چین در شرف راه‌‌اندازی راکتور همجوشی هسته‌‌ای جدید خود است که می‌‌تواند با شبیه‌‌سازی فرایند رخ‌‌داده درون خورشید، انرژی تولید کند. این راکتور با نام مستعار «خورشید مصنوعی» شناخته می‌‌شود و درصورت راه‌‌اندازی موفقیت‌‌آمیز می‌‌تواند دانشمندان را یک گام دیگر به‌‌سوی انرژی پاک، ارزان و نامحدود حاصل از همجوشی هسته‌‌ای نزدیک‌‌تر کند.

ساخت راکتور HL-2M Tokamak بخشی از پروژه‌‌ی ملی ابررسانای پیشرفته‌‌ی آزمایشی توکامک محسوب می‌‌شود که از سال ۲۰۰۶ تاکنون در کشور چین جریان دارد. در ماه مارس گذشته، یکی از مقامات رسمی سازمان ملی هسته‌‌ای چین اعلام کرد که روند ساخت راکتور HL-2M تا پایان سال میلادی جاری تکمیل خواهد شد.

بنابر گزارش آژانس خبری شین‌‌هوآ، در ماه ژوئن، سیستم کویل راکتور نصب شده و از آن موقع تاکنون روند تکمیل بقیه‌‌ی قسمت‌‌های راکتور به‌‌خوبی پیش رفته است. دوآن شورو، رئیس بنیاد فیزیک جنوب‌‌غرب چین و از دست‌‌‌‌اندرکاران این پروژه طی کنفرانس انرژی همجوشی ۲۰۱۹ چین گفته است که راکتور یادشده در سال ۲۰۲۰ وارد فاز بهره‌‌برداری خواهد شد. او در حضور شرکت‌‌کنندگان این کنفرانس توضیح داده است که چگونه دستگاه جدید می‌‌تواند به دمایی بالاتر از ۲۰۰ میلیون درجه‌‌ی سیلیوس دست یابد. این دما چیزی حدود ۱۳ برابر دمای مرکز خورشید است. نسخه‌‌های قبلی از خورشیدهای مصنوعی توانسته بودند به دمای ۱۰۰ میلیون درجه‌‌ی سانتی‌‌گراد برسند؛ پیشرفتی مهم که در نوامبر سال گذشته به‌‌صورت وسیع در رسانه‌‌های چینی منعکس شد.

همجوشی هسته‌‌ای فرایندی است که انرژی‌بخش تمام ستارگانی مانند خورشید به‌‌شمار می‌‌آید. در این فرایند، دو ذره‌‌ی زیراتمی سبک‌‌تر با ترکیب با یکدیگر یک هسته‌‌ی سنگین‌‌تر را تشکیل می‌‌دهند و طی آن، مقادیر زیادی انرژی آزاد می‌‌شود. درون خورشید ما نیز با رسیدن دما به ۱۵ میلیون درجه‌‌ی سانتی‌‌گراد، روند همجوشی هسته‌‌ی اتم هیدروژن و تشکیل هلیوم آغاز می‌‌شود.

تصویری از خروج جرم از تاج خورشیدی. داشنمندان چینی امیدوار هستند بتوانند آزمایش‌‌های خود را روی خورشید مصنوعی در سال جدید میلادی آغاز کنند.

برای شبیه‌‌سازی چنین واکنش قدرتمندی روی زمین، دانشمندان باید اتم‌‌های هیدروژن را به دمایی بالای ۱۰۰ میلیون درجه‌‌ی سانتی‌‌گراد برسانند. در چنین دمایی، سوخت هیدروژنی تبدیل به پلاسما می‌‌شود. این پلاسمای داغ باید در فضایی محدود متمرکز شود. یکی از راهکارهای پیشنهادی برای رسیدن به این هدف، طراحی دستگاهی دونات‌‌شکل با نام توکامک است که در آن از میدان‌‌های مغناطیسی قدرتمندی برای پایدارسازی پلاسما و آغاز فرایند همجوشی بهره گرفته می‌‌شود. با این حال، یکی از چالش‌‌های پیش‌‌رو، امکان بروز انفجار در پلاسما و واردآمدن خسارت به بدنه‌‌ی راکتور خواهد بود. درصورت غلبه بر همه‌‌ی این چالش‌‌ها و آغاز فرایند همجوشی پایدار، هنوز هم میزان انرژی مصرفی برای ایجاد واکنش بیش‌‌تر از میزان انرژی خروجی سیستم خواهد بود.

جیمز هریسون، فیزیکدان ارشد همجوشی هسته‌‌ای از بنیاد انرژی اتمی بریتانیا (UKAEA) در مصاحبه با Newsweek می‌‌گوید که راکتور HL-2M Tokamak چین به‌‌خاطر قابلیت انعطاف در میدان مغناطیسی، با سایر انواع راکتورهای موجود متفاوت است. دانشمندان می‌‌توانند به‌‌گونه‌‌ای دستگاه را تنظیم کنند که از آسیب به بدنه‌‌ی داخلی راکتور در دماهای بالا جلوگیری شود. او توضیح می‌‌دهد:

تجهیزات مغناطیسی محدودسازی همجوشی (نظیر توکامک‌‌ها) می‌‌توانند حرارت اضافی و ذرات زائد تولیدشده در هسته‌‌ی همجوشی را در لایه‌‌ی بسیار نازکی (با عرض چند سانتی‌‌متر تا چند میلی‌‌متر) به‌‌جای بگذارند. این امر باعث می‌‌شود حرارت بالا و حجم زیادی از ذرات تولید شوند که خود می‌تواند به سطوح داخلی راکتور آسیب وارد کند. قابلیت‌‌انعطاف به‌‌کاررفته درون راکتور HL-2M به پژوهشگران اجازه خواهد داد راهکارهای تازه‌‌ای را برای این معضل بیابند.

هریسون می‌‌گوید که اولین گام در راه‌‌اندازی HL-2M احتمالا این خواهد بود که بخش‌‌های مختلف دستگاه به‌‌صورت جداگانه مورد آزمایش قرار گیرند. سپس انتظار می‌‌رود دانشمندان چینی پیش از آغاز آزمایش‌‌ها، نسبت‌‌به تست سیستم‌‌های یکپارچه اقدام کنند. هریسون می‌‌گوید:

گام بعدی، شروع فرایند تولید پلاسما با دمایی نسبتا کم خواهد بود تا تجزیه‌‌ی پلاسما و ارتقا به عملکردهای بالاتر بررسی شود. سپس بهبود زیرسیستم‌‌های مختلف باهدف افزایش قابلیت‌‌اطمینان و کنترل‌‌پذیری دستگاه پیاده‌‌سازی خواهد شد.

HL-2M می‌‌تواند داده‌‌های باارزشی را درمورد سازگاری پلاسماهای سطح بالای همجوشی و روش‌‌های کنترل مؤثرتر حرارت و ذرات خروجی هسته‌‌ی راکتور فراهم کند. این یکی از بزرگ‌‌ترین چالش‌های پیش‌‌رو در ساخت یک راکتور همجوشی تجاری خواهد بود و نتایج حاصل از HL-2M (به‌‌عنوان بخشی از جامعه‌‌ی بین‌‌المللی تحقیقات همجوشی) در طراحی سایر راکتورها مفید واقع خواهد شد.