محصورسازی مغناطیسی یکی از دوشاخه اصلی تحقیقات انرژی همجوشی هسته ای است، شاخه دیگر محصورسازی لختی ICF(اینرسی) است. روش مغناطیسی معمولا پیشرفته تر و دارای مقبولیت بیشتری برای تولید انرژی است.چطور باید ذرات را کنار هم گرد آورد درصورتی که درنگاه اول دلیلی برای باهم بودن نیست؟
MCF که مخفف (Magnetic Confinement Fusion) است همانطوری که از نامش پیداست، بر این واقعیت استوار است که پلاسما (پلاسماها بطور ساده حالت یونیزه شده ماده هستند) اساسا می تواند با بکار بردن یک میدان مغناطیسی مناسب، محصور شود. یعنی اینکه ذرات باردار مسیرهای مارپیچی را حول خطوط میدان دارند. واکنش های همجوشی، هسته های اتمی سبک مثل هیدروژن رابرای تشکیل هسته سنگین تری مثل هلیوم باهم ترکیب می کند. برای غلبه بر دافعه الکتروستاتیکی بین هسته ها، باید دمایی حدود چندین میلیون درجه داشته باشند، که تحت این شرایط اتمهای خنثی بیشتری را تشکیل نمیدهند اما به حالت پلاسما موجود هستند. نیروی لورنتس باعث می شود ذرات باردار روی مدارهای مارپیچی(مدارهای لارمور) حول میدان مغناطیسی حرکت کنند.
MCF که مخفف (Magnetic Confinement Fusion) است همانطوری که از نامش پیداست، بر این واقعیت استوار است که پلاسما (پلاسماها بطور ساده حالت یونیزه شده ماده هستند) اساسا می تواند با بکار بردن یک میدان مغناطیسی مناسب، محصور شود. یعنی اینکه ذرات باردار مسیرهای مارپیچی را حول خطوط میدان دارند. واکنش های همجوشی، هسته های اتمی سبک مثل هیدروژن رابرای تشکیل هسته سنگین تری مثل هلیوم باهم ترکیب می کند. برای غلبه بر دافعه الکتروستاتیکی بین هسته ها، باید دمایی حدود چندین میلیون درجه داشته باشند، که تحت این شرایط اتمهای خنثی بیشتری را تشکیل نمیدهند اما به حالت پلاسما موجود هستند. نیروی لورنتس باعث می شود ذرات باردار روی مدارهای مارپیچی(مدارهای لارمور) حول میدان مغناطیسی حرکت کنند.
فاصله بین مدار واقعی ذره و خط میدان مغناطیسی، شعاع لارمور است. یک میدان مغناطیسی توانایی محدود کردن حرکت ذره عمود بر میدان مغناطیسی را دارد، اما از حرکت ذرات در امتداد میدان مغناطیسی جلوگیری نمی کند. این اثر به عنوان پایه ای برای همه طرح های محصورسازی مغناطیسی بکار برده می شود. بدلیل دمای بالای مورد نیاز پلاسما به آسانی نمی تواند در ظرف مادی محصور شود چون هر اتصال به دیواره ها منجر به سرد شدن سریع پلاسما می شود. چون ذرات باردار مسیرهایی منحنی را طی می کنند به نظر می رسد بتوان شکل مناسبی از میدان های مغناطیسی را پیدا کرد که ذرات در مدارهای بسته بمانند و هرگز فرار نکنند. ایجاد یک مدار بسته به آسانی توسط میدان های مغناطیسی حلقوی شکل به حقیقت می پیوندد. گرچه در چنین پیکربندی ای، قدرت میدان با افزایش شعاع کاهش می یابد که سبب ایجاد یک مولفه سرعت شعاعی و کشش ذرات به سمت خارج می شود. جهت محصورسازی طولانی مدت پلاسما خطوط میدان باید طوری بچرخند که هیچ مولفه میدان شعاعی بوجود نیاید. امیدبخش ترین پیشنهاد برای چنین دستگاه هایی بر مبنای یک محفظه استیل چنبره ای شکل می باشد. خطوط میدان سطوحی را ایجاد می کنند که مانند حلقه های یک درخت داخل همدیگر قرار می گیرند. ذرات باردار در مسیر عبور خود از میان پلاسما بدون آنکه احساس هیچ مولفه میدان شعاعی بکنند بر روی چنین سطح میدانی باقی می مانند.
شکل: شماتیک میدان های مغناطیسی تروئیدی و پولوئیدی در توکامک
دستگاه مغناطیسی شامل خلا ای است که ترکیبی از دوتریوم و تریتیوم در آن ترزیق شده است. میدان مغناطیسی با عبور جریان الکتریکی از سیم پیچ های پیچیده شده در اطراف چنبره ایجاد می شود. جریان پلاسما خود یک میدان مغناطیسی قطبی(پولوئیدی) ایجاد می کند و ترکیب دو میدان، یک میدان مغناطیسی برایند ایجاد می نماید.این دستگاه که در حال حاضر رایج ترین شکل دستگاه های گداخت است، توکامک(Tokamak) نامیده می شود.
این مطلب برای اولین بار در شماره ی دوم نشریه ی کاواک منتشر شده است