ابداع روش جدیدی برای تخلیه گرمای اضافی نیروگاه‌ها

به گزارش برق نیوز، پژوهشگران، روش جدیدی برای چگونگی رفع یکی از برجسته‌ترین مشکلات رشد نیروگاه‌ها یعنی گرمای اضافی ارائه داده‌اند.

این راه حل، یک روش جدید برای فشرده کردن راکتور‌های همجوشی با استفاده از آهن‌ربا‌های ابررسانای دمابالا است. پژوهشگران دانشگاه "ام. آی. تی" (MIT)، با این روش، یک برنامه پژوهشی جدید را پایه‌گذاری و یک استارتاپ مستقل را تاسیس کردند. این طرح جدید برخلاف نیروگاه‌های همجوشی معمولی، امکان باز کردن محفظه داخلی راکتور و قرار دادن ترکیبات مهم را فراهم می‌کند. این قابلیت، برای مکانیسم تخلیه گرما ضروری است.

قدرت همجوشی، یک شکل نظری از تولید انرژی است که در آن، انرژی با استفاده از واکنش‌های همجوشی هسته‌ای برای تولید حرارت و در نتیجه تولید برق صورت می‌گیرد. در یک فرایند تلفیقی، دو هسته اتمی سبک‌تر ترکیب می‌شوند تا یک هسته سنگین را تشکیل دهند و در عین حال انرژی را آزاد کنند. دستگاه‌های طراحی شده برای مهار این انرژی، راکتور‌های همجوشی نام دارند.

پروفسور "دنیس ویت" (Dennis Whyte)، رئیس "مرکز علوم پلاسما و همجوشی" (PSFC) دانشگاه ام. آی. تی گفت: بیرون راندن گرما از درون نیروگاه، مانند عملکرد سیستم اگزوز خودرو است. لوله اگزوز در طراحی جدید، بسیار بلندتر و پهن‌تر از حد ممکن است؛ در نتیجه تاثیر بیشتری در خارج کردن گرمای غیرضروری و اضافی دارد.

به نظر می‌رسد ایده پژوهشگران برای ابداع این نوع جدید از نیروگاه، بتواند به هدف عملی نیروی همجوشی تحقق بخشد. در هر حال، چالش‌های مربوط به این طراحی باید حل شوند تا بتوانند روش موثری برای بیرون راندن گرمای داخلی منتشر شده از پلاسما که درون راکتور محبوس شده، ارائه دهند.

بیشتر انرژی تولید شده درون راکتور همجوشی، به شکل نوترون منتشر می‌شود و ماده اطراف پلاسما موسوم به "بلانکت" (blanket) را گرم می‌کند. بلانکت گرم شده در نیروگاه، برای راه‌اندازی توربین به کار می‌رود، اما حدود ۲۰ درصد انرژی، به شکل گرما در خود پلاسما تولید می‌شود که باید برای پیشگیری از ذوب مواد شکل دهنده محفظه، پراکنده شود.

هیچ ماده‌ای آنقدر قوی نیست که گرمای پلاسمای درون راکتور را تحمل کند، زیرا گرمای پلاسما، به میلیون‌ها درجه می‌رسد؛ در نتیجه پلاسما، با آهن‌ربا‌های قوی نگه داشته می‌شود تا با دیوار‌های داخلی محفظه، تماس پیدا نکند.

در نیروگاه‌های معمولی، مجموعه‌ای آهن‌ربا به صورت جداگانه مورد استفاده قرار می‌گیرند تا محفظه‌ای برای تخلیه گرمای اضافی ایجاد کنند، اما این تعداد آهن‌ربا برای گرمای زیادی که در این نیروگاه جدید و متراکم وجود دارد، کافی نیست.

یکی از ویژگی‌های مطلوب این طراحی جدید این است که بتواند نیرو را در ابزار کوچکتری تولید کند. این راه حل موجب می‌شود که انرژی بیشتری در یک فضای کوچک‌تر محبوس شود و گرمای بیشتری تخلیه شود.