از آنجا که سوختهای فسیلی در دنیا در حال اتمام است دانشمندان بر آن شدند که نوعی سوخت جدید برای جایگزین کردن سوختهای فسیلی پیدا کنند.

ابتدا بحث شکافت هسته ای یا nuclear fissionمطرح شد که این طرح جدید ایرادهای خاص خود را دارد ، از این رو به فکر راه حل های جدیدی افتادند که از آن جمله شبیه سازی خورشید در زمین است و لازمه آن پیدا کردن راه حلی برای همجوشی هسته ای بود.                                                       

در خورشید هسته های سبک با هم ترکیب شده و از پیوند آنها با هم هسته های سنگین تر ایجاد میشود .

در این واکنش مقدار متنابهی انرژی آزاد می شود. برای انجام این عمل نیاز است که اتمها به حالت یون در آیند.

برای تولید پلاسما سیستم های متفاوتی طراحی شده اند که یکی از آنها توکامک است. نام توکامک (Tokamak) از ترجمه کلمه روسی тороидальная камерас магнитными катушками به معنی محفظه مغناطیسی چنبره ای گرفته شده است.

این دستگاه نخستین بار در اتحاد جماهیر شوروی ساخته شد و تغیرات تکاملی آن در اواخر دهه 1950 توسط ایگور یوگنی تم و آندری ساخاروف صورت گرفت.

توکامک دستگاه چنبره ای شکل برای محصور سازی مغناطیسی پلاسما می باشد که در آن محصور سازی معمولا به دو طریق انجام می شود:

1-     ICF محصورسازی به کمک لیزر

2-     MCF محصورسازی به کمک اعمال میدان مغناطیسسی   

به منظور برقراری تعادل به صورتی كه فشار پلاسما با نیروهای مغناطیسی متوازن شود ، لازم است از وجود یک میدان مغناطیسی قطبی استفاده کرد. این میدان معمولا توسط جریانهای خود پلاسما تولید می شود.

فشار پلاسمای محصور با افزایش میدان مغناطیسی زیاد می شود. مقدار میدان مغناطیسی چنبره ای در اثر عوامل فنی محدود و در حدود چند تسلا است. به نظر می رسد كه در مقدار معینی از میدان مغناطیسی چنبره ای ، فشار پلاسمایی كه می توان به شکل پایا محصور کرد با جریان پلاسما تا یک مقدار حدی افزایش پیدا میکند.

مقادیر جریان پلاسمای بدست آمده در آزمایش با توکامک های معمولی در حدود صدها کیلو آمپر بوده است. در توکامک های جدید (Jet) جریانهای در حدود چندین مگا آمپر تولید شده اند.

جریانی از پیچه های اولیه درون چنبره ها عبور می کند كه منجر به تغییر شار عبوری از چنبره میشود. در نتیجه یک میدان الکتریکی چنبره ای تولید می کند كه محرک جریان پلاسما می باشد. شکل و مکان پلاسما توسط جریانهای چنبره ای دیگر کنترل می شود. این جریانها توسط پیچه های كه در مکانهای مناسب قرار گرفته اند تولید می شوند.

اغلب توکامک های موجود دارای شعاع فرعی در حدود دهها سانتی متر و زمان محصورسازی در حدود دهها میلی ثانیه هستند. توکامک Jet دارای شعاع فرعی 1.25 m و زمان محصورسازی در حدود 1 s است.

مقدار چگالی ذرات پلاسما در توکامک ، غالبا در حدود 10⁵ تا 10⁶ مرتبه از چگالی ذرات موجود در اتمسفر کمتر است ، لذا پلاسمایی که در محفظه خلأ نگهداری می شود ، باید فشار زمینه پایینی داشته باشد. از آنجا که وجود ناخالصی در پلاسما منجر به تلفات تابشی می شود ، جلوگیری از ورود آن به پلاسما ، نقش اساسی در عملکرد موفقیت آمیز توکامک خواهد داشت.

هدف از برنامه های تحقیقاتی توکامک ، دستیابی به شرایط اشتعال گرما هسته ای است و رهیافت اخیر ، تنها با وجود مقادیر بزرگی از زمان محصورسازی انرژی (T_E) امکان پذیر خواهد شد. از این رو ، تعیین مقدار  T_E در تخلیه های توکامک بسیار حائز اهمیت است. در نخستین آزمایشات توکامک ، این اندازه گیری با بهره گیری از یک حلقه دیامغناطیس صورت می گرفت ولی در مراحل بعدی روش دقیق تری به کار گرفته شد. به این ترتیب که از طریق اندازه گیری پروفایل های چگالی و دما ، مقدار انرژی محصور در پلاسما (W) به دست آمده و سپس با استفاده از آن  T_E از رابطه زیر محاسبه می شود :

T_E = W/P_in

که در آن P_in توان ورودی به پلاسما است.

با بهره گیری از باریکه های میکروموج و یا لیزری به عنوان منابع فعال آزمایش پلاسما ، اندازه گیری هایی با دقت و قابلیت تغییر بیشتر ، امکان پذیر شده است.

مزایای این منابع اندازه گیری تابشی ، که دور از پلاسما قرار می گیرند عبارتند از: اختلال ناچیز ، توان تفکیک زمانی و مکانی بالا و امکان دستیابی به شناخت کاملی از برهمکنش ها.

در این زمینه ، گونه های لیزری با توجه به درخشندگی خوبی که دارند از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. باریکه های لیزر تحت فرآید های جذب ، تراگسیل و پراکندگی با پلاسما برهمکنش دارند. هر یک از این پدیده ها ، از طریق دستگاه های گوناگون اندازه گیری قابل تشخیص هستند.

از جمله اندازه گیری ها و روش های بررسی توکامک عبارتند از : اندازه گیری دیامغناطیسی پلاسما که انرژی کل را در هر تخلیه به دست می آورد ، تجزیه و تحلیل ذرات خنثای پر انرژی که در اثر واکنش های تبادل بار پدید آمده اند ، آشکارسازی نوترون های ناشی از واکنش های گداخت گرما هسته ای و اندازه گیری دمای الکترون با بهره گیری از روش پراکندگی تامسون نور لیزر.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: