علمی، پژوهشی و فناوری

پیشرفت های پیشگامانه در گداخت هسته ای 2024 که باید بخوانید

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : اینها شامل پروژه های مدرسه و آزمایشگاه های پیشرفته، 7 داستان انرژی هستند که سال 2024 را شکل دادند. 

در حالی که در سال 2024 جرقه هایی در سراسر بخش انرژی پخش شد، این پیشرفت های پیشگامانه در گداخت هسته ای بود که واقعاً تیتر اخبار را برانگیخت.

از کلاس های درس مدارس گرفته تا آزمایشگاه های پیشرفته، تحقیقات گداخت هسته ای در همه جا گسترش یافته است.

این پیشرفت‌ها ما را به آینده‌ای نزدیک‌تر می‌کنند که از انرژی همجوشی پاک و فراوان نیرو می‌گیرد.

راکتور همجوشی هسته ای ایجاد شده توسط یک نوجوان مدرسه ای با موفقیت پلاسما به دست آورد

سزار منکارینی، یک دانش آموز 17 ساله، یک راکتور همجوشی هسته ای کوچک به عنوان بخشی از سطوح A خود ساخت. منکارینی ارزیابی های کاملی از خطر انجام داد و از حمایت کامل مدرسه خود برخوردار شد. راکتور او که نوترون تولید می‌کند، در جشنواره علوم کمبریج نیز به نمایش گذاشته شد و در آزمون‌های سطح A نمره A* را برای او به ارمغان آورد.

راکتور منکارینی از ولتاژ بالا برای ایجاد شرایط لازم برای همجوشی استفاده می کند، اگرچه نمی تواند فشار عظیم تولید شده توسط خورشید را تکرار کند.

منکارینی 18 ماه را صرف توسعه این راکتور کرد، که او همچنین از آن برای صلاحیت پروژه توسعه یافته خود (EPQ) استفاده کرد.

در ابتدا، "خورشید مصنوعی" چین به میدان مغناطیسی در همجوشی هسته ای دست می یابد

دانشمندان چینی با استفاده از HL-3 tokamak، "خورشید مصنوعی" خود، ساختار میدان مغناطیسی جدیدی را کشف کردند که کنترل و محصور کردن پلاسمای فوق گرم را در دستگاه بهبود می بخشد. این دستاورد که برای اولین بار در جهان رقم خورد، نتیجه همکاری بین المللی با نهادهایی مانند کمیسیون انرژی های جایگزین و انرژی اتمی فرانسه و دانشگاه کیوتو در ژاپن بود.

HL-3 tokamak بزرگترین و پیشرفته ترین دستگاه همجوشی هسته ای چین است که فرآیند انرژی خورشید را تکرار می کند.

این آخرین کشف بر اساس موفقیت قبلی آنها در دستیابی به جریان پلاسمایی 1 میلیون آمپر است. این پیشرفت موقعیت پیشرو چین را در تحقیقات همجوشی مستحکم می کند.

WHAM رکورد میدان مغناطیسی را در آزمایش موفقیت آمیز همجوشی هسته ای شکست

محققان دانشگاه ویسکانسین-مدیسون با آزمایش WHAM خود به یک نقطه عطف بزرگ در تحقیقات انرژی همجوشی دست یافتند. آنها پلاسما را در میدان مغناطیسی 17 تسلا تولید کردند که قوی‌ترین پلاسما است که تا به حال در چنین دستگاهی استفاده شده است و رکورد جهانی جدیدی را به ثبت رساند.

این پیشرفت با استفاده از آهنرباهای ابررسانا با دمای بالا (HTS) امکان پذیر شد و رویکرد "آینه مغناطیسی" به انرژی همجوشی را احیا کرد.

این دستاورد می تواند منجر به توسعه سیستم های همجوشی کوچکتر و مقرون به صرفه تر شود. آزمایش WHAM پتانسیل فناوری HTS را در پیشرفت تحقیقات فیوژن نشان می دهد.

اولین موفقیت در اشتعال همجوشی در جهان: شرکت آمریکایی برنده جایزه معتبر شد

جنرال اتمیکس جایزه معتبر R&D 100 را برای سیستم پیشگامانه 4Pi دریافت کرد. این یک فناوری حیاتی بود که برای دستیابی به اولین اشتعال همجوشی کنترل شده در جهان استفاده شد. این نقطه عطف، که در تأسیسات احتراق ملی به دست آمد، امکان‌پذیری تولید انرژی پاک از همجوشی هسته‌ای را نشان داد.

سیستم 4Pi نقش حیاتی در موفقیت آزمایش 2022 ایفا کرد، جایی که از لیزر برای فشرده سازی سوخت و شروع یک واکنش همجوشی استفاده شد که انرژی بیشتری نسبت به شروع آن تولید کرد.

از دسامبر 2022، دانشمندان پنج بار به احتراق همجوشی دست یافته اند که سیستم 4Pi در این آزمایش ها یکپارچه است.

ساندویچ به قدرت ستاره: سس مایونز ممکن است گداخت هسته ای «هرگز ناپایدار» را باز کند

محققان دانشگاه لیهای از سس مایونز به روشی جدید استفاده کردند: برای مطالعه پیچیدگی های همجوشی هسته ای. سس مایونز، زمانی که تحت فشار قرار می گیرد، رفتار پلاسما، ماده فوق گرم در قلب واکنش های همجوشی را تقلید می کند. این به دانشمندان اجازه داد تا ناپایداری های هیدرودینامیکی را در یک محیط امن و کنترل شده بررسی کنند.

با تجزیه و تحلیل سس مایونز در شرایط مختلف، تیم به بینش هایی در مورد بی ثباتی Rayleigh-Taylor دست یافت، پدیده ای که می تواند مانع از واکنش های همجوشی شود.

تیم تحقیقاتی برای شبیه سازی شرایط جریان پلاسما در سس مایونز از یک چرخ چرخان سفارشی ساخته شده استفاده کردند.

چین با بهبود 10 برابری در سرعت اندازه گیری پلاسما به نقطه عطف همجوشی دست می یابد

دانشمندان چینی با به کارگیری هوش مصنوعی پیشرفت چشمگیری در تحقیقات انرژی همجوشی داشتند. آنها شبکه های عصبی را با طیف سنجی کریستالی اشعه ایکس برای بهبود نظارت و کنترل راکتورهای همجوشی یکپارچه کردند. این رویکرد امکان اندازه‌گیری در زمان واقعی پارامترهای مهم پلاسما مانند دمای یون و سرعت چرخش را فراهم کرد.

شبکه های عصبی که بر روی مجموعه داده های گسترده آموزش دیده اند، می توانند به سرعت سیگنال های اشعه ایکس از پلاسما را تفسیر کنند و اندازه گیری های دقیق را بسیار سریعتر از روش های سنتی ارائه دهند.

مدل شبکه عصبی عمیق (DNN) توسعه یافته توسط این تیم بیش از 10 برابر سریعتر از روش های سنتی برای اندازه گیری دمای یون و سرعت چرخش است.

ایالات متحده غار بخار لیتیوم را کامل می کند، سد حرارتی راکتور همجوشی هسته ای را می شکند

دانشمندان آمریکایی در حال مقابله با گرمای بسیار زیاد تولید شده در راکتورهای همجوشی هستند. آنها یک "غار" بخار لیتیوم را پیشنهاد کرده اند که به طور استراتژیک در نزدیکی کف توکامک قرار گرفته است، جایی که می تواند گرمای اضافی را بدون ایجاد اختلال در واکنش همجوشی به طور موثر دفع کند. این طراحی ساده تر جذب گرما را بهینه می کند و ساخت و ساز را ساده می کند.

علاوه بر این، محققان در حال بررسی یک دیوار متخلخل رو به پلاسما هستند که به لیتیوم مایع اجازه می دهد تا مستقیماً روی سطح در معرض پلاسما جریان یابد.

این خنک کننده هدفمند را در جایی که بیشتر مورد نیاز است فراهم می کند. غار بخار لیتیومی برای محافظت از توکامک در برابر دمای شدید با جذب و خنثی کردن گرمای اضافی قبل از رسیدن به دیواره کشتی طراحی شده است.

اینها 7 داستان برتر گداخت هسته ای بودند که دنیای انرژی را در سال 2024 به آتش کشیدند. اما سفر به سمت انرژی پاک هنوز به پایان نرسیده است.