ينطوي الجهاز الآخر المستخدم لتسخين البلازما ( التي كثيرًا ما تنتج بوساطة التسخين الأومي) على حقن البلازما بحزمة من الذرات المتعادلة ذات السرعة العالية، وهي ذرّات الدوتريوم أو الترتيوم. لنقم بوصف هذه الآلية المتبعة بصورة مفصلة وعملية. لا نعرف كيف ننتج حزمة من الذرات بصورة مباشرة انطلاقا من غاز متعادل؛ لأنه يتعذر تسريع هذه الذرات تحديدًا؛ لكونها متعادلة كهربائيا.

رسم توضيحي 1 شكل محقن الجسيمات المتعادلة

لذلك ولتخطّي هذه العقبة ينبغي اللجوء أولا إلى جسيم مشحون: الأيون. تتمثل هذه الآلية إذن في تحويل الذرّات المحايدة في الغاز الأساسي إلى أيونات، ومن ثمّ تسريعها، قبل العودة إلى حالة التعادل الكهربائي قبل حقن البلازما، وثمة ثلاثة أجهزة متخصصة يــؤدي كلّ منها إحدى هذه العمليات الكبيرة الثلاث: مصدر الأيونات، المعجل، والمعادل.

مصدر الأيونات هو غرفة تحقن بالغاز المعد لإنتاج الحزمة؛ غرفة فيها إلكترونات تتسم بالطاقة الكافية لتأيين الغاز بالقصف؛ إذ تصدّر فتيلة مسخّنة بصورة يسيرة الإلكترونات التي نحتاج إليها، ومن ثم تسرّع بواسطة مسرى يغذّى بصورة ملائمة، من ثم يدفع الحقل الكهربائي السائد ( في المصدر الأيونات نحو المعجل، وهكذا تلج الأيونات الناجمة بصورة مستمرة حيّز التسريع؛ هذا الحيّز بدوره مرصع بالمساري المثقوبة متيحا مرور الأيونات ومؤدِّيًا وظيفتين في آن واحد؛ إذ يضمن أولا تسريع هذه الأيونات، كما يضمن أيضًا تنسيق الحزمة، وإضفاء مواصفات هندسية محدّدة عليها، بحيث يكون لدينا عند منفذ المعجل حزمة أيونات مزوّدة بطاقة جيدة، ينبغي الآن تحييدها.

المعادل هو حيّز خاضع لضغط منخفض من الغاز، وحين تخترق  الحزمة هذا الحيز تتمكن بعض ايوناتها من استرداد الإلكترون من الغاز

المتبقي، وهو الإلكترون الذي تحتاج إليه هذه الأيونات لتتحوّل مجددًا إلى ذرة متعادلة. الجدير بالذكر أن عملية المعادلة ليست كلية، بل يصحبها بعض المردود، وهذا يعني أنّه قبل الخروج من المعادل، تفرز الجسيمات للتخلص من الأيونات المتبقية، بحيث لا تمرّ إلا الذرات المتعادلة، ويُحدث هذه العملية بصورة عامة حقل مغناطيسي محلي يوجه الأيونات التي لا تزال باقية في حزمة الخروج في مسرى مهياً خصوصا لهذه الغاية. من ثم تتبع الذرّات طريقها في خط مستقيم نحو الوسط البلازمي الذي تنفذ إليه، علما أن طاقة هذه الذرات تعادل عشرات الأضعاف من الطاقة المتوسطة المخصوصة بأيونات البلازما على وفق هذه الآلية، لا تمكث الذرات المتعادلة عند البداية طويلا بهذه الحال، فأوّل التقائها بأيونات البلازما، سرعان ما تفقد إلكترونها، وتتحوّل مرة أخرى إلى أيونات. يتمثل إذن حقن الذرات المتعادلة بظهور أيونات تتمتع بسرعة استثنائية في الوسط البلازمي، ومرّة أخرى تؤدي الاصطدامات دور التسوية، موزّعة فيض الطاقة بين ال الجسيمات كـ ت كافّة؛ فـ ة فتسخن البلازما نتيجة لذلك، ولكن ثمة سؤال يتبادر إلى الذهن هنا لم اللجوء إلى الذرّات المتعادلة إذا كانت الأيونات السريعة كافية؟ إنّ الحقل المغناطيسي يحتم علينا المرور بهذا ((المنعطف))؛ فمع تحريفه مسار الجسيمات المشحونة كافة، ولا سيما الأيونات، إلا أنه لا يؤثر في مسار الذرات المتعادلة القادرة وحدها على الانتشار إلى وسط البلازما، تحديدا حيث تسخّن. تسفر هذه العمليات عن نتائج جيدة، وهي تعد جزءا من طيف تدابير التسخين الطبيعية التي في التجارب الرّاهنة، إلا أن ثمة صعوبة تواجهنا يا للأسف- عند سعينا إلى ابتكار أجهزة حقن من هذا القبيل للمفاعل؛ ذلك أن مردود عمليّة المعادلة الذي لفتنا إليه أنفا يتناقص إلى حد تعطيل الآلية، والسبب وراء ذلك يسير؛ فالأيونات المتسارعة المصطدمة بالغاز المتبقي ستنتزع منه إلكترونات بلا شك، إلا أن احتمال ارتباط إلكترون ما بأيون سريع، عند معدلات السّرعة العالية، يتضاءل أكثر فأكثر. يمكن معالجة هذه الصعوبة باستخدام أيونات سلبية عند البداية، مصنوعة من ذرّات متعادلة لم ينتزع منها إلكترون، بل ذرّات ألحق بها فيض من الإلكترونات، ولا شك في أن تأمين مصدر أيونات سلبية أمر أكثر صعوبةً من تأمين مصدر تقليدي، ولكن على صعيد آخر، سيبقى على وفق هذه الطريقة مردود عمليّة المعادلة كبيرًا حتى عند معدلات مرتفعة من الطاقة إذ يميل هذا النوع من الأيونات دوما إلى فقد إلكترونه الزائد، وفي سياق التقديرات الفيزيائية، يمكن القول إن مصادر الأيونات التقليدية بقيمة 100 keV تعد شائعة، وقد سمحت الأيونات السلبية بالتوصل إلى مصادر تصل طاقة جسيماتها إلى عشرة أضعاف ذلك؛ أي ما يبلغ ' MeV (مليون إلكترون فولت) ويزيد ذلك أن معدلات الطاقة ة التي تصل إلى MeV اللازمة للنفاذ إلى أعماق بلازما المفاعل، التي تتميز بأبعادها العظيمة، وكثافتها الهائلة في الوقت نفسه.

إضافة إلى ذلك، ودون وجود علاقة مباشرة بالتسخين، نظرا لكون الذرات المتعادلة التي تحقن هي ذرّات الدوتريوم أو الترتيوم، تسهم هذه الآلية أيضًا في تغذية الوسط البلازمي المكوّن تحديدا من أيونات الدوتريوم والترتيوم بالوقود.

مواضيع ذات صلة

انعطاف صغير عند النجوم

ما الحرارة في الاندماج النووي

الاندماج النووي في المختبر

Broken symmetries

Antimatter

Nuclear forces

د. سميرة موسى علي، الإبداع في الفيزياء النووية

داخل النواة

أجهزة الإنذار الشخصية: عدادات الشارة

أجهزة الإنذار الشخصية: العدادات الجيبية

أجهزة الإنذار الشخصية Personnel Monitoring

أجهزة المسح الخاصة بالنيوترونات