30 آگوست 2025، عکس از نویسنده: امان تریپاتی-یک ماکت پلاستیکی از گلوله‌های تشکیل شده توسط سیستم روی W7-X، در کنار یک سکه، برای مرجع اندازه.
یک انژکتور گلوله‌ای سوخت جدید که توسط محققان آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) توسعه داده شده است، دستاوردی برجسته در تلاش برای دستیابی به انرژی همجوشی را ممکن ساخته است.
سیستم تزریق پرسرعت، کلید آزمایش رکوردشکن اخیر در استلاراتور وندلشتاین 7-X (W7-X) در گریفسوالد، آلمان بود، جایی که دانشمندان پلاسمای با عملکرد بالا را به مدت بی‌سابقه 43 ثانیه حفظ کردند.
این نتیجه نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی در تحقیقات انرژی همجوشی است، جایی که هدف اصلی حفظ شرایط لازم برای افزایش انرژی خالص است.
معیار اصلی برای این امر، “حاصل ضرب سه‌گانه” همجوشی است که سه متغیر را با هم ترکیب می‌کند: دمای یون پلاسما، چگالی آن و زمان حبس انرژی آن. برای مؤثر بودن، هر سه شرط باید به طور همزمان در دوره‌های طولانی حاصل و حفظ شوند.
حفظ حاصل ضرب سه‌گانه یک چالش فنی قابل توجه است. آزمایش‌های همجوشی اغلب در یک یا دو مورد از مناطق مورد نیاز برای لحظات کوتاه به مقادیر بالایی رسیده‌اند، اما حفظ هر سه به طور همزمان دشوار است.
وندلشتاین 7-X، بزرگترین دستگاه همجوشی از نوع استلاراتور جهان، قبلاً توانایی خود را در تولید پلاسما در دماهای شدید مورد نیاز برای همجوشی نشان داده است.این نوعی دستگاه همجوشی است که از میدان‌های مغناطیسی پیچ خورده برای محدود کردن پلاسما در یک محفظه دونات شکل استفاده می‌کند. این دستگاه با توکامک که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته و از طراحی مغناطیسی ساده‌تری استفاده می‌کند، متفاوت است. با این حال، یک محدودیت کلیدی وجود دارد.
استیو مایتنر، مهندس ORNL، خاطرنشان کرد: «دستگاه W7-X قبلاً برای مدت کوتاهی به عملکرد بالایی دست یافته بود، اما نمی‌توانستند آن را در چگالی پلاسمای بالا حفظ کنند.» بدون چگالی و محصورسازی کافی، انرژی پلاسما خیلی سریع از بین می‌رود.
سیستم سوخت‌رسانی مداوم گلوله‌ای طراحی شده توسط ORNL برای رفع این مشکل خاص توسعه داده شد.
محققان توضیح دادند: «سیستم سوخت‌رسانی گلوله‌ای ORNL که برای دستگاه W7-X طراحی شده است، جریانی مداوم و پرسرعت از گلوله‌های هیدروژن جامد – که در دمای ۱۲ درجه بالای صفر مطلق تشکیل شده‌اند – را تزریق می‌کند.»
این گلوله‌های یخ‌زده با استفاده از یک پالس فشار بالای گاز هلیوم شتاب می‌گیرند و آنها را به عمق هسته پلاسمای ۳۰ میلیون درجه‌ای استلاریتور تزریق می‌کنند.این روش سوخت‌رسانی عمیق در مقایسه با دمیدن گاز از لبه مخزن، در افزایش چگالی هسته پلاسما مؤثرتر است.
در یک بیانیه مطبوعاتی آمده است: «این روش، سوخت بیشتری را نسبت به سایر روش‌های سوخت‌رسانی به هسته پلاسما می‌رساند و چگالی پلاسما را بالاتر نگه می‌دارد، که در استلاریتورها نیز نقش منحصر به فردی در بهبود محصورسازی انرژی پلاسما ایفا می‌کند.»
برای یک استلاریتور که از میدان‌های مغناطیسی پیچیده و سه‌بعدی برای مهار پلاسما استفاده می‌کند، این افزایش چگالی، محصورسازی انرژی را نیز بهبود می‌بخشد. این اثر ترکیبی باعث شد که حالت عملکرد بالا برای مدت زمان رکورد حفظ شود.نتایج، داده‌های ارزشمندی را برای اعتبارسنجی مفهوم استلاریتور به عنوان یک طرح بالقوه برای یک نیروگاه همجوشی آینده ارائه می‌دهد.
پیش از این، در ماه مه امسال، در تأسیسات وندلشتاین 7-X در آلمان، دانشمندان رکورد جهانی را برای حفظ پلاسمای درجه همجوشی با عملکرد بالا در مدت زمان طولانی ثبت کردند.
پروفسور دکتر توماس کلینگر، رئیس عملیات وندلشتاین 7-X در آن زمان، گفت: «رکورد جدید دستاورد فوق‌العاده‌ای از سوی تیم بین‌المللی است.
