הסבר: מהו כור ההיתוך הניסיוני של 'שמש מלאכותית' של סין שקבע שיא?

במשך 20 שניות, 'השמש המלאכותית' של סין EAST השיגה טמפרטורת שיא של 288 מיליון מעלות פרנהייט, שהיא יותר מפי עשרה מהשמש. מה זה EAST ואיך זה עובד?

מכשיר EAST Tokamak נועד לשכפל את תהליך ההיתוך הגרעיני המבוצע על ידי השמש והכוכבים. (צילום: אתר האינטרנט של ASIPP)

ה-Experimental Advanced Superconducting Tokamak של סין (EAST), המחקה את תהליך ייצור האנרגיה של השמש, קבע שיא חדש לאחר שרץ ב-216 מיליון מעלות פרנהייט (120 מיליון מעלות צלזיוס) במשך 101 שניות, לפי התקשורת הממלכתית. במשך 20 שניות נוספות, השמש המלאכותית השיגה גם טמפרטורת שיא של 288 מיליון מעלות פרנהייט (160 מיליון מעלות צלזיוס), שחם יותר מפי עשרה מהשמש.

ההישג האחרון של מדענים סינים הוא צעד משמעותי במסעה של המדינה לפתוח אנרגיה נקייה ובלתי מוגבלת, עם מינימום מוצרי פסולת. פריצת הדרך היא התקדמות משמעותית, והמטרה הסופית צריכה להיות שמירה על הטמפרטורה ברמה יציבה לאורך זמן, אמר לי מיאו, מנהל המחלקה לפיזיקה באוניברסיטה הדרומית למדע וטכנולוגיה בשנג'ן, סין, ל-Global. פִּי.

ניוזלטר| לחץ כדי לקבל את הסברים הטובים ביותר של היום בתיבת הדואר הנכנס שלך

אבל מומחים אומרים שיש עוד דרך ארוכה לעבור ל'שמש המלאכותית' הניסיונית של סין. לדברי לין בוקיאנג, מנהל מרכז סין לחקר כלכלת אנרגיה באוניברסיטת שיאמן, יחלפו עשרות שנים עד שכור עובד ייצא משלבי הניסוי שלו.

אז מהי 'השמש המלאכותית' של סין מזרח?

הכור הניסויי המתקדם המוליך Tokamak (EAST) הוא מכשיר מחקר מתקדם של היתוך גרעיני הממוקם במכון לפיזיקת פלזמה של האקדמיה הסינית למדעים (ASIPP) בהפיי, סין. מטרת השמש המלאכותית היא לשחזר את תהליך ההיתוך הגרעיני, שהיא אותה תגובה שמניעה את השמש.

ה-EAST הוא אחד משלושת הטוקמאקים המקומיים הגדולים המופעלים כעת ברחבי הארץ. מלבד המזרח, סין מפעילה כיום את הכור HL-2A וכן את J-TEXT. בדצמבר 2020, HL-2M Tokamak, מכשיר המחקר הניסיוני של היתוך גרעיני הגדול והמתקדם ביותר בסין, הופעל בהצלחה בפעם הראשונה - אבן דרך מרכזית בצמיחת יכולות מחקר הכוח הגרעיני של סין.

מאז שנכנס לפעולה לראשונה בשנת 2006, ה-EAST קבע מספר שיאים למשך הכליאה של פלזמה חמה במיוחד. פרויקט ה-EAST הוא חלק ממתקן הכור הניסוי התרמו-גרעיני (ITER), שיהפוך לכור ההיתוך הגרעיני הגדול בעולם עם כניסתו לפעולה בשנת 2035. הפרויקט כולל תרומות של מספר מדינות, ביניהן הודו, דרום קוריאה, יפן, רוסיה וארצות הברית.

כיצד פועלת 'השמש המלאכותית' EAST?

מכשיר EAST Tokamak נועד לשכפל את תהליך ההיתוך הגרעיני המבוצע על ידי השמש והכוכבים. היתוך גרעיני הוא תהליך שבאמצעותו מופקות רמות גבוהות של אנרגיה מבלי לייצר כמויות גדולות של פסולת. בעבר, אנרגיה הופקה באמצעות ביקוע גרעיני - תהליך שבו גרעין של אטום כבד פוצל לשני גרעינים או יותר של אטומים קלים יותר.

בעוד שהביקוע הוא תהליך קל יותר לביצוע, הוא מייצר הרבה יותר פסולת גרעינית. בניגוד לביקוע, היתוך גם אינו פולט גזי חממה ונחשב לתהליך בטוח יותר עם סיכון נמוך יותר לתאונות. לאחר שליטה, היתוך גרעיני עשוי לספק אנרגיה נקייה בלתי מוגבלת ועלויות נמוכות מאוד.

כדי להתרחש היתוך גרעיני, חום ולחץ אדירים מופעלים על אטומי מימן כך שהם מתמזגים יחד. גרעיני הדאוטריום והטריטיום - שניהם נמצאים במימן - עשויים להתמזג יחד כדי ליצור גרעין הליום, נויטרון יחד עם המון אנרגיה.

הדלק מחומם לטמפרטורות של מעל 150 מיליון מעלות צלזיוס כך שהוא יוצר מרק פלזמה חם של חלקיקים תת-אטומיים. בעזרת שדה מגנטי חזק, הפלזמה נשמרת מקירות הכור כדי להבטיח שהיא לא תתקרר ותאבד את הפוטנציאל שלה להפיק כמויות גדולות של אנרגיה. הפלזמה סגורה למשך פרקי זמן ארוכים כדי שיתרחש היתוך.

מהו השיא האחרון ולמה זה משנה?

הכור EAST קבע שיא חדש ביום שישי כשהשיג טמפרטורת פלזמה של 216 מיליון מעלות פרנהייט וגם הצליח לפעול במשך 20 שניות ב-288 מיליון מעלות פרנהייט. כדי לשים את זה בפרספקטיבה, ליבת השמש מגיעה רק לכ-15 מיליון מעלות צלזיוס, מה שאומר שהכור הצליח לגעת בטמפרטורות חמות פי 10 מזה.

המטרה הבאה של המדענים מאחורי הכור הניסיוני היא לשמור על הטמפרטורה הגבוהה למשך תקופה ארוכה. בעבר, המזרח הגיע לטמפרטורת שיא של 100 מיליון מעלות צלזיוס ב-2018.

זהו צעד בכיוון הנכון בכל הנוגע לפיתוח הירוק של סין, אמר לין בוקיאנג ל-Global Times. זה יותר כמו טכנולוגיה עתידית שהיא קריטית לדחיפה לפיתוח ירוק של סין, אמר. אבל למרות שמדובר בהתפתחות משמעותית, אמר בוקיאנג שעדיין יש שלושה עשורים טובים עד שסין תוכל לראות שמש מלאכותית מתפקדת במלואה.

אבל סין היא לא המדינה היחידה שהשיגה טמפרטורות פלזמה גבוהות. בשנת 2020, כור KSTAR של דרום קוריאה קבע שיא חדש על ידי שמירה על טמפרטורת פלזמה של למעלה מ-100 מיליון מעלות צלזיוס למשך 20 שניות.

שתף עם החברים שלך: