خورشید مصنوعی ژاپن گوی سبقت را از چین ربود

یک دستگاه توکامک(tokamak) که به طور مشترک توسط ژاپن و اروپا ساخته شده است، به حجم پلاسمای ۶۰ متر مکعب دست یافته است. این دستاورد به طور رسمی توسط رکوردهای جهانی گینس تأیید شده است.

دستگاه آزمایشی پلاسمای ابررسانا JT-60SA که به عنوان بزرگترین توکامک جهان نیز شناخته می‌شود، به این موفقیت دست یافت.

این دستگاه با هدف دستیابی به کاربرد عملی اولیه انرژی همجوشی ساخته شده است.

به گفته مؤسسه ملی کوانتوم و علم و فناوری ژاپن(QST)، بررسی دقیق نتایج تجربی تأیید کرد که حجم پلاسمای ۱۶۰ متر مکعبی به دست آمده است که بسیار بیشتر از رکورد قبلی ۱۰۰ متر مکعبی است که توسط سایر دستگاه‌های قبلی به دست آمده بود.

توکامک نام نوعی دستگاه است که کار آن محصورسازی پلاسماست و برای ایجاد پایداری پلاسما بر مبنای محصورسازی مغناطیسی طراحی شده‌ است. این سیستم‌ها حاوی پلاسمای دوتریوم-تریتیوم هستند که توسط دو سری میدان مغناطیسی نگهداری می‌شوند و شکلی مانند چنبره تشکیل می‌دهند.

توکامک یکی از گونه‌های مختلف از دستگاه‌های همجوشی محصورسازی مغناطیسی و یکی از نامزدها برای تولید کنترل قدرت همجوشی گرماست که بیشترین تحقیق روی آن انجام شده‌ است. در توکامک‌ها از میدان‌های مغناطیسی برای محصور کردن پلاسما استفاده می‌شود، زیرا که هیچ مواد جامدی نمی‌تواند درجه حرارت بسیار بالای پلاسما را تحمل کند.

در دستگاه توکامک سعی می‌شود پلاسما را توسط ابزارها و میدان‌های مغناطیسی مختلف، در محفظه‌ای چنبره‌ای شکل محصور کنند تا از برخورد آن به دیواره و فروپاشی جلوگیری شود. 

استفاده از دانش به دست آمده در راکتورهای آینده

یک پلاسمای با دمای بالا درون توکامک با ترکیب یک میدان مغناطیسی حلقوی محیطی تولید شده توسط سیم‌پیچ‌های خارجی که میدان مغناطیسی اصلی است، با یک میدان مغناطیسی پلوئیدی شعاعی که با عبور جریان محیطی در پلاسما ایجاد می‌شود، محصور می‌شود.

مؤسسه ملی کوانتوم و علم و فناوری ژاپن همچنین اظهار داشت که دانش به دست آمده از JT-60SA را فعالانه در راکتورهای ITER و DEMO آینده به کار خواهد گرفت و به عنوان هسته‌ای برای تجاری‌سازی اولیه انرژی همجوشی به کار خود ادامه خواهد داد.

این موسسه ادعا می‌کند که JT-60SA از سیم‌پیچ‌های ابررسانای قدرتمندی استفاده می‌کند که تا حدود منفی ۴۵۲.۲ درجه فارنهایت(نزدیک به دمای صفر مطلق) خنک شده‌اند تا پلاسمایی را که می‌تواند به دمای ۲۱۲ میلیون درجه فارنهایت برسد، در خود نگه دارد.

عملکرد محصور شدن پلاسما به اندازه پلاسما نیز بستگی دارد، بنابراین بالاترین عملکرد جهان در آزمایش‌های گرمایشی در آینده انتظار می‌رود.

علاوه بر این، روش کنترل پلاسما و نتیجه آن می‌تواند به کنترل پلاسمای بزرگتر برنامه‌ریزی شده برای راکتورهای ITER و DEMO کمک کند. راکتور DEMO بر اساس نتایج JT-60SA و ITER توسعه خواهد یافت و دستگاهی برای نشان دادن تولید برق و کارایی اقتصادی انرژی همجوشی خواهد بود.

ادعا شده است که JT-60SA به جنبه‌های اصلی تحقیقات همجوشی، از فیزیک پلاسما گرفته تا مهندسی با توجه ویژه به ترکیب آنها در عملیات توکامک می‌پردازد.

موفقیت حرفه‌ای در تحقیقات همجوشی اغلب نه تنها بر اساس برتری در موضوعات خاص(نظریه پلاسما، محاسبات، آزمایش‌ها، تشخیص، مهندسی و غیره) بلکه بر اساس دانش گسترده‌ای است که امکان مشارکت در بهره‌برداری علمی و تحقق آزمایش‌های همجوشی را فراهم می‌کند.

توکامک JT-60SA دارای قابلیت‌های منحصر به‌ فردی از جمله توانایی تولید پلاسمای پالس بلند، بتای بالا و بسیار شکل پذیر است.

دستگاه JT-60SA، آزمایشگاه‌ها، برنامه آزمایشی و فعالیت مدل‌سازی مرتبط با آن می‌تواند زمین بازی ایده‌آلی برای آموزش دانشجویان ژاپنی و اروپایی و متخصصان جوان برای پرورش نسل‌های جدید فیزیکدانان و مهندسان در زمینه همجوشی باشد.

مؤسسه ملی کوانتوم و علم و فناوری ژاپن اظهار داشت که یک مجموعه عملیات برای بررسی عملکرد JT-60SA انجام شد که با پمپاژ خلاء در JT-60SA، کویل‌های ابررسانای خنک‌کننده و آزمایش‌های انرژی‌دهی سیم‌پیچ آغاز شد و پس از آن پلاسما در واقع تولید شد و دانشمندان عملکرد کلی JT-60SA از جمله قابلیت کنترل پلاسمای آن را تأیید کردند.