اینجا محل ساخت «خورشیدِ مصنوعی» است؛ ۱۰ برابر داغ‌تر از خورشید!

فرادید| از یک تپه‌ی کوچک بالای وینون-سور-وردون در جنوب فرانسه، می‌توانید دو خورشید را ببینید. یکی از این دو خورشید ۴.۵ میلیارد سال گذشته فروزان بوده و به آرامی در حال غروب است. خورشید دیگر توسط هزاران انسان در حا ساخت است و قرار است طی چند سال آینده طلوع کند! اینجا محوطۀ ساخت و ساز عظیمی است که در آن بزرگترین رآکتور همجوشی دنیا در حال ساخته شدن است. 

به گزارش فرادید؛ پروژه‌ی ITER (راکتور آزمایشی حرارتی بین‌المللی) که حاصل سرمایه‌گذاری مشترک ۳۵ کشور است، یکی از مهم‌ترین پروژه‌های علمی جهان است. هدف این پروژه این است که ثابت کند همجوشی هسته‌ای (فرآیندی که مدام در خورشید و سایر ستارگان رخ می‌دهد) می‌تواند در زمین برای تولید انرژی الکتریکی در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

پروژۀ ITER امیدوار است که نخستین دستگاه همجوشی باشد که قدرت همجوشی را در مدت زمان طولانی حفظ می‌کند. چنانچه این پروژه موفقیت‌آمیز باشد، می‌تواند به معنای پایان استفاده از سوخت‌های فسیلی باشد.

از سال ۱۹۷۳، مصرف جهانی انرژی دو برابر شده است. تا پایان این قرن ممکن است این رقم سه برابر شود. ۷۰ درصد انتشار دی‌اکسیدکربن انسان در جو از طریق مصرف انرژی ایجاد می‌شود. ۸۰ درصد از کل انرژی مصرفی ما هنوز از سوخت‌های فسیلی به دست می‌آید. در نتیجه، جایگزینی این سوخت‌ها به کاهش آلودگی در سراسر جهان و متعاقباً به کاهش تغییرات آب و هوایی کمک زیادی می‌کند. 

اتحادیه‌ی اروپا رسما متعهد شده است تا سال ۲۰۳۰ تولید بیش از نیمی از انرژی الکتریکی را از منابع تجدیدپذیر آغاز کند. تا سال ۲۰۵۰، امید است اتحادیه‌ی اروپا یک جامعه‌ی تماماً بدون کربن باشد. برای دستیابی به این هدف، یافتن منابع جایگزین انرژی بسیار مهم است و بسیاری بر این باورند که همجوشی هسته‌ای می‌تواند پاسخی برای نیازهای انرژی بلندمدت جهان باشد. 

اما تا این اتفاق بیفتد هنوز راه زیادی در پیش است. انتظار نمی‌رود ITER تا سال ۲۰۲۵ آزمایشات پلاسما را انجام دهد، چون تاسیسات آن تا سال ۲۰۳۵ کامل و عملیاتی نخواهند شد. در ادامه به نحوه‌ی شکل‌گیری این مرکز پیشرفته نگاهی می‌اندازیم. 

بزرگ‌ترین آهنرباهای دنیا

از نظر تئوری، انرژی همجوشی تولید شده توسط ITER ده برابر گرمتر از خورشید است. گرما توسط دو لایه سیم‌پیچ مغناطیسیِ ساخته‌شده از نیوبیوم-قلع و نیوبیوم-تیتانیوم مهار می‌شود. اینها تنها اجزای ITER هستند که در محل تولید می‌شوند. این اجزا با قطرهای بین ۱۷ تا ۲۴ متر آنقدر بزرگ هستند که نمی‌توان جای دیگری آن‌ها را ساخت و به سایت منتقل کرد. مکان عکسبرداری: Saint-Paul-lès-Durance، فرانسه، ۷ اکتبر ۲۰۲۰.

نگاهی به گودال توکاماک

نمای بالای این گودال، مقیاس محفظه توکاماک را پیش از نصب مخازن خلاء نشان می‌دهد. توکاماک یک ماشین آزمایشی است که برای مهار انرژی همجوشی طراحی شده است. داخل توکاماک، انرژی تولیدشده از طریق همجوشی اتم‌ها به صورت گرما در دیواره‌های مخازن جذب می‌شود. درست مانند یک نیروگاه معمولی، یک نیروگاه همجوشی از این گرما برای تولید بخار و سپس برق از طریق توربین‌ها و ژنراتورها استفاده می‌کند.

نمای داخلی

داخل محفظه‌ی توکاماک سه ابزار تراز برج مانند برای نصب قسمت‌های زیرین سپر حرارتی تعبیه شده است.

محفظه خلاء

کارگری حین ساخت و ساز، داخل یکی از محفظه‌های خلاء ایستاده است، اکتبر ۲۰۲۰.

جعبه ابزار بزرگ

این سازه‌های ۲۰ متری، ابزارهای بخش مونتاژ فرعی ITER (SSAT) برای پیش‌مونتاژ یک محفظه‌ی خلاء هستند که با سپرهای حرارتی کامل می‌شوند. واژه‌ی «توکاماک» مخفف روسی «محفظه‌ی حلقوی با سیم‌پیچ‌های مغناطیسی» است، مفهومی که سال ۱۹۵۷ توسط فیزیکدان شوروی ایگور گولووین معرفی شد.

نمای دیگری از محفظه‌ی توکاماک

کار ساخت و ساز داخل محفظه‌ی توکاماک هنوز ادامه دارد، اکتبر ۲۰۲۰.

نصب قطعه قطعه

یکی از محفظه‌های بزرگ خلاء پیش از نصب، اکتبر ۲۰۲۰.

خنک نگه داشتن

قدرت برودتی زیاد مورد نیاز برای خنک کردن آهنرباهای ITER، سپر حرارتی و پمپ‌های سرمازا از یک مکان واحد در سایت ITER که اینجا در حال ساخت نشان داده شده، تامین می‌شود. مکان: Saint-Paul-lès-Durance، فرانسه، ۶ اکتبر ۲۰۲۰.

خانه مونتاژ

سالن مونتاژ ITER، کنار ساختمان اصلی توکاماک که حین ساخت و ساز در سن-پل-لس-دورانس فرانسه به تصویر کشیده شده است.

اتصال نیرو، شماره ۱

اتصالات برق ۴۰۰ کیلوولتی در سایت. ITER این حیاط دارای راکتورها، خازن‌ها، مقاومت‌ها و حسگرهایی است که هدف آن‌ها صاف کردن جریان AC برای تامین انرژی ITER tokamak است. این نیروگاه در جریان عملیات پلاسما به انرژی زیادی نیاز خواهد داشت.

اتصال نیرو، شماره ۲

نمای دیگری از جبران توان راکتیو و سیستم فیلتر هارمونیک ITER که برای کاهش «اعوجاج هارمونیک» در جریان AC که ITER از شبکه دریافت می‌کند، طراحی شده است.

آهسته و پیوسته تا موفقیت

نمای هوایی از محل ساخت و ساز ITER و مجموعه‌های اطراف آن در Saint-Paul-lès-Durance، فرانسه. ساخت و ساز در این سایت ماه آگوست ۲۰۱۰ آغاز شد و اتمام آن دست‌کم تا سال ۲۰۲۵ زمان می‌برد.

سالن مونتاژ

نمای تمام نواحی مختلف کاری در سالن اجتماعات. مقیاس بزرگ ساخت و ساز را می‌توانید در این تصویر که ۲۳ نوامبر ۲۰۲۰ گرفته شده مشاهده کنید.

مخزن خلاء: قسمت ۱

این تصویر که روز ۹ سپتامبر ۲۰۲۲ گرفته شده نخستین قسمت از بخش مخزن خلاء را نشان می‌دهد که در موقعیت خود قرار گرفته و محکم شده است.

هر چه برّاق‌تر بهتر

هر قدر پوشش نقره‌ای سپر حرارتی براق‌تر باشد، عملکرد تابش حرارتی آن بهتر می‌شود. در این تصویر که روز ۹ سپتامبر ۲۰۲۲ گرفته شده، بخشی از مخزن خلاء پیش از اینکه به موقعیت خود روی ابزار مونتاژ فرعی مخزن خلاء منتقل شود، با دست پرداخت می‌شود.

خطر! ولتاژ بالا

ساختار ساختمان برق فشار قوی در این تصویر که روز ۱۲ سپتامبر ۲۰۲۲ گرفته شده با سه «شعبه» به سمت ساختمان توکاماک مشخص است و مسیری را نشان می‌دهد که خطوط انتقال دنبال خواهند کرد.

ارّه‌ غول‌پیکر 

بخش مخزن خلاء شماره‌ی ۸ که در کره جنوبی ساخته شده در حال انتقال به سالن مونتاژ در این تصویر که روز ۱۲ سپتامبر ۲۰۲۲ گرفته شده، مشخص است. این بخش مخزن سومین بخشی است که به مجموعه ITER انتقال داده می‌شود. شش بخش دیگر به زودی برای تکمیل مخزن منتقل خواهند شد.

پایین گودال

در این تصویر، زیر گودال توکاماک را می‌بینیم، جایی که تجهیزات حساسی برای جلوگیری از ورود گرد و غبار و کثیفی قرار دارند. با نگاه کردن به بالا، مخزن خلاء را پس از نصب می‌بینید. تاریخ: ۲۱ سپتامبر ۲۰۲۲.

نگاهی به مراحل بعدی

این تصویر که از داده‌های ITER CAD تهیه شده نشان می‌دهد که چگونه پلتفرم‌ها داخل محفظه خلاء برای تیم‌هایی که کار مونتاژ درون کشتی را انجام می‌دهند، نصب می‌شوند.

مونتاژ از پایین به بالا

در قلب ساختمان توکاماک، این گودال با عمق ۳۰ متر، محل مونتاژ ماشین ITER است. تاریخ: ۱۷ اکتبر ۲۰۲۲.

 

مترجم: زهرا ذوالقدر