مرجل الاندماج النووي بدون ترسبات: السر في الجدران ⚡ экспресс
تعتبر أنظمة إعادة التدوير المنخفضة جذابة لاحتجاز البلازما في القلب، لأنها توفر درجة حرارة عالية وكثافة منخفضة عند الحافة، ولكنها تفاقم مشكلة تصريف الحرارة. في هذه الظروف، يكون المسار الحر الوسطي للجسيمات في طبقة الكشط (SOL) كبيراً، وتفقد نماذج الموائع دقتها، مما يستدعي اتباع نهج حركي. أظهرت النمذجة المشتركة بين الجيروسكوبية الحركية ونمذجة الموائع لهندسة التوكاماك الكروي STEP إمكانية تحقيق درجة حرارة عالية وكثافة منخفضة في طبقة SOL إذا طُلي جدار الوعاء بمادة منخفضة إعادة التدوير، حتى بدون استبدال ألواح الديفيرتور. وتبين أن التأثيرات الحركية كانت حاسمة: فمقارنة بحسابات الموائع، تتنبأ الجيروسكوبية الحركية باحتجاز أكثر فعالية للشوائب قرب الديفيرتور وتوسع منطقة التدفق الحراري بفعل الانجرافات. وهذا يكبت انتقال الشوائب إلى القلب عند التفتت، ويقلل أحمال الحرارة القصوى على المستقبل، حتى بدون حدوث انفصال. تشكل البيانات المستخلصة خطوة مهمة نحو تحقيق نظام إعادة التدوير المنخفض، رغم محدودية مواد مثل الليثيوم.
يُشبه مفاعل الاندماج النووي مرجلًا عملاقًا يُطهى فيه الهيليوم من الهيدروجين. تصل حرارة البلازما فيه إلى 150 مليون درجة، أي أكثر سخونةً من نواة الشمس بعشر مرات. لكن، كما في أي مرجل، تتكون هنا ترسبات: شوائب ضارة تتراكم على الجدران وتُخمد البلازما.
اقترح الفيزيائيون صنع الجدران من مادة إسفنجية تمتص الشوائب وتمنعها من العودة إلى الوقود. هذا يحافظ على الحرارة، لكنه يُسبب فرط تسخين شديد. أظهرت الحسابات الحاسوبية أنه إذا تتبعنا حركة كل جسيم على حدة، وليس كتدفق متصل، فإن الشوائب الثقيلة تزوي بنفسها في الزاوية — حجرة التحويل (المحوّل). وفي هذه الأثناء، تتوزع الحرارة بالتساوي، مما يحمي الجدران من الانصهار.
حتى لو أعاد 'القدر' الرئيسي الجسيمات، فإن الألواح الماصة على الجدران الأخرى قادرة على تحويل المفاعل إلى وضع الاحتراق النقي. وهذا يقرّبنا من محطات طاقة اندماجية موثوقة.
🎯 يختبئ في كوب واحد من الماء من طاقة الاندماج النووي ما يكفي لتزويد منزل بالتدفئة والكهرباء لمدة عام.
🎬 في فيلم 'الرجل العنكبوت 2'، يُطلق الدكتور أوكتافيوس شمسًا اصطناعية — مفاعل اندماج نووي يخرج عن السيطرة. مشكلة احتجاز البلازما التي يعمل العلماء على حلها اليوم تتحول هناك إلى كارثة.