خورشید مصنوعی چین با دستیابی به یک پیشرفت مهندسی تازه، یک گام دیگر به رؤیای تولید انرژی از همجوشی هسته‌ای نزدیک شده است؛ ساخت و آزمایش مغناطیسی ۵۸۲ تنی که می‌تواند یکی از مهم‌ترین قطعات نسل آینده راکتورهای همجوشی باشد.
خورشید مصنوعی چین چه دستاوردی ثبت کرد؟
پژوهشگران چینی در شهر هفئی، در استان آنهویی، موفق شدند ساخت و آزمایش یکی از بزرگ‌ترین آهنرباهای ابررسانای جهان برای راکتورهای همجوشی هسته‌ای را به پایان برسانند. این قطعه که در ۲۷ ژوئن ۲۰۲۶ مراحل نهایی آزمایش و ارزیابی را پشت سر گذاشت، ۵۸۲ تن وزن دارد و طول آن به حدود ۲۱ متر می‌رسد.
این آهنربا از نوع میدان حلقوی یا «توروئیدال» است و برای ایجاد میدان مغناطیسی قدرتمندی طراحی شده که بتواند پلاسمای فوق‌داغ را درون محفظه راکتور نگه دارد.
بر اساس اعلام آکادمی علوم چین، حجم این آهنربا حدود ۱٫۳ برابر نمونه مشابه در پروژه بین‌المللی ITER است و ظرفیت ذخیره انرژی مغناطیسی آن نیز سه برابر بیشتر گزارش شده است.
این دستاورد نتیجه شش سال تحقیق و توسعه بوده و بخش مهمی از تلاش چین برای دستیابی به فناوری ساخت مستقل تجهیزات اصلی راکتورهای همجوشی محسوب می‌شود.
چرا چین به یک آهنربای ۵۸۲ تنی نیاز دارد؟
همجوشی هسته‌ای همان فرایندی است که در مرکز خورشید و ستارگان رخ می‌دهد. در این فرایند، هسته‌های سبک اتمی در شرایط بسیار شدید به یکدیگر می‌پیوندند و مقدار عظیمی انرژی آزاد می‌کنند.
اما بازسازی این فرایند روی زمین کار ساده‌ای نیست. برای ایجاد همجوشی، دانشمندان باید سوخت را به حالت پلاسما درآورند و دمای آن را به بیش از ۱۰۰ میلیون درجه سانتی‌گراد برسانند.
هیچ ماده شناخته‌شده‌ای نمی‌تواند تماس مستقیم و پایدار با چنین پلاسمای داغی را تحمل کند. به همین دلیل، راکتورهای توکامک از میدان‌های مغناطیسی بسیار قدرتمند استفاده می‌کنند تا پلاسما را در مرکز محفظه معلق نگه دارند و مانع برخورد آن با دیواره‌ها شوند.
در این میان، آهنربای ابررسانای جدید چین نقشی حیاتی دارد. این قطعه با تولید میدان مغناطیسی، به کنترل حرکت پلاسما و حفظ شرایط لازم برای انجام آزمایش‌های همجوشی کمک می‌کند.
چگونه یک دستگاه هم‌زمان بسیار داغ و بسیار سرد را کنترل می‌کند؟
یکی از عجیب‌ترین ویژگی‌های فناوری همجوشی، تضاد دمایی شدید میان بخش‌های مختلف دستگاه است. در حالی که دمای پلاسما می‌تواند از ۱۰۰ میلیون درجه سانتی‌گراد فراتر برود، آهنرباهای ابررسانا باید در دمای بسیار پایین فعالیت کنند.
ابررساناها موادی هستند که در شرایط مشخص می‌توانند جریان الکتریکی را بدون مقاومت الکتریکی قابل‌توجه منتقل کنند. این ویژگی به آن‌ها اجازه می‌دهد جریان‌های بسیار بزرگی را برای تولید میدان‌های مغناطیسی قدرتمند عبور دهند.
طبق اطلاعات منتشرشده از سوی مؤسسه فیزیک پلاسما در چین، آهنربای جدید با جریان ۹۸ هزار آمپر کار می‌کند و ظرفیت ذخیره انرژی آن به ۱۲۰ گیگاژول می‌رسد.
این فناوری باید در برابر فشارهای مکانیکی شدید، تابش، جریان‌های الکتریکی عظیم و دمای بسیار پایین عملکردی پایدار داشته باشد. طراحان برای این مجموعه عمر عملیاتی ۶۰ ساله را در نظر گرفته‌اند؛ موضوعی که نشان می‌دهد ساخت آن فقط یک چالش علمی نبوده، بلکه به مهندسی صنعتی پیشرفته نیز نیاز داشته است.
آیا چین از پروژه بین‌المللی ITER جلو افتاده است؟
مقایسه آهنربای جدید چین با تجهیزات پروژه ITER یکی از مهم‌ترین بخش‌های این خبر است. ITER یک طرح بین‌المللی برای توسعه همجوشی هسته‌ای است که با مشارکت ده‌ها کشور در فرانسه ساخته می‌شود.
بر اساس داده‌های اعلام‌شده از سوی طرف چینی، آهنربای جدید از نظر حجم و انرژی ذخیره‌شده از نمونه مقایسه‌شده در ITER بزرگ‌تر است. با این حال، این برتری در مشخصات یک قطعه به معنای پیشی گرفتن کامل چین از پروژه ITER یا دستیابی به تولید برق تجاری نیست.
همجوشی هسته‌ای به مجموعه‌ای از فناوری‌ها نیاز دارد؛ از تولید و کنترل پلاسما گرفته تا مدیریت گرما، پایداری واکنش و تبدیل انرژی آزادشده به برق قابل استفاده.
چین با توسعه این آهنربا، توان مهندسی خود را در یکی از دشوارترین بخش‌های ساخت راکتورهای همجوشی تقویت کرده است، اما مسیر رسیدن به نیروگاه تجاری همچنان طولانی است.
چه زمانی خورشید مصنوعی چین برق تولید می‌کند؟
هدف نهایی پروژه‌های همجوشی، فراتر از ثبت رکوردهای آزمایشگاهی است. دانشمندان می‌خواهند روزی از این فناوری برای تولید برق در مقیاس صنعتی استفاده کنند؛ منبعی که در صورت موفقیت می‌تواند نقش مهمی در تأمین انرژی آینده داشته باشد.
چین در کنار ساخت تجهیزات ابررسانا، روی پروژه‌های آزمایشی دیگری مانند BEST نیز کار می‌کند تا بتواند شرایط لازم برای دستیابی به پلاسمای همجوشی و تولید انرژی را بررسی کند.
برنامه‌ریزی‌های اعلام‌شده برای این پروژه‌ها از هدف‌گذاری چین برای نمایش تولید برق مبتنی بر همجوشی در حدود سال ۲۰۳۰ حکایت دارد. با این حال، این تاریخ یک هدف فناورانه است، نه تضمینی برای آغاز تولید تجاری برق.
در نهایت، آهنربای ۵۸۲ تنی نشان می‌دهد که رقابت جهانی برای دستیابی به انرژی همجوشی وارد مرحله‌ای جدی‌تر شده است. چین اکنون یکی از بازیگران مهم این رقابت است، اما پرسش اصلی همچنان باقی می‌ماند: چه زمانی این دستاوردهای عظیم مهندسی به برق واقعی و قابل استفاده برای مردم تبدیل خواهند شد؟
