الاندماج غير الملوث مع آلة فوكوس

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • تعرض الصفحة الآلة Focus، تجربة اندماج غير ملوثة التي تستكشف درجات حرارة عالية من البلازما.
  • تقارن الآلة Focus مع آلة Sandia Z والمشاريع ITER وMegajoule، مع الإشارة إلى الاختلافات في الأساليب ودرجات الحرارة.
  • يشرح المقال مبادئ الاندماج الديوتيريومي-التريتيومي، والتحديات المرتبطة بالنيترونات الناتجة عن الاندماج وإعادة توليد التريتيوم.

الاندماج غير الملوث مع الآلة فوكوس

الاندماج غير الملوث، هل هو مسار آخر ممكن؟

التجربة فوكوس

النتائج التي تم الحصول عليها حتى الآن لا تتمتع بنفس مستوى الموثوقية كما تلك الخاصة بآلة زد في سانديا، ولكننا وجدنا من المثير للاهتمام التحدث عن هذه التجارب لعرض مدى واسع جداً يسمح به ميكانيكا السوائل المغناطيسية، في ما يتعلق بزيادة كثافة ودرجة حرارة البلازما. من هذا الجانب، التجربة فوكوس مبتكرة جداً. ما يبقى مفتوحاً هو إذا ما كانت درجات الحرارة العالية المقاسة باستخدام تدفق الأشعة السينية تتوافق فعلاً مع درجة حرارة البلازما أو مع تأثير الاصطدام على الأنود. إليرنر، الذي لا يملك وسائل قوية مثل المختبر القوي في نيو مكسيكو، مقتنع بأن هذا يشير إلى أن درجة حرارة تزيد عن مليار درجة (100 كيلو إلكترون فولت) قد تم تحقيقها. سنتركه مسؤولية هذه الاستنتاجات.


مبدأ العمل

1 يونيو 2006

فوكوس تجربة يتحدث عنها الكثير من الناس منذ بداية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. يمكن العثور على معلومات في الموسوعة ويكيبيديا على الرابط التالي:

http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_focus

الاندماج، بالنسبة لأي شخص، يثير فوراً طريقتين فرديتين.

  • الاندماج في توكاماك، وهو تجربة مكلفة تسمى إيتير، والتي سيتم تركيبها في كاداراش، شمال أكس أون بروفانس

  • الاندماج بالليزر، وهو مشروع آخر يُعرف بـ "الكاتدرائية للمهندسين" وهو مشروع ميغا جول، وموقعه في بارب، بالقرب من بوردو.

يُفهم من الاندماج على أنه بالضرورة الاندماج بين الديوتيريوم والترتيوم، وهو الذي يحدث عند أقل درجة حرارة. الديوتيريوم هو أول إيزوتوب للهيدروجين، حيث يتكون نواته من بروتون ونيوترون. نواة الترتيوم تحتوي على بروتون ونيوترونين.

اندماجهم، يحدث عندما تصل درجة الحرارة إلى مائة مليون درجة (بسرعة)، ويولد نواة هليوم ونيوترون (سريع) يتمتع بطاقة تبلغ 14 ميغا إلكترون فولت (14 مليون إلكترون فولت). في قلب الشمس، درجة حرارة "المحرقة" تبلغ فقط 15 إلى 20 مليون درجة، واندماجها يحدث ببطء كبير (إلا إذا انفجرت الشمس).'

الجزيئات الهيدروجينية الثقيلة تشبه جزيئات الهيدروجين الخفيفة بشكل كبير. إنها تمتلك نفس الخصائص الكيميائية:

على اليسار، جزيء D-D، وعلى اليمين جزيء T-T. يتم تأمين الروابط بواسطة الإلكترونات، هنا ممثلاً بـ "النحل". "النوكليونات" ممثلة بـ "الصغار". البروتونات، المُشحَّنة كهربائياً، ملونة بالبنفسجي، والنيوترونات، غير المشحونة كهربائياً، ملونة بالحمراء.

عند درجة حرارة تزيد عن 3000 درجة، يُIonize الهيدروجين تمامًا، حيث يغادر الإلكترونات النوى، ويتحول الهيدروجين (الخفيف أو الثقيل) إلى بلازما، مزيج من "غاز إلكترونات" ونوى مشحونة كهربائياً. لكن عند درجات حرارة تصل إلى 100-150 مليون درجة، تبدأ هذه النوى في التفاعل:

هنا هو مخطط اندماج الهيدروجين الثقيل:

يمكن للقارئ التعرف على جميع هذه المفاهيم المتعلقة بالطاقة النووية من خلال مشاهدة كوميكس مجاني يمكن تنزيله من هنا

بشكل طاقي، بصفتي

متوفر على الموقع http://www.savoir-sans-frontieres.com في العنوان التالي:

http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm

إن إصدار هذا النيوترون من الاندماج بطاقة 14 ميغا إلكترون فولت هو ما يسبب المشكلة، لأن هذه الجسيمات تسبب إشعاعًا مُحفَّزًا في جميع الهياكل المكونة للوحدة. هذه النيوترونات تدخل في المواد المكونة للوحدة، وتنتج عددًا من المواد غير المستقرة التي تصبح إشعاعية تلقائيًا، وتصبح نفايات. هذا التدفق من النيوترونات يؤثر أيضًا على هياكل الوحدة، ويمكن أن يؤثر في النهاية على متانة مكوناتها ويؤثر على وظيفة الملفات المغناطيسية التي تضمن تثبيت البلازما.

الرسم أعلاه يشير إلى إعادة توليد الترتيوم. في الواقع، النيوترونات من الاندماج لا تعيد فقط إنتاج الترتيوم. إنها تخلق أيضًا عددًا من الإيزوتوبات المشعة، من خلال تأثير الإشعاع الاصطناعي (بالمقابل إلى "الإشعاع الطبيعي" المرتبط بالإيزوتوبات المشعة الموجودة في الطبيعة، والتي تم إنشاؤها في البداية في انفجارات السوبرنوفا، ثم دُمجت في كتلة الأرض في وقت تشكيلها). غلاف الليثيوم يعمل كـ "مواد خصبة" تُفترض أنها تعيد إنتاج الترتيوم باستمرار، والذي هو مشع (نصف العمر: 12 سنة) ولا يوجد في الطبيعة.

عادة ما لا يعرف الناس أن الاندماج هو مثل "كيمياء النوى"، حيث نبدأ من "مزيج الاندماج"، و"رد فعل" ينتج "منتجات رد فعل". الاندماج ديوتيريوم-ترتيوم هو رد فعل واحد من بين العديد من ردود الفعل الممكنة. ولكن لأنه هو الذي يحدث عند أقل درجة حرارة

**ردود الفعل الاندماجية غير الملوثة، خالية من الإشعاع والنفايات الإشعاعية! **

لقد رأينا في ملف خاص عن آلة زد أن درجة حرارة بلغت مليارين من الدرجات في مختبرات سانديا في نيو مكسيكو في عام 2005. نشير إلى أن الهدف من التجربة لم يكن تحقيق درجات حرارة مرتفعة جداً، بل إنشاء مصدر بسيط للأشعة السينية بدرجات حرارة تصل إلى ملايين الدرجات. ومع ذلك، بشكل غير متوقع، قدمت هذه الضاغطة للبلازما ... مليارين من الدرجات، بطريقة لا جدال فيها. هذا النتيجة الخارجية أثارت فوراً قلقاً داخل الفرق التي تدير منذ عقود هذه المشاريع المكلفة، وهي:

  • الاندماج بالليزر (في فرنسا: ميغا جول)

  • الاندماج في آلات توكاماك (في فرنسا: إيتير)

لكننا سنرى أن هذه آلة زد قد لا تكون الآلة الوحيدة القادرة على إنتاج بلازما ساخنة جداً (على عكس محرك إيتير الذي يعمل بشكل مستمر ولا يمكن زيادة درجة حرارته). من خلال مقارنة، يمكن القول إن هناك فرقاً كبيراً بين هذه المجموعة الجديدة من الآلات ذات درجات الحرارة العالية والآلة توكاماك، كما بين محركات الاحتراق الداخلي والآلات البخارية.

وبالتالي، من حيث المقارنة، إيتير هي آلة البخار في العصر الحديث

لفهم هذه الأنواع من الآلات، من المهم التعرف على القوى الكهرومغناطيسية التي تعمل في الموصلات الكهربائية، ثم في التفريغات.

لنأخذ لفافة "مرنة"، حلقة بسيطة حيث نمرر تيار. ستولد هذه الحلقة مجالًا يؤثر على السلك الذي يمر عبره بواسطة قوة لابلاس I x B

توسع الحلقة تحت تأثير حقلها المغناطيسي الخاص

هذا هو بالضبط التجربة التي شاهدتها في المدرسة أو في متحف الاكتشاف.

إذا كان التيار كافياً، يمكن أن يؤدي إلى انفجار الموصل الكهربائي. في مختبرنا في السبعينيات، كنا نقوم بإنشاء مجالات مغناطيسية...