راکتور هسته ای کره جنوبی، یک رکورد عجیب را ثبت کرد

کنترل این به اصطلاح پلاسما، امری حیاتی است. چرا که در صورت لمس دیواره‌های راکتور، به سرعت سرد شده و واکنش را خفه می‌کند و آسیبی قابل توجه به محفظه نگهدارنده آن وارد خواهد کرد. محققان معمولا از اشکال مختلف میدان‌های مغناطیسی برای مهار پلاسما بهره می‌برند، برخی از یک مانع انتقال لبه (ETB) استفاده می‌کنند که پلاسما را با افت شدید فشار در نزدیکی دیواره راکتور و در حالتی که امکان توقف گرما و خروج پلاسما وجود داشته باشد، محدود می‌سازد.

برخی دیگر از دانشمندان نیز، از روش مانع انتقال داخلی (ITB) استفاده می‌کنند که باعث افزایش فشار در نزدیکی مرکز پلاسما می‌شود. با این حال، هر دو روش می‌توانند باعث ایجاد ناپایداری‌هایی شوند.

تیم یونگ سو نا، از یک تکنیک اصلاح شده ITB در دستگاه تحقیقاتی پیشرفته موسوم به Tokamak Superconducting Korea (KSTAR) استفاده کرده‌اند و به چگالی بسیار کم‌تری دست یافتند. به‌نظر می‌رسد که رویکرد آنها، دما را در هسته پلاسما افزایش می‌دهد و آن‌را به سمت لبه پایین می‌آورد که احتمالا باعث افزایش طول عمر اجزای راکتور هسته ای خواهد شد. دومینیک پاور از امپریال کالح لندن در این باره می‌گوید که برای افزایش انرژی تولید شده توسط یک راکتور، می‌توان پلاسما را بسیار داغ و متراکم کرد یا حتی زمان محصور شدن آن را افزایش داد.

او افزود:

تیم محققان دریافتند که محدودیت چگالی، در واقع اندکی کم‌تر از حالت‌های عملیاتی سنتی است که لزوما چیز بدی نیست. زیرا با دمای بالاتر در هسته جبران خواهد شد. این یافته با وجود آنکه قطعا هیجان‌انگیز است، اما یک عدم قطعیت بزرگ در مورد میزان درک ما از مقیاس فیزیکی برای دستگاه‌های بزرگ‌تر وجود دارد. بنابراین چیزی مانند روش ITER بسیار بزرگ‌تر از KSTR خواهد بود.

یونگ سو نا می‌گوید که چگالی کم، کلید حل مشکل است و یون‌های سریع یا پرانرژی‌تر در هسته پلاسما (اصطلاحا تقویت با تنظیم سریع یون) جزء جدایی‌ناپذیر پایداری هستند. اما این تیم هنوز به طور کامل، مکانیزم‌های درگیر در روند جاری را درک نکرده است.

چالش های پیش‌رو در آزمایش پایدار راکتور همجوشی هسته ای کره جنوبی

واکنش همجوشی طی این فرآیند، به دلیل محدودیت‌های سخت‌افزاری، تنها با گذشت 30 ثانیه متوقف شد و دوره‌های طولانی‌تر آن احتمالا در آینده نزدیک امکان‌پذیر می‌شوند. KSTAR هم‌اکنون برای به‌روزرسانی‌هایی خاموش شده و اجزای کربنی روی دیواره راکتور با تنگستن جایگزین شده است که به گفته نا، تکرارپذیری آزمایش‌ها را بهبود می‌بخشد.

لی مارگتس، از دانشگاه منچستر بریتانیا در این باره گفته که فیزیک راکتورهای همجوشی به خوبی درک می‌شود، اما موانعی فنی وجود دارند که باید پیش از ساخت یک نیروگاه در حال کار، بر آنها غلبه کرد. بخشی از این روند، توسعه روش‌هایی برای برداشت گرما از راکتور هسته ای و استفاده از آن برای تولید جریان الکتریکی خواهد بود.

او افزود:

این فیزیک‌ نیست، بلکه مهندسی است. اگر فقط از نقطه‌نظر یک نیروگاه گازسوز یا زغال‌سنگ به این موضوع فکر کنید، در صورتی‌که چیزی برای از بین بردن گرما نداشتید، آنگاه افراد اداره‌کننده آن خواهند گفت که باید خاموشش کنیم، زیرا خیلی داغ می‌کند و نیروگاه را ذوب خواهد کرد. این دقیقا وضعیت حال حاضر این راکتور هسته ای را شرح می‌دهد.

برایان آپلبه از امپریال کاج لندن نیز موافق است که چالش‌های علمی باقی‌مانده در تحقیقات همجوشی باید قابل دستیابی باشند و FIRE یک گام رو به جلو است، اما تجاری‌سازی آن فرآیندی دشوار خواهد بود.

او می‌گوید:

رویکرد همجوشی محصور مغناطیسی برای حل مشکل بعدی، تاریخچه بسیار طولانی تکامل را طی کرده است. اما چیزی که من را نامطمئن می‌کند، چالش‌های مهندسی پیرامون ساخت یک نیروگاه اقتصادی بر این اساس است.