خانه / دنیای اطراف ما / گداخت هسته ای ، ساخت ماشینی بزرگ برای انرژی پاک و تجدید پذیر

گداخت هسته ای ، ساخت ماشینی بزرگ برای انرژی پاک و تجدید پذیر

آلمان ماشینی را به کار انداخت که با گداخت هسته ای صنعت انرژی را منقلب خواهد کرد.

این ماشین که W7-X نام دارد با قطر 16 متری و 19 سال زمان ساخت، تقریبا 1.1 میلیارد دلار ارزش دارد. تصویر بالا لایه های ماشین را نمایش می دهد.
این ماشین که W7-X نام دارد با قطر 16 متری و 19 سال زمان ساخت، تقریبا 1.1 میلیارد دلار ارزش دارد. تصویر بالا لایه های ماشین را نمایش می دهد.

برای دهه ها، دانشمندان درباره داشتن منبعی از انرژی صحبت می کردند که پاک و پایدار باشد. با کار محققان موسسه فیزیک پلاسما مکس پلانک (Max Planck Institute for Plasma Physics) احتمالا طرز فکر ما درباره انرژی تغییر خواهد کرد. بعد از 1.1 میلیون ساعت زمان ساخت، دانشمندان بزرگ ترین ماشین گداخت جهان در نوع خود به نام استلاراترون (Stellaratron) را تکمیل کردند.

استلاراتور وسیله ای است که پلاسمای داغ را با میدان های مغناطیسی محصور می کند تا یک واکنش گداخت هسته ای کنترل شده را ایجاد و پشتیبانی کند.

گداخت هسته ای با استلاراتور

کلید گداخت به وجود آوردن دمای فوق العاده زیاد 180 میلیون درجه فارنهایت و تولید، محصور و کنترل کردن قطره های گاز به نام پلاسما است. در این دمای بسیار بالا ساختار اتم تغییر می کند و الکترون ها از لایه های بیرونی جدا شده و یون های مثبت به جا می گذارند. معمولا این یون ها تنها یکدیگر را دفع می کنند اما در این شرایط آن ها می توانند ترکیب شده و اتم های جدیدی بسازن؛ گداخت هسته ای این گونه به وجود می آید. گداخت هسته ای نباید با انرژی هسته ای اشتباه گرفته شود؛ فرآیندی که حالا هم استفاده می کنیم و از واپاشی اتم و نه ترکیب آن، انرژی تولید می کند.

با این حال گداخت هسته ای فرآیندی ناآشنا نیست و همان چیزی است که سوخت خورشید را تامین می کند. پس می دانیم که این اتفاق می تواند بیفتد با این حال انجام آن به نحوی که اقتصادی باشد هنوز صورت نگرفته است و حتی ماشین های تحقیقاتی هم کم هستند. این جا، جایی است که W7-X وارد صحنه می شود.

در ساختنی بخوانید :  نیروگاه بادی شناور در اسکاتلند
ماشین گداخت هسته ای
ماشین گداخت هسته ای

همان طور که می توانید حدس بزنید ساخت این ماشین کاری عظیم بوده است. برای تقریبا 75 سال تنها چند بار تلاش برای ساخت استلاراتور صورت گرفت و تعداد کمی از این ماشین ها کامل شدند. تمام این فرآیند به شدت دشوار است و حتی برای سخت تر کردن کار، یکی از سازندگان قراردادی از کار کناره گرفت.

این ماشین 425 تن آهنربا و ساختار پشتیبانی دارد که باید تا 0 مطلق سرد باشند. سرد کردن آهنربا ها با هلیوم مایع به گفته توماس کلینگر (Thomas Klinger)، مدیر این تلاش آلمانی ها، “جهنم روی زمین” بوده است.

کلینگر می گوید:

تمام اجزای سرد شده باید کار کنند، هیچ نشتی نباید وجود داشته باشد و به خاطر آهنربا های در هم پیچیده دسترسی کم است.

در میان این آهنربا های با شکل های عجیب و غریب، مهندسان باید بیش از 250 درگاه را برای ورود و خروج سوخت این فرآیند، داغ کردن پلاسما و دادن دسترسی به ابزار تشخیص در نظر بگیرند. همه چیز به مدل های شبیه سازی سه بعدی پیچیده احتیاج دارد. کلینگر ادامه می دهد: این کار فقط روی کامپیوتر ممکن است، هیچ کاری را روی محل نمی توانید انجام دهید.

یک سوم آهنربا های لازم در ابتدا به درستی کار نمی کردند. برای همین ساخت بعضی قسمت های بزرگ برای طراحی دوباره به تعویق افتاد. بعضی سال ها کاملا بحرانی بودند اما سازندگان به هر نحوی توانستند از پس آن بر بیایند و طبق برنامه، اولین پلاسما در پایان سال گذشته اتفاق افتاد.

قفس آهنربایی

مشکل اصلی استلاراتور ها مانند هر دستگاه گداخت دیگری دما است و برای همین سازندگان از یک قفس مغناطیسی استفاده می کنند. یک سیم حامل جریان دور تیوب، میدان مغناطیسی مستقیمی در وسط تیوب درست می کند که پلاسما را از دیواره ها دور نگه می دارد و از ذوب شدن آن ها جلوگیری می کند. همانطور که در زیر نشان داده شده 50 سیم پیچ مغناطیسی 6 تنی دور محل اصلی قرار دارند.

در ساختنی بخوانید :  ساخت یک سنسور چسبناک که به اندام های داخلی می چسبد
لایه های ماشین گداخت هسته ای
لایه های ماشین گداخت هسته ای

طرح های دیگر شکل های دیگری دارند که امن تر هستند اما تنها زمان کوتاهی می توانند پلاسما را نگه دارند در حالی که استلاراتور می تواند پلاسما را 30 دقیقه نگه دارد. این حالت می تواند زمینه تولید مقادیر زیادی انرژی پاکی و تجدید شدنی باشد. این ماشین می تواند بازی را واقعا تغییر دهد.

دیوید گیتس (David Gates)، رییس فیزیک استلاراتور در آزمایشگاه فیزیک پلاسما پرینستون گفت: دنیا منتظر است ببیند که آیا ما می توانیم زمان محصور کردن را طولانی تر کنیم؟

منبع

خلاصه مطلب
گداخت هسته ای ، ساخت ماشینی بزرگ برای انرژی پاک و تجدید پذیر
عنوان مطلب
گداخت هسته ای ، ساخت ماشینی بزرگ برای انرژی پاک و تجدید پذیر
توضیح کوتاه
ساخت دشوار ماشین گداخت هسته ای در موسسله فیزیک پلاسمای مکس پلانک در آلمان که استفاده از انرژی پاک و تجدید پذیر آن می تواند صنعت انرژی را در دنیا متحول کند .
نویسنده

بیشتر بخوانید:

اخبار علمی : در نیمکره چپ زمین فقط 6 کرگدن شمالی وجود دارد... در اخبار علمی مربوط به گونه های جانوری، خبر انقراض گونه های مختلف بسیار مشاهده می شود. دو دلیل اصلی این انقراض ها تخریب زیستگاه های عمومی و شکار غیرقا...
ساخت اولین تفنگ فلزی با پرینتر سه بعدی شرکت Solid Concepts یکی از پیشگامان عرصه خدمات چاپ سه بعدی، برای اولین بار با استفاده از پرینترهای سه بعدی یک تفنگ فلزی ساخته و برای ساخت آن از روش چس...
اخبار علمی : تولد حیوان دورگه نادر در باغ وحش محلی... باغ وحش های محلی معمولاً حیوانات اهلی مثل جوجه، گوسفند، گاو، گوسفند و ... را نگه می دارند. اما یک باغ وحش محلی در در آریزونا، از حیوانی نگهداری می کند...
اخبار علمی : کشف دایره های سنگی مرموز در خاورمیانه... در صحراهای خاورمیانه تعدادی دایره سنگی باستانی عظیم وجود دارد. علت بوجود آمدن این دایره ها بسیار عجیب تر از اجسام سطحی مشابه در شمال اروپاست اما دیوید...
لرزش جهان هستی از برخورد دو سیاهچاله قرار است دو سیاهچالهبسیار بزرگ بهم برخورد کنند و این برخورد کل کهکشان را خواهد لرزاند. این چیزی است که ما آن را جذابیت کشنده می نامیم: دو سیاهچاله در ...
ریاضیات، معمای سنگ ریزه های مریخ را حل کرد... به نظر شما چطور می توانیم فقط با داشتن یک سری عکس، از تاریخ طبیعی سنگ ها و آب دیگر سیارات اطلاع پیدا کنیم؟ خب، جواب چیزی نیست جز ریاضیات. دانشمندان ک...

درباره سیمین حمیدی

سیمین حمیدی
سیمین حمیدی یکی از نویسندگان ساختنی و فارغ التحصیل رشته مهندسی نرم افزار و دانشجوی کارشناسی ارشد مدیریت سیستم و بهره وری است.

پیشنهاد می کنیم

آموزش ساخت باتری آبی ؛ ماشین حساب را با آب روشن کنید!

اگر به آزمایش های علمی در زمینه برق و الکترونیک علاقه دارید، تجربه ساخت باتری …

پاسخ دهید