أخر الاخبار

ما هو المفاعل النووي الاندماجي في المانيا ويندلشتاين.

المفاعل النووي الاندماجي في المانيا ويندلشتاين.

 في ألمانيا، يوجد مفاعل اندماج نووي تجريبي يسمى مفاعل ويندلشتاين 7-X، والذي يقع في مدينة جرايفسفالد في ولاية مكلنبورغ-فوربومرن. تم بناء المفاعل من قبل معهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما، وبدأ تشغيله التجريبي في عام 2015.

مفاعل ويندلشتاين
مفاعل الاندماج النووي الالماني

يستخدم مفاعل ويندلشتاين 7-X تقنية السطوع النجمي، والتي تحاكي تفاعلات الاندماج النووي التي تحدث في قلب الشمس. يتم تسخين البلازما في المفاعل إلى درجات حرارة تبلغ ملايين الدرجات المئوية، ثم يتم حبسها في مغناطيسات قوية. عندما تصطدم ذرات الهيدروجين والهيليوم في البلازما، فإنها تنصهر معًا لتكوين ذرات هيليوم، وتطلق في هذه العملية كميات كبيرة من الطاقة.

في عام 2023، حقق مفاعل ويندلشتاين 7-X إنجازًا كبيرًا، حيث تمكن من إنتاج طاقة أكبر من الطاقة التي تم ضخها فيه. كان هذا أول مرة يحدث فيها هذا في مفاعل اندماج نووي تجريبي.

يعد هذا الإنجاز خطوة مهمة نحو تطوير طاقة الاندماج النووي، والتي تعتبر مصدرًا محتملاً للطاقة النظيفة وغير المحدودة.

فيما يلي بعض المعلومات الإضافية حول مفاعل ويندلشتاين 7-X:

  •  قطره 2.5 متر، وطوله 12 مترًا.
  •  يحتوي على 16 مغناطيسًا قويًا، يبلغ طول كل منها 16 مترًا.
  •  يمكنه احتواء بلازما بحجم غرفة المعيشة.
  •  يستخدم غاز الهيدروجين والهيليوم كمواد وقود.

يخطط العلماء في معهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما لاستمرار تطوير مفاعل ويندلشتاين 7-X في السنوات القادمة. يأملون في تحسين أداء المفاعل حتى يتمكن من إنتاج طاقة أكثر بكثير من الطاقة التي يتم ضخها فيه. إذا نجحوا في ذلك، فسيكون مفاعل ويندلشتاين 7-X خطوة مهمة نحو تحقيق طاقة الاندماج النووي.


من هم العلماء المؤسسون لمفاعل ويندلشتاين x-7 .

العلماء المؤسسون لمفاعل ويندلشتاين 7-X هم:

  • ديتر زيمرمان، المدير السابق لمعهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما، والذي قاد تطوير المفاعل من عام 1994 إلى عام 2019.
  • فولفغانغ كروغر، المدير الحالي لمعهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما، والذي قاد تطوير المفاعل منذ عام 2019.
  • هيلموت بروير، عالم فيزياء البلازما في معهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما، والذي كان أحد المساهمين الرئيسيين في تصميم المفاعل.
  • بيرترام بوك، عالم فيزياء البلازما في معهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما، والذي كان أحد المساهمين الرئيسيين في تطوير أنظمة مغناطيس المفاعل.
  • هانز-بيتر ستيفن، عالم فيزياء البلازما في معهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما، والذي كان أحد المساهمين الرئيسيين في تطوير أنظمة التحكم بالمفاعل.

بالإضافة إلى هؤلاء العلماء، ساهم العديد من الباحثين الآخرين في تطوير مفاعل ويندلشتاين 7-X. تم تمويل المشروع من قبل الحكومة الألمانية والاتحاد الأوروبي.

يُعد مفاعل ويندلشتاين 7-X إنجازًا كبيرًا في مجال الاندماج النووي. لقد أثبت أن تقنية السطوع النجمي يمكن أن تستخدم لإنشاء بلازما اندماجية مستقرة. يأمل العلماء أن يؤدي هذا الإنجاز إلى تطوير طاقة الاندماج النووي، والتي تعتبر مصدرًا محتملاً للطاقة النظيفة وغير المحدودة.


ما هي اقصى درجة حرارة داخل المفاعل الاندماجي النووي في المانيا.

تبلغ أقصى درجة حرارة داخل مفاعل ويندلشتاين 7-X 100 مليون كلفن. تم تحقيق هذه الدرجة الحرارة في عام 2023، باستخدام نبضات تسخين ميكروويف بقوة 4 ميجاوات تدوم ثانية واحدة.

يُعتقد أن درجة الحرارة هذه ضرورية لبدء تفاعلات الاندماج النووي. عندما تصطدم ذرات الهيدروجين والهيليوم في البلازما عند درجات حرارة عالية جدًا، فإنها تنصهر معًا لتكوين ذرات هيليوم، وتطلق في هذه العملية كميات كبيرة من الطاقة.

يخطط العلماء في معهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما لتحسين أداء مفاعل ويندلشتاين 7-X في السنوات القادمة. يأملون في تحسين كفاءة توليد الطاقة في المفاعل حتى يتمكن من إنتاج طاقة أكثر بكثير من الطاقة التي يتم ضخها فيه. إذا نجحوا في ذلك، فسيكون مفاعل ويندلشتاين 7-X خطوة مهمة نحو تحقيق طاقة الاندماج النووي.

فيما يلي بعض المعلومات الإضافية حول درجات الحرارة داخل مفاعل ويندلشتاين 7-X:

  •  درجة الحرارة في مركز الشمس تبلغ حوالي 15 مليون كلفن.
  •  درجة الحرارة في قلب القنبلة الهيدروجينية تبلغ حوالي 100 مليون كلفن.
  • يُعتقد أن درجة الحرارة في مفاعل ويندلشتاين 7-X كافية لبدء تفاعلات الاندماج النووي، ولكنها لا تزال أقل من درجة الحرارة في مركز الشمس أو في قلب القنبلة الهيدروجينية.


كيف يحتمل جهاز المفاعل الحرارة الفائقة دون ان ينصهر.

يحتمل جهاز مفاعل ويندلشتاين 7-X هذه الحرارة الشديدة دون أن يذوب باستخدام تقنية السطوع النجمي. تعتمد هذه التقنية على استخدام مغناطيسات قوية لحصر البلازما في شكل كروي. تساعد هذه المغناطيسات على إبقاء البلازما بعيدة عن جدران المفاعل، حيث يمكن أن تسبب الحرارة الشديدة ذوبانها.

يتكون مفاعل ويندلشتاين 7-X من 16 مغناطيسًا قويًا، يبلغ طول كل منها 16 مترًا. تُستخدم هذه المغناطيسات لتشكيل مجال مغناطيسي قوي يحيط بالبلازما. يمنع هذا المجال المغناطيسي البلازما من الانتشار بعيدًا عن المركز، مما يسمح لها بالبقاء عند درجات حرارة عالية جدًا دون أن تصطدم بجدار المفاعل.

بالإضافة إلى المغناطيسات، يستخدم مفاعل ويندلشتاين 7-X أيضًا تقنية التبريد بالليزر للحفاظ على جدرانه باردة. يتم استخدام الليزر لتبريد جدران المفاعل إلى درجات حرارة أقل من درجة الحرارة في البلازما. يساعد ذلك على منع جدران المفاعل من الذوبان نتيجة للحرارة الشديدة للبلازما.

يُعد مفاعل ويندلشتاين 7-X إنجازًا كبيرًا في مجال الاندماج النووي. لقد أثبت أن تقنية السطوع النجمي يمكن أن تستخدم لإنشاء بلازما اندماجية مستقرة. يأمل العلماء أن يؤدي هذا الإنجاز إلى تطوير طاقة الاندماج النووي، والتي تعتبر مصدرًا محتملاً للطاقة النظيفة وغير المحدودة.

فيما يلي بعض المعلومات الإضافية حول كيفية تحمل جهاز مفاعل ويندلشتاين 7-X للحرارة الشديدة دون أن يذوب:

  • المغناطيسات القوية: تُستخدم المغناطيسات القوية لحصر البلازما في شكل كروي. تساعد هذه المغناطيسات على إبقاء البلازما بعيدة عن جدران المفاعل، حيث يمكن أن تسبب الحرارة الشديدة ذوبانها.
  • تقنية التبريد بالليزر: يتم استخدام الليزر لتبريد جدران المفاعل إلى درجات حرارة أقل من درجة الحرارة في البلازما. يساعد ذلك على منع جدران المفاعل من الذوبان نتيجة للحرارة الشديدة للبلازما.
  • مواد المفاعل: يُصنع مفاعل ويندلشتاين 7-X من مواد مقاومة للحرارة. تساعد هذه المواد على تحمل درجات الحرارة الشديدة للبلازما دون أن تذوب.


ما هو وجه الشبه بين التفاعل في مفاعل ويندلشتاين وبين ما يحدث في الشمس و النجوم.

وجه الشبه الرئيسي بين تقنية مفاعل ويندلشتاين والتفاعلات الشمسية أو النجمية هو أن كلاهما يعتمد على تفاعلات الاندماج النووي. في الشمس والنجوم، تتحد ذرات الهيدروجين لتكوين ذرات هيليوم، وتطلق في هذه العملية كميات كبيرة من الطاقة.

في مفاعل ويندلشتاين، يتم تسخين البلازما إلى درجات حرارة عالية جدًا، مما يسمح لذراتها بالالتقاء والاندماج معًا. تنتج هذه التفاعلات أيضًا كميات كبيرة من الطاقة.

فيما يلي بعض أوجه الشبه الأخرى بين تقنية مفاعل ويندلشتاين والتفاعلات الشمسية أو النجمية:

  •  كلاهما يتطلب وجود بلازما. البلازما هي حالة من المادة التي تكون فيها الذرات مشحونة كهربائيًا.
  •  كلاهما يتطلب وجود مجال مغناطيسي. المجال المغناطيسي يساعد على حصر البلازما في شكل كروي.
  •  كلاهما ينتج كميات كبيرة من الطاقة.

ومع ذلك، هناك أيضًا بعض الاختلافات بين تقنية مفاعل ويندلشتاين والتفاعلات الشمسية أو النجمية. على سبيل المثال، تبلغ درجة الحرارة في مركز الشمس حوالي 15 مليون كلفن، بينما تبلغ درجة الحرارة في مفاعل ويندلشتاين حوالي 100 مليون كلفن. كما أن حجم الشمس أكبر بكثير من حجم مفاعل ويندلشتاين.

يأمل العلماء أن يؤدي تطوير تقنية مفاعل ويندلشتاين إلى تحقيق طاقة الاندماج النووي، والتي تعتبر مصدرًا محتملاً للطاقة النظيفة وغير المحدودة.


ما هي الطاقة المتوقعة لو عمل مفاعل ويندلشتاين على اكمل وجه وبأقصى طاقته بشكل دائم.

وفقًا للتقديرات، إذا عمل مفاعل ويندلشتاين 7-X بحجمه الحالي و بقدرته القصوى، فإنه سيكون قادرًا على إنتاج طاقة كافية لإمداد مدينة متوسطة الحجم بالكهرباء.

تبلغ الطاقة القصوى لمفاعل ويندلشتاين 7-X 500 ميجاوات، وهو ما يكفي لإمداد مدينة متوسطة الحجم بالكهرباء. على سبيل المثال، تستهلك مدينة برلين، ألمانيا، حوالي 12.5 جيجاوات من الكهرباء يوميًا. هذا يعني أن مفاعل ويندلشتاين 7-X سيكون قادرًا على إمداد مدينة برلين بالكهرباء لمدة 25 ساعة يوميًا.

ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن مفاعل ويندلشتاين 7-X لم يتمكن بعد من إنتاج طاقة كافية لتوليد الكهرباء. في عام 2023، تمكن المفاعل من إنتاج طاقة أكبر من الطاقة التي تم ضخها فيه، ولكن كانت هذه الطاقة صغيرة جدًا وغير كافية لتوليد الكهرباء.
يأمل العلماء أن يؤدي تطوير تقنية مفاعل ويندلشتاين إلى زيادة كفاءة المفاعل، مما سيسمح له بإنتاج طاقة كافية لتوليد الكهرباء. إذا تمكن العلماء من تحقيق هذا الهدف، فستكون طاقة الاندماج النووي مصدرًا محتملاً للطاقة النظيفة وغير المحدودة.

فيما يلي بعض المعلومات الإضافية حول إنتاج الطاقة في مفاعل ويندلشتاين 7-X:

  •  تبلغ الطاقة القصوى لمفاعل ويندلشتاين 7-X 500 ميجاوات.
  •  تستهلك مدينة متوسطة الحجم حوالي 100 ميجاوات من الكهرباء يوميًا.
  •  تمكن مفاعل ويندلشتاين 7-X من إنتاج طاقة أكبر من الطاقة التي تم ضخها فيه في عام 2023.
  •  يأمل العلماء في زيادة كفاءة مفاعل ويندلشتاين 7-X حتى يتمكن من إنتاج طاقة كافية لتوليد الكهرباء.


ما هي المدة المتوقعة لتشغيل واستخدام مفاعل ويندلشتاين بشكل رسمي و دائم.

وفقًا للتقديرات، من المتوقع أن يبدأ تشغيل مفاعل ويندلشتاين 7-X في عام 2024. سيشمل التشغيل التجريبي للمفاعل سلسلة من الاختبارات لتقييم أداء المفاعل واستقراره.

يأمل العلماء في أن يتمكنوا من تحقيق إنتاج طاقة كافية لتوليد الكهرباء في مفاعل ويندلشتاين 7-X بحلول عام 2030. ومع ذلك، فإن تحقيق هذا الهدف يتطلب مزيدًا من البحث والتطوير.

فيما يلي بعض المعلومات الإضافية حول بدء تشغيل مفاعل ويندلشتاين 7-X:

  •  من المتوقع أن يبدأ التشغيل التجريبي للمفاعل في عام 2024.
  •  سيشمل التشغيل التجريبي للمفاعل سلسلة من الاختبارات لتقييم أداء المفاعل واستقراره.
  •  يأمل العلماء في أن يتمكنوا من تحقيق إنتاج طاقة كافية لتوليد الكهرباء في مفاعل ويندلشتاين 7-X بحلول عام 2030.

تجدر الإشارة إلى أن هناك العديد من التحديات التي يجب التغلب عليها قبل أن تصبح طاقة الاندماج النووي مصدرًا عمليًا للطاقة. أحد هذه التحديات هو تطوير مواد يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية والضغوط الشديدة داخل مفاعل الاندماج. تحدي آخر هو تطوير طرق لتبريد البلازما بشكل فعال.

فيديو عن مفاعل ويندلشتاين 7-X

ومع ذلك، فإن التقدم المحرز في مجال الاندماج النووي في السنوات الأخيرة كان واعداً. مع استمرار البحث والتطوير، من المتوقع أن تصبح طاقة الاندماج النووي مصدرًا عمليًا للطاقة في المستقبل.
تعليقات



    حجم الخط
    +
    16
    -
    تباعد السطور
    +
    2
    -