شركة توكاماك إنيرجي البريطانية تختبر بنجاح نظام مغناطيسات الاندماج فائقة التوصيل عالية الحرارة Demo4

أخبار ar.wedoany.com، في 9 سبتمبر 2026، أعلنت شركة توكاماك إنيرجي البريطانية (Tokamak Energy) عن إكمال اختبار نظام مغناطيسات الاندماج Demo4 الذي استمر 14 شهرًا، مما يؤكد قدرة الشركة على تصميم وبناء ودمج وتشغيل أنظمة مغناطيسات متكاملة فائقة التوصيل عالية الحرارة (HTS).

تُستخدم الخبرات التقنية المكتسبة من اختبارات Demo4 حاليًا في مشروع التعاون بين شركة توكاماك إنيرجي وشركة الاندماج النووي البريطانية (UK Fusion Energy, UKFE)، لدعم تطوير نظام مغناطيسات فائقة التوصيل عالية الحرارة ضمن برنامج الاندماج النووي للكرة المغناطيسية لإنتاج الطاقة (Spherical Tokamak for Energy Production, STEP). كما تُوجَّه النتائج ذات الصلة نحو التطبيقات التجارية لفائض التوصيل عالية الحرارة خارج مجال الاندماج، وقد تم الإعلان عنها هذا الأسبوع في مؤتمر التوصيل الفائق التطبيقي (ASC 2026) المنعقد في بيتسبرغ بالولايات المتحدة.

خلال فترة الاختبار، رفع الفريق الهندسي المجال المغناطيسي الأقصى لنظام Demo4 إلى 13.7 تسلا، مما مكّن ملفات المجال الحلقي من العمل بتيار كهربائي قدره 5600 أمبير، مع إجراء اختبارات دورانية للنظام ضمن نطاق درجات حرارة تشغيلية تتراوح بين 77 كلفن و17 كلفن. كما تعرّض النظام لإجهاد ميكانيكي عرضي قدره 150 ميغاباسكال، أي ما يعادل حوالي 1500 ضعف الضغط الجوي.

يعتمد نظام Demo4 على هيكل الكرة المغناطيسية المرتبط بتطبيقات الاندماج النووي، وقد عمل تراكميًا لمدة تبلغ حوالي 10,000 ساعة في ظل حالات تشغيل مختلفة، بما في ذلك فترات طويلة من التشغيل بمجال مغناطيسي مرتفع. كما شملت الاختبارات عمليات تفريغ كهربائي قسري وتفريغ بتيار مرتفع متعددة بحد أقصى بلغ 12.5 تسلا، بهدف التحقق من استقرار النظام في ظل ظروف الأعطال.

صرّح واريك ماثيوز (Warrick Matthews)، الرئيس التنفيذي لشركة توكاماك إنيرجي، أن نظام Demo4 يمثل علامة فارقة تقنية وتجارية مهمة، حيث يثبت قدرة الشركة على تصميم وبناء وتشغيل أنظمة مغناطيسات متكاملة فائقة التوصيل عالية الحرارة. وقد وفّرت اختبارات متانة النظام بيانات حاسمة تُظهر متانة تصميمها فائق التوصيل عالي الحرارة، وهو ما له أهمية كبيرة للتطبيقات الصناعية للمغناطيسات وأنظمة الطاقة الكهربائية.

من جانبه، قال ليام برينان (Liam Brennan)، رئيس قسم أعمال المغناطيسات فائقة التوصيل عالية الحرارة في شركة توكاماك إنيرجي (TE Magnetics)، إن تصميم مغناطيسات فائقة التوصيل عالية الحرارة يرتبط ارتباطًا مباشرًا بأداء محطات الاندماج النووي وجدواها الاقتصادية. وأوضح أن تجارب Demo4 أثبتت قدرة نظام المغناطيسات المتكامل لدى الشركة على العمل في تكوينات صارمة قريبة من متطلبات تطبيقات الاندماج، وأن الخبرات ذات الصلة قد طُبِّقت بالفعل في برنامج STEP التابع لشركة الاندماج النووي البريطانية.

يُعد نظام Demo4 نظام مغناطيسات اندماج متكاملًا فائق التوصيل عالي الحرارة، حيث يتحقق في جهاز واحد متكامل من شدة المجال المغناطيسي وزاويته، وكثافة التيار الكهربائي، ودرجة حرارة التشغيل، والأحمال الميكانيكية. ولا تقتصر الاختبارات على جسم المغناطيس فحسب، بل تشمل أيضًا نظام التبريد بالتبريد العميق، ونظام الإثارة، والأجهزة وأنظمة التحكم، وغيرها من العناصر الحاسمة التي تدعم التشغيل المنسق لمجموعات متعددة من المغناطيسات.

يتكون النظام من 44 ملفًا فائق التوصيل عالي الحرارة، بتكوين هيكل الكرة المغناطيسية. ويشمل ذلك 14 ذراعًا للمجال الحلقي، يتكون كل ذراع من ملفين فائقَي التوصيل عاليَي الحرارة معزولين جزئيًا؛ بالإضافة إلى ملفين للمجال القطبي، يتكون كل ملف من 8 ملفات فائقة التوصيل عالية الحرارة معزولة بالكامل. ويعمل النظام بتبريد الهيليوم المضغوط، بضغط تشغيل أقصى يبلغ 20 بار، ويتم مراقبة المعلمات مثل الجهد الكهربائي والمجال المغناطيسي والإجهاد ودرجة الحرارة من خلال أكثر من 600 مستشعر.

أفادت شركة توكاماك إنيرجي أن البيانات التي جُمعت خلال جولة التجارب الحالية ستستمر في استخدامها للتحقق من نماذجها وبرمجيات التحكم وتحسينها، مما يعزز القدرة على التنبؤ بأداء الأنظمة فائقة التوصيل عالية الحرارة، ويدعم تصميم أنظمة مغناطيسات أكثر موثوقية ومتانة في المستقبل.

أظهرت نتائج الاختبار أن مكونات التوصيل الفائق عالية الحرارة أدت كما هو متوقع عند مجال مغناطيسي أقصى بلغ 13.7 تسلا، حيث تم التحقق من خصائص التيار الحرج؛ كما تم تأكيد أداء رسم خرائط السطح الحرج للنظام ضمن نطاق درجات حرارة يتراوح بين 77 كلفن و17 كلفن. كما تم التحقق من موثوقية أكثر من 90 وصلة توصيل فائق عالية الحرارة، حيث كانت مقاومة الوصلات مطابقة للتوقعات، وحافظت على نقل تيار مستقر طوال فترة الاختبار.

كما أكدت الاختبارات أن مواد التوصيل الفائق عالية الحرارة تتمتع بثبات حراري جيد، وأن الكشف المبكر عن الانتقال الحراري والتبريد النشط يمكن أن يكونا وسيلتين فعالتين لتجنب ظاهرة الانتقال المفاجئ (التبريد). وفي اختبارات الأعطال والتفريغ الكهربائي القسري عند 12.5 تسلا وتحت تيارات مرتفعة، لم يُلاحظ أي نقاط ساخنة أو تدهور في الأداء. وفيما يتعلق بالأداء الميكانيكي، تم التحقق من النظام تحت إجهاد ضغط عرضي قدره 150 ميغاباسكال، مما يساهم في تعميق فهم سلوك الملفات الملفوفة.

بالإضافة إلى ذلك، أكدت شركة توكاماك إنيرجي أن تصميم مغناطيساتها فائقة التوصيل عالية الحرارة قد ثبتت مقاومته لتأثيرات الدورات الحرارية. وقد تحقق التشغيل المنسق على مستوى النظام الكامل للمغناطيسات ومصادر الطاقة ونظام التبريد بالتبريد العميق وأنظمة التحكم وأجهزة الحماية من الانتقال المفاجئ، كما تم التحقق من خلال الاختبارات من أداء موصلات التيار فائقة التوصيل عالية الحرارة والتفاعل بين ملفات المجال الحلقي وملفات المجال القطبي.

تُعد شركة توكاماك إنيرجي الشريك المتعاقد على أنظمة المغناطيسات في برنامج الاندماج النووي STEP التابع للحكومة البريطانية. وبفضل قدراتها في تصنيع وتصميم مغناطيسات فائقة التوصيل عالية الحرارة، حصلت الشركة على عقد بقيمة 70 مليون جنيه إسترليني من شركة الاندماج النووي البريطانية، ويمتد حتى مارس 2029. وستُستخدم الخبرات المكتسبة من نظام Demo4 في اختبارات ملف نموذجي ضمن برنامج STEP وفي أبحاث أنظمة مغناطيسات فائقة التوصيل عالية الحرارة بمقياس محطات الطاقة.

كما تُعد شركة توكاماك إنيرجي عضوًا في تحالف الاندماج النووي البريطاني Infinity، الذي يضم أيضًا شركتي Type One Energy وAECOM، ويعمل بدعم من بنك باركليز على تطوير محطات طاقة اندماجية تجارية في المملكة المتحدة.