نجح فريق بحثي دولي في منشأة MAST Upgrade البريطانية في اختبار نظام عادم مبتكر، يقلل الحمل الحراري الهائل داخل مفاعل الاندماج بأكثر من عشرة أضعاف مقارنة بالتصاميم السابقة.

قال جيمس هاريسون، رئيس العلوم في MAST Upgrade بهيئة الطاقة الذرية البريطانية: "جاءت هذه النتائج بفضل التعاون الدولي الوثيق بين هيئة الطاقة الذرية البريطانية، وجامعة إيندهوفن للتكنولوجيا، وDIFFER، وEUROfusion، وستستمر في دفع فهمنا لهذا المجال البحثي الحيوي." يعالج هذا التقدم المهم أحد أكبر العوائق أمام بناء محطات توليد كهرباء اندماجية تجارية.

تعمل محطات الاندماج المستقبلية في ظروف قاسية للغاية، إذ يجب احتواء بلازما (غاز هيدروجين ساخن جدًا) أعلى حرارة من الشمس لإنتاج الطاقة. أوضح الباحثون أن درجات حرارة تزيد عن 10,000 درجة مئوية وتدفقات الجزيئات المشحونة من وقود الاندماج (البلازما) تمثل الظروف القصوى التي يجب أن يتحملها جدار العادم (المحول) في محطات الاندماج المستقبلية. ويُعد تصميم المحول المسؤول عن تحمل هذه الصدمات تحديًا هندسيًا رئيسيًا لجدوى طاقة الاندماج.

قدّم تصميم "Super-X" الجديد للمحول الحل. طُور هذا النظام في منشأة MAST Upgrade المبنية خصيصًا من قبل هيئة الطاقة الذرية البريطانية (UKAEA)، ويتميز بمسارات عادم أطول وأكثر امتدادًا. توفر هذه "الأرجل" الأطول مساحة وزمنًا أكبر لتبريد البلازما الحارقة قبل ملامسة الأسطح الصلبة، مما يقلل بشكل كبير من الحرارة والضغط على جدران المفاعل.

أكد هاريسون: "إثبات إمكانية التحكم المستقل في ظروف البلازما داخل محول MAST Upgrade يمثل خطوة مهمة نحو تطوير تحكم قوي في عادم البلازما في الآلات المستقبلية." حولت النتائج الأخيرة مفهوم Super-X من نظرية واعدة إلى تقنية ناضجة. ذكرت التقارير الإخبارية أن هذا إنجاز عالمي أول، حيث أثبت الباحثون في مشروع MAST Upgrade أن طريقة Super-X يمكنها التحكم في العادم دون التأثير على المحول المقابل أو قلب البلازما المنتج للطاقة الاندماجية. هذه القدرة على إدارة الحافة دون تعطيل القلب ضرورية لمحطات توليد الكهرباء المستقرة والمستمرة.

أكد الباحثون أيضًا أن تصميم Super-X أسهل في الإدارة مقارنة بمحولات الأرجل القصيرة التقليدية. تشير النتائج إلى أن تعديلات التصميم المعتدلة يمكن أن تحقق فوائد هائلة، مما يمنح المهندسين مرونة في تصميم المفاعلات المستقبلية. لخص بوب كول من DIFFER وجامعة إيندهوفن للتكنولوجيا: "تثبت هذه النتائج بوضوح الفوائد العديدة للمحولات البديلة في الحفاظ على ظروف محول مقبولة في محطات توليد الطاقة الاندماجية."

أصبحت إدارة الحرارة مجال بحث رئيسي في طاقة الاندماج النووي، ويعمل باحثون حول العالم على هذا الهدف. مؤخرًا، حقق علماء في منشأة DIII-D الوطنية للاندماج تقدمًا جديدًا، حيث درسوا طريقة تشغيل توكاماك مختلفة، وأظهرت التجارب أن هيكل البلازما المعروف بـ"المثلث السالب" يمكنه تحقيق ظروف الأداء العالي المطلوبة للحفاظ على طاقة الاندماج، وهي المرة الأولى التي يحقق فيها الباحثون حصر بلازما عالي باستخدام هيكل المثلث السالب مع "فصل المحول".