[ تعرٌف على ] توكاماك # اخر تحديث اليوم 2024-04-27

تم النشر اليوم 2024-04-27 | توكاماك

مبدأ العمل

تعمل هذه الطريقة عن طريق رفع درجة حرارة بلازما إلى درجة اندماج نووي. وبما أن البلازما ذات درجة حرارة عالية جدا فإنه يجب فصلها وإبعادها وجعلها لا تلامس مكونات المفاعل وإلا أتلفته وتسبب ذلك في برودتها وانقطاع التفاعل الاندماجي. يتم في المفاعلات المبنية على طريقة توكاماك جعل البلازما تطفو وسط المفاعل دون أن تلامس أيا من أجزائه عن طريق مغناطيسات تحافظ على البلازما في مسار دائري. في الوقت الراهن تتمثل الصعوبات أمام هذا النوع من المفاعلات في الحفاظ على تواصل التفاعل الاندماجي أي على حرارة البلازما حيث أن اختلاف السرعة في طبقات البلازما الدخلية والخارجية يسبب تداخلات تقلل من درجة الحرارة مما يتطلب جعل الحقل المغنطيسي أو القوة المغناطيسية في شكل لولبي. هذا يتم عن طريق ضخ تيار كهربائي في البلازما يساهم في رفع درجة حرارتها قليلا مع خفض فعل التداخلات الغير مناسبة. كما أن تبريد المفاعل أيضا لا يسمح بتشغيله المتواصل ولذلك فهو يعمل فقط بتقطع نبضي. كل هذا أدى في أحسن الأحوال حاليا إلى إمكان استرداد كمية الطاقة التي تستهلك لتشغيل المفاعل، أي أنه لا يزال لا يصلح لإنتاج الكهرباء. ويبغي الفيزيائيون أن مفاعلات تجريبية في المستقبل أن يثبتوا إمكانية إنتاج طاقة أكبر من تلك اللازمة لتشغيلها.

ستيلاراتور

المقالة الرئيسة: ستيلاراتور
الستيلاراتور هو أيضا طريقة مشابهة لبناء المفاعلات اللإندماجية غير أنه يمتلك ميزة أن تقليل الخسائر الناتجة عن التداخلات لا يكون عن طريق تيار كهربائي يضخ في البلازما بل عن طريق بناء وشكل هندسي أكثر تعقيدا للمغناطيسات التي تولد الحقل المغنطيسي.ما في داخلها يتم تفاعل البلازما مع بعضها ( أنوية الهيدروجين الثقيل والتريتيوم) فيتولد الهيليوم مصحوبا بطاقة هائلة. و يشترك كلا المفاعلين التوكاماك والستيلاراتور في ميزة أنهما أكثر أمنا من المفاعلات الانشطارية التقليدية بسبب أن تفاعل الاندماج النووي ينقطع بمجرد ملامسة البلازما لجدار المفاعل، فهو حساس للغاية وينقطع التفاعل بمجرد انزياحه عن حالة الانضباط. كما أن النفايات الناتجة منهما أقل إشعاعا من تلك التي تنتج عن مفاعلات نووية انشطارية. نجح العلماء حتى الآن في تهيئة الظروف لحدوث تفاعل الاندماج (حرارة وضغط عاليين مثلما في باطن
الشمس و النجوم ) ، إلا أن الأندماج ينقطع خلال ثوان. تـٌجري بحوث مضنية ومرتفعة التكلفة منذ 60 عاما لزيادة زمن التفاعل واسمراريته لإنتاج كهرباء منه .

اصل التسمية

كلمة توكاماك هي نَّقْحَرَة [x] للكلمة الروسية (токамак) وهي مختصرٌ أما لـ "тороидальная камера с магнитными катушками" ونُقلت إلى الإنجليزية على انها "toroidal chamber with magnetic coils" والتي تعني الحُجرة الحلقية ذات اللفائف المغناطيسية. أو لـ "тороидальная камера с аксиальным магнитным полем" ونُقلت إلى الإنجليزية على انها "toroidal chamber with axial magnetic field" والتي تعني الحُجرة الحلقية ذات المجال المغناطيسي المحوري. المصطلح قد اُنشيء من ايغور جولوفان عام 1957، نائب مدير مختبر ادوات القياس للأكاديمية العلمية، المعروف يومنا هذا بـ معهد كورتشاتوف . و هناك مُصطلح أخر مماثل وهو «توكاماج – Tokamag» والذي كان شائعاَ لفترة من الزمن.

شرح مبسط

التوكاماك Tokamak نوع من أنواع المفاعلات النووية الاندماجية وطريقة لبناء هذه المفاعلات.[1][2][3] وهي محطة تستخدم المجال المغناطيسي القوي لحصر البلازما الساخنة على شكل طارة. ما زالت هذه الطريقة قيد البحث والتجربة ولم تصل مرحلة الاستغلال الاقتصادي بعد.