ثنائي القطب المعلق

المفاعل ثنائي القطب المعلق هو نوع من مفاعلات الطاقة النووية الاندماجية ذات الحصر المغناطيسي، ويستخدم عادةً حلقة فائقة التوصيل معلقة مغناطيسيًا داخل حجرة المفاعل. يشير الاسم إلى ثنائي القطب المغناطيسي الذي يتشكل داخل حجرة التفاعل، على غرار الغلاف المغناطيسي للأرض . يُزعم أن هذا الجهاز قادر على احتواء البلازما بكفاءة أعلى من تصاميم مفاعلات الاندماج الأخرى. ^{[ 1 ]} وقد طرح أكيرا هاسيغاوا فكرة استخدامه كمفاعل اندماج في عام 1987. ^{[ 2 ]}

يتولد المجال المغناطيسي للأرض نتيجة دوران الشحنات في لبها المنصهر. ويشكل هذا المجال ثنائي القطب المغناطيسي شكلاً مميزاً، حيث تمر خطوط المجال المغناطيسي عبر مركز الأرض، لتصل إلى السطح قرب القطبين، وتمتد بعيداً في الفضاء فوق خط الاستواء. تميل الجسيمات المشحونة الداخلة إلى المجال إلى اتباع خطوط القوة، متجهةً شمالاً أو جنوباً. وعند وصولها إلى المناطق القطبية، تتجمع خطوط المجال المغناطيسي. ويمكن لهذا المجال المتزايد أن يتسبب في انعكاس الجسيمات التي تقل طاقتها عن عتبة معينة، وبدء تحركها في الاتجاه المعاكس. ترتد هذه الجسيمات ذهاباً وإياباً بين القطبين حتى تصطدم بجسيمات أخرى. أما الجسيمات ذات الطاقة الأعلى فتستمر في مسارها نحو الأرض، مصطدمةً بالغلاف الجوي ومسببةً ظاهرة الشفق القطبي .

تم إدراك مفهوم ثنائي القطب المعلق لأول مرة عندما قدم جاي كيسنر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ومايكل ماويل من جامعة كولومبيا اقتراحًا مشتركًا لاختبار هذا المفهوم في عام 1997. ^{[ 3 ]} وقد أدى ذلك إلى تطوير تجربتين: تجربة ثنائي القطب المعلق (LDX) في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وتجربة تيريلا عديمة التصادم (CTX) في جامعة كولومبيا. ^{[ 4 ]}

اعتبارًا من عام 2026هناك شركتان على الأقل تعملان على تطوير مفاعلات الاندماج النووي بالحصر المغناطيسي القائمة على هندسة ثنائية القطب المعلقة، وكلاهما يعمل بتفاعلات الديوتيريوم -ديوتيريوم مع تثبيط التريتيوم : شركة أوبن ستار تكنولوجيز، في نيوزيلندا، التي تأسست عام 2021، تستخدم الرفع المغناطيسي ، ^{[ 5 ]} وشركة ديوتيليو، في سويسرا، التي تأسست عام 2022، تستخدم الرفع الهيكلي. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

في أكتوبر 2024، ابتكرت شركة أوبن ستار تكنولوجيز سحابة من الهيليوم المتأين محصورة داخل ثنائي قطب معلق بواسطة مغناطيس دائم. ويتم التحكم في البلازما باستخدام مغناطيس فائق التوصيل مركزي . وقد تم تبريد المغناطيس مسبقًا إلى حوالي 30 كلفن (-243.2 درجة مئوية؛ -405.7 درجة فهرنهايت) . ويبلغ ضغط البلازما في جهاز ثنائي القطب، عند مجال مغناطيسي محدد، 13 ضعفًا مقارنةً بجهاز توكاماك. وتزيد قدرة الاندماج النووي المحتملة بأكثر من 150 ضعفًا. ^{[ 8 ]}