده است.
برای کنترل این اثر، پژوهشگران مدلی با نام خودسازماندهی برهمکنش مرزی پلاسما و دیواره یا PWSO طراحی کردند. این نظریه در EAST با گرمایش تشدید سیکلوترونی الکترونی و روش راهاندازی مبتنی بر گاز پیشبارگذاریشده آزمایش شد؛ تغییراتی که نفوذ تنگستن در لبه پلاسما را بهطور محسوسی کاهش داد و شرایط کنترلی دقیقتری برای مرز پلاسما فراهم کرد و در حین اجرای آزمایشها بدون ایجاد ناپایداری مخرب عمل کرد.
با مهار ناخالصیها، پلاسما وارد ناحیهای پایدار موسوم به منطقه آزاد چگالی شد و بدون بروز اختلال، فراتر از حد سنتی عمل کرد. نتایج با پیشبینیهای PWSO همخوانی داشت و در نشریه Science Advances منتشر شد. این یافتهها راهنمایی مهم برای طراحی راکتورهای همجوشی پرتراکم آینده ارائه میکنند و یکی از چالشهای عملی همجوشی مغناطیسی را هدف قرار میدهند که سالها پیشرفت را کند کرده بود.
