في تجربة رائدة من شركة Tokamak Energy البريطانية، تم الكشف عن أول صور ملونة عالية السرعة للبلازما داخل مفاعل الاندماج النووي ST40، باستخدام كاميرا متقدمة قادرة على التقاط 16,000 إطار في الثانية.

هذه التقنية التصويرية تمثل نقلة نوعية في فهم سلوك البلازما، إذ تتيح رؤية دقيقة للحظات قصيرة جداً من حياة البلازما، وتُظهر تفاصيل لم تكن ممكنة من قبل، خصوصاً في الحافة الخارجية حيث تكون درجات الحرارة أقل وتسمح بانبعاث الضوء المرئي.

المفاعل المستخدم في هذه التجربة، ST40، هو مفاعل توكاماك كروي عالي المجال، ويُعد من أصغر المفاعلات التجريبية في العالم التي وصلت إلى درجات حرارة تفوق 100 مليون درجة مئوية. تصميمه الكروي يجعله أكثر كفاءة في احتواء البلازما داخل حجم صغير، حيث يبلغ نصف قطره أقل من نصف متر، ويصل ارتفاعه الكامل إلى نحو أربعة أمتار. هذا الحجم الصغير يجعله منصة مثالية لاختبار تقنيات الاندماج المتقدمة بسرعة ومرونة.

تبدأ التجربة بتوليد نبضة بلازما قصيرة، لا تتجاوز خُمس الثانية، يتم خلالها حقن غاز الديوتيريوم وتسخينه داخل الحجرة المفرغة وعزله عن الجدران باستخدام الحقول المغناطيسية. النواة تكون شديدة السخونة لدرجة أنها لا تُصدر ضوءاً مرئياً، بينما تتوهج الحافة باللون الوردي نتيجة لانبعاثات ضوئية مركبة من أطوال موجية حمراء وزرقاء. هذه الحافة هي ما تلتقطه الكاميرا، وتُظهره بتفاصيل دقيقة تسمح للباحثين بتحليل سلوك الجسيمات.

في لحظة معينة من النبضة، يُسقط الليثيوم داخل البلازما باستخدام جهاز خاص يُعرف باسم "مسقط مسحوق الشوائب". عند دخوله، يتوهج الليثيوم باللون الأحمر نتيجة للإثارة، ثم يتحول إلى اللون الأخضر عند تأينه وفقدانه لإلكترون. بعد ذلك، يبدأ في تتبع خطوط المجال المغناطيسي، ما يُظهر بشكل بصري مسار البلازما داخل المفاعل. هذا السلوك لا يُستخدم فقط لأغراض التصوير، بل يُعد أداة تشخيصية فعالة تساعد على فهم توزيع الحقول المغناطيسية وتفاعل الجسيمات معها.

إضافة الليثيوم إلى البلازما ليست مجرد تقنية تصوير، بل تستند إلى أبحاث سابقة في مختبرات مثل PPPLab، أظهرت أن الليثيوم يُحسن أداء البلازما بشكل كبير. فهو يُقلل من الشوائب، ويُساعد على استقرار الحافة البلازمية، ويُقلل من فقدان الطاقة الناتج عن الإشعاعات غير المرغوبة.

هذه التجربة لا تمثل اندماجاً مستداماً بعد، لكنها تُعد خطوة مهمة نحو تحقيق ذلك. الصور الملونة عالية السرعة تُوفر رؤى جديدة حول كيفية تفاعل المواد داخل البلازما، وتُساعد على تطوير نماذج محاكاة أكثر دقة، وتحسين التحكم في ظروف التشغيل.

للمزيد من التفاصيل، يمكنك زيارة المصدر الرسمي tokamakenergy.com.