نصب نخستین مگنت «اسپارک» توسط Commonwealth Fusion Systems؛ گامی مهم بهسوی انرژی همجوشی تجاری
شرکت Commonwealth Fusion Systems (CFS) اعلام کرد که اولین مگنت دستگاه آزمایشی همجوشی اسپارک را نصب کرده است؛ مگنتی که بخشی از مجموعه ۱۸ مگنت خواهد بود و در کنار هم میدان مغناطیسی قوی و «دوناتمانند» را برای محبوسسازی و فشردهسازی پلاسمای فوقداغ ایجاد میکنند. هدف نهایی اسپارک تولید پلاسما با بازده انرژی بالاتر از انرژی مصرفی برای گرمکردن و فشردهسازی آن است — دستاوردی که میتواند در نهایت راه را برای تولید برق همجوشی تجاری باز کند.
چرایی اهمیت مگنتها و طراحی اسپارک
مگنتهای نصبشده دارای شکل D بوده و روی یک محفظه استنلس استیل به قطر حدود 7.3 متر (24 فوت) و وزن تقریبی ۷۵ تن — موسوم به کریواستات — قرار میگیرند که ماه مارس سال گذشته نصب شد. هر مگنت حدود ۲۴ تن وزن دارد و قادر به تولید میدان مغناطیسی ۲۰ تسلا است؛ حدود ۱۳ برابر قویتر از مگنتهای معمولی دستگاه MRI. این میدانهای بسیار قوی برای مهار پلاسما لازم است، زیرا درون «دونات» پلاسما قرار است دمایی بیش از ۱۰۰ میلیون درجه سانتیگراد داشته باشد.
برای رسیدن به چنین نیروی مغناطیسی، مگنتها تا دمای حدود −۲۵۳ درجه سانتیگراد خنک میشوند تا بتوانند جریان بیش از ۳۰٬۰۰۰ آمپر را بهطور ایمن هدایت کنند. بهگفته باب مامگارد، همبنیانگذار و مدیرعامل CFS، شرکت قصد دارد همه ۱۸ مگنت را تا پایان تابستان نصب کند و فرایند مونتاژ در نیمه نخست سال با شتاب ادامه یابد.
دیجیتال توئین و نقش هوش مصنوعی در سرعتبخشی توسعه
CFS اعلام کرده برای کاهش ریسک و آزمونپذیری سریعتر، در حال توسعه یک «دوقلوی دیجیتال» (digital twin) از اسپارک با همکاری Nvidia و Siemens است. Siemens نرمافزار طراحی و ساخت را تأمین میکند و دادهها برای قرارگیری در کتابخانههای Omniverse شرکت Nvidia آماده میشوند. دوقلوی دیجیتال به مهندسان امکان میدهد تغییرات و آزمایشها را ابتدا بهصورت شبیهسازیشده اجرا کنند، نتایج را با دستگاه واقعی مقایسه نمایند و با کمترین ریسک پارامترها را بهینه کنند — امری که میتواند سرعت توسعه و رفع نواقص را بهطور چشمگیری افزایش دهد.
پیشینه مالی، رقابت و چشمانداز تجاری
ساخت اسپارک پروژهای پرهزینه است؛ CFS تاکنون نزدیک به ۳ میلیارد دلار سرمایه جذب کرده است که شامل دور سرمایهگذاری Series B2 به میزان ۸۶۳ میلیون دلار با حضور شرکتهایی مانند Nvidia و Google میشود. هدف بلندمدت شرکت، ساخت نیروگاه تجاری بهنام «آرک» (Arc) است که بهگفته CFS نخستین نیروگاه تجاری همجوشی خواهد بود و احتمالا نیازمند سرمایهگذاری چند میلیارد دلاری دیگر است.
پس از دهها سال وعده و تاخیر، اکنون چندین بازیگر از جمله CFS در مسابقهای برای رساندن نخستین الکترونهای تولیدی از همجوشی به شبکه در اوایل دهه ۱۳۰۰ میلادی (اوایل دهه 2030) هستند. اگر این تلاشها به نتیجه برسد، همجوشی میتواند منبعی پاک، پایدار و تقریباً نامحدود از انرژی با شباهتهای ساختاری به نیروگاههای سنتی فراهم آورد — هدفی که در صورت تحقق، تحولی بزرگ در عرصه انرژی بهشمار میآید.
چالشها و گامهای بعدی
با وجود پیشرفتها، چالشهای فنی و اقتصادی قابلتوجهی باقی است: اطمینان از پایداری پلاسمای دمای بالا، مدیریت مواد در برابر تابش شدید، و کاهش هزینهها تا سطح اقتصادی برای تولید انبوه. CFS امیدوار است که بهرهگیری از شبیهسازیهای پیشرفته، دوقلوی دیجیتال و ابزارهای یادگیری ماشینی فرایند توسعه را تسریع کند. مامگارد تأکید کرده که «هرچه ابزارهای یادگیری ماشینی بهتر و نمایشها دقیقتر شوند، میتوانیم سریعتر پیش برویم» — نکتهای که بر ضرورت رسیدن همجوشی به شبکه در سریعترین زمان ممکن تاکید دارد.
CFS برنامه دارد اسپارک را سال آینده بهصورت آزمایشی روشن کند و نصب کامل مگنتها را گام مهمی در مسیر این هدف میداند. روند پیشِرو و نتایج آزمایشها برای آینده انرژی پاک و صنعت برق جهانی اهمیت بالایی دارد.