◾محاسبه و اندازه گیری میدانهای مغناطیسی سطح مقطع توکامک IR-T1 بدون پلاسما

از دیرباز آرزوی بشردستیابی به منبعی از انرژی بوده که علاوه بر آنکه بتواند مدت مدیدی از آن استفاده کند تولید پسماندهای خطرناک نیز در پی نداشته باشد.امروزه این آرزروی بشرباساخت اولین راکتور همجوشی هسته ای به واقعیت می پیوندد وسوختی پاک وارزان به نام هیدروژن , انرژی تولیدی سرشارو پسماند های پاک به نام هلیوم تولید می کند.

یک تعریف ساده وپایه ای از همجوشی عبارت است از فرو رفتن هسته های چند اتم سبکتر و تشکیل یک هسته ی سنگینتر .مثلا واکنش کلی همجوشی که در خورشید رخ میدهد عبارت است از برخورد هسته های چهار اتم هیدروزن وتبدیل آنها به یک اتم هلیوم.

هسته از ذرات ریزی تشکیل شده است که پروتن ونترون جزء لاینفک آن هستند نوترون بدون بار وپروتن با بار مثبت که سایر بارهای مثبت را به شدت از خود میراند.حال اگر پروتن ها همدیگر را دفع کنند چگونه می توان آنها را در همجوشی شرکت داد؟

برای حل این مشکل باید به این پروتنها آنقدر انرژی بدهیم که انرزی جنبشی آنها بیشتر از نیروی دافعه کولنی آنها شودوپروتنها بتواند به اندازه کافی به هم نزدیک شوند.شروع واکنش همجوشی به دمای بسیار بالا نیازمند است این دمای بالا برای آن است که بتوانیم تقریبا مطمئن شویم که از سد پتانسیل کولنی هسته ها بگذریم.

اگر در محفظه ای دمای بالایی به اتم ها بدهیم اتم ها شروع به جنب وجوش می کنند وانرژی آنها به یکدیگر منتقل می شود ودر اثر برخورد اتم ها به محفظه انرژی از طریق محفظه حدرمی رودپس نیاز به محصور سازی داریم یعنی باید به طریقی اجازه ندهیم که گرما به دیواره منتقل شود.

توکامک یکی از انواع راکتورهای همجوشی هسته ایست که عمل محسور سازی را به خوبی انجام میدهد.یکی از دلایی چنبره ای بودن محفظه های محصورسازی این است که میخواهیم بردارهای میدان مغناطیسی در سراسر اطراف این محفظه یکنواخت ومنظم باشد وحال این که محصورساز توکامک دارای این ویژگی است ویکنواختی میدان سراسر توکامک باعث پایداری آن می شود.مهم ترین وحیاتی ترین وظیفه یک ابزار همجوشی پایدار نگهداشتن پلاسما است.

اگر بخواهیم توکامک یا هر وسیله دیگرکه همجوشی در آن انجام می شود انرژی بدهد باید تعداد برخورد نامزدهای همجوشی افزایش یابد برای این امر اولا باید دمای خیلی بالایی درون آن تولید شود البته تولید این انرژی زیاد برای مدت طولانی کار مشکلی است دوما توکامک باید این توانایی را داشته باشد که درونش چگالی زیادی از یونها را وارد کرد وسوم اینکه زمان محصور سازی طولانی باشد.

در این مسیر, قانونی وجود دارد به نام معیار لاوسن که تعیین می کند آیا شرایط طوری هست پلاسمای واقعی داشته باشیم وهمجوشی صورت بگیرد یا نه.

معیار لاوسن=باید:مقدارچگالی*مدت زمان محصور سازی> ذره در متر مکعب باشد(البته بستگی مستقیم با دمای پلاسما دارد).

حاصل تركيب دو هسته دوتريم , توليد يك هسته ترتيم به علاوه يك هسته هيدروژن معموليست. اين واكنش انرژي ده مي باشد.چون تفاوت ,انرژي بستگي هسته سنگين تر وهسته هاي سبكتر مقداري منفيست.برای انجام همجوشی باید هسته ها به اندازه کافی به هم نزديك بشوند.اين مقدار كافي حدودا 3fmمی باشد.چون در اين فاصله ها انرژي پتانسيل الكترواستاتيكي دو دوترون در حدود 0.5Mevهست پس مي توانيم با اين مقدار انرژي دادن به يكي از دوترونها دافعه كولني بين دوترونها را شكسته و واكنش را شروع كنيم كه بعد از انجام مقدار4.5Mevتوليد مي شود 0.5Mev)انرژي جنبشي به علاوه 4Mevانرژي آزاد شده).همان طور که در شکل می بینیم بهترین و مقرون به صرفه ترين واكنش در رآكتور همجوشي واكنش دوتريم , ترتيم است.در اين واكنش يك نوترون پر انرژي توليد مي شود.]1[

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *