ماذا تعرف عن التوكاماك ودوره في الحصول على الطاقة؟
بما أن الحضارة الإنسانيّة العصريّة تقوم بشكلٍ شبه كليٍّ على الطّاقة الكهربائيّة، ونظرًا للأثر البيئي الخطير للمحروقات المستعملة لتوليدها إضافة لإمكانيّة نفاذها مع الوقت، توجّه اهتمام الباحثين نحو إيجاد مصادرَ طاقيّةٍ لا تنضب وتكون خطرًا أقل على البيئة.
يعد التوكاماك (Tokamak) أحد الحلول المقترحة للحصول على الطاقة النظيفة،
مفهوم التوكاماك
التوكاماك Tokamak نوع من أنواع المفاعلات النووية الاندماجية وطريقة لبناء هذه المفاعلات. وهي محطة تستخدم المجال المغناطيسي القوي لحصر البلازما الساخنة على شكل طارة.
يقوم مبدأ عمل مفاعل التوكماك على استخلاص الطاقة التي تنجم عن اندماج جزيئات البلازما داخل وعاء حافظ كبير. جاءت تسمية Tokamak اختصارًا للكلمة الروسية المؤلفة لمصطلح الحبس المغناطيسي الحلقي، وقد تم ابتكاره في الاتحاد السوفييتي في منتصف الستينات من القرن الفائت. مع العلم بأن هذه الطريقة مازالت قيد البحث والتجربة ولم تصل مرحلة الاستغلال الاقتصادي بعد.
مبدأ عمل التوكاماك
العامل الرئيسي في مبدأ عمل هذا الجهاز هو القيام بتحويل الغاز إلى بلازما من أجل الاستفادة من خصائصها الكيميائيّة. فالبلازما عبارةٌ عن غاز ساخن يتم شحنه كهربائيًّا ويفيد في خلق البيئة المثاليّة لاندماج العناصر الصغرى التي تؤدي إلى إنتاج الطاقة.
يتم الحصول عليها عن طريق تطبيق حرارةٍ وضغطٍ شديدين على الوقود الهيدروجيني ضمن حجرة التخزين (التي تأخذ شكل الدونات). كما بالمقدور التحكّم بجسيمات البلازما هذه عبر وضع لفائفَ مغناطيسيّةٍ مشحونة حول الوعاء الحافظ وإبقائها بعيدةً عن جدران الوعاء.
إن تشغيل جهاز التوكاماك يمر بالمراحل التالية:
طرد الغبار والملوّثات من حجرة التخزين.
تشغيل الأنظمة المغناطيسية التي تحيط بحجرة التخزين ثم حقن الجهاز بالوقود الغازي. سوف ينتج عن هذا الحقن للغاز مع تشغيل حقلٍ مغناطيسيٍّ مرور تيارٍ كهربائيٍّ كبير عبر الوعاء، الأمر الذي يؤدي إلى تشكل البلازما. ومع ارتفاع طاقة جسيمات البلازما سوف يزداد تصادمها وتزداد درجة حرارتها.
استخدام وسائل التسخين الثانوية يساعد في زيادة درجات حرارة البلازما للقيم المطلوبة من أجل حدوث الإندماج (150- 300 مليون درجة مئويّة). وبسبب ذلك، تصبح طاقة الجسيمات كافيةً لتتغلب على التنافر الكهرومغناطيسي، وبالتالي تمكين تفاعل الاندماج، الذي يؤدي إلى إطلاق كمياتٍ هائلةٍ من الطاقة.
يتم استغلال الحرارة التي خزنتها محطة الإندماج النووي لإنتاج البخار، ومن ثم اإنتاج لكهرباء بالاعتماد على مولّداتٍ مشابهةٍ لتلك المستعملة في محطّات توليد الطاقة الكهربائيّة التقليديّة.