توكاماك
من ويكيبيديا، الموسوعة encyclopedia
التوكاماك Tokamak نوع من أنواع المفاعلات النووية الاندماجية وطريقة لبناء هذه المفاعلات.[1][2][3] وهي محطة تستخدم المجال المغناطيسي القوي لحصر البلازما الساخنة على شكل طارة. ما زالت هذه الطريقة قيد البحث والتجربة ولم تصل مرحلة الاستغلال الاقتصادي بعد.
والتوكاماك هي إحدى أنواع أجهزة الاندماج النووي بالحصر المغناطيسي التي تم تطويرها لإنتاج طاقة الاندماج النووي الحراري بشكل مُتحكَم به. منذ بداية عام 2016، التوكاماك هي المرشح الرئيسي لمفاعل الاندماج التطبيقي (العملي).[4]
طُرحَت فكرة التوكاماك لأول مرة من قبل العالمين الفيزيائيين السوفيتيين إيجور تام وأندريه ساخاروف في خمسينيات القرن الماضي، مستوحاة من رسالة أوليغ لافرينتيف. في الوقت نفسه نُسبت أول محطة توكاماك عاملة (T-1) إلى العالم ناتان يافلينسكي[5] التي برهنت بأن استقرارية البلازما المتوازنة تتطلب خطوط مجال مغناطيسي تُلف حول الطارة بشكل لولبي.
حاولت أجهزة زت-بينش (Z-Pinch) والستيلارايتر (Stellarator) فعل هذا لكنها اظهرت عدم استقرار خطير. انها كانت تطوير للمفهوم المعروف الآن بعامل الامان (Safety Factor) المعروف بالرمز q ضمن قائمة الرموز الرياضية التي وجهت تطوير التوكاماك بواسطة تنظيم المفاعل وهذا العامل الحاسم q كان دائماَ أكبر من 1، محطات التوكاماك قمعت بشدة عدم الاستقرارية التي ابتليت التصاميم السابقة.
أول محطة توكاماك، T-1 بدأت العمل عام 1958. في منتصف الستينات بدأت تصاميم توكاماك تُظهر أداء أفضل بكثير من التصاميم السابقة. تم إصدار النتائج الأولية عام 1965 لكنها اُهملت وتم تجاهلها; استبعدها ليمان سبيتزر من أيديهم بعد أن لاحظوا المشاكل المحتملة في نظامهم لقياس درجات الحرارة. تم نشر مجموعة ثانية من النتائج عام 1968، هذا المرة تم الادعاء بأن النتائج بعيدة كل البعد عن أي جهاز اخر، وكان يعتبر انها لا يمكن الاعتماد عليها. ادى ذلك إلى دعوة وفد من المملكة المتحدة لإجراء قياساتهم الخاصة. تم تأكيد هذه النتائج السوفيتية ونتائجهم المنشورة عام 1969 ادت إلى تدافع لبناء توكاماك.
في منتصف السبعينات كانت تُستخدم العشرات من محطات التوكاماك حول العالم، وفي أواخر السبعينات اجتاحت هذه المحطات جميع الشروط المطلوبة لأجراء اندماج عملي وإن لم يكن في نفس الوقت ولا في نفس المفاعل. عامل الاستفادة من طاقة الاندماج أصبح ضمن مجال الرؤية، تم تصميم سلسلة جديدة من المحطات التي تعمل على وقود الاندماج من الديوتيريوم والتريتيوم. هذه المحطات ولا سيما محطة الطارة الاوربية المشتركة (JET – Joint European Torus)
ومختبر التوكاماك لمفاعل الاندماج (Tokamak Fusion Test Reactor – TFTR) ومحطة JT-60 اليابانية كان الهدف الصريح هو الوصول لاقصى استفادة من طاقة الاندماج.
في حين أن هذه المحطات اظهرت مشاكل جديدة حدت من ادائها وإن حل هذه المشاكل قد يتطلب محطات ذات حجم أكبر وصرفيات أكثر تتجاوز قدرات البلد الواحد. تمت الموافقة المبدئية في نوفمبر من العام 1985 بين رونالد ريغان الرئيس الأمريكي وميخائيل غورباتشوف رئيس الاتحاد السوفيتي بشأن ذلك الغرض والمفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (ITER) بذل جهداَ وابقى الجهود الدولية في سعي مستمر لتطوير طاقات الاندماج العملية.
العديد من التصاميم الصغيرة والتفرعات كـ التوكاماك الكروية (Spherical Tokamak) كانت ما تزال مستخدمة للتحقيق في معايير الاداء والمسائل الأخرى.