الصين تصنع "شعلة البلازما الأطول عمرا في العالم" والتي يمكن أن تستمر لسنوات

[عبدالله أسحاق]

تقليديا، استمرت مشاعل البلازما بضع ساعات. والآن، مع التصميمات الثورية الجديدة، يمكن أن تدوم لعدة سنوات.

نجح الباحثون في معاهد هيفي للعلوم الفيزيائية في الصين في إطالة عمر شعلة البلازما من بضع مئات من الساعات إلى عدة سنوات. ومن خلال القيام بذلك، يُزعم أن الفريق قد حقق أطول شعلة بلازما في العالم، حسبما جاء في بيان صحفي.

شعلة البلازما هي جهاز يولد تدفقًا مستمرًا للبلازما، وهي الحالة الرابعة للمادة. في هذه الحالة، تكون المادة شديدة الحرارة، ويتم انتزاع الإلكترونات من المادة، مما يؤدي إلى تكوين غاز متأين.

يمكن استخدام هذا الغاز لقطع المواد الموصلة للكهرباء بدقة، وبالتالي يمكن استخدامه في التطبيقات الصناعية.

تُستخدم عادةً الغازات الخاملة مثل الهيليوم والنيون والأرجون في مشاعل البلازما. يعتبر الأرجون الممزوج بالهيدروجين هو خليط الغاز الأكثر شيوعًا في الصناعة نظرًا لأنه فعال من حيث التكلفة وينتج اللهب الأكثر سخونة وأوضح القطع.

كيف تعمل شعلة البلازما؟

بالنسبة لعملية القطع، تشكل شعلة البلازما قوسًا مع المادة المراد قطعها. هذا القوس مقيد بفوهة نحاسية ذات تجويف ناعم.

يسهل المخرج الدقيق زيادة درجة حرارة وسرعة البلازما المنبعثة من الشعلة. يمكن أن تصل درجة حرارة شعلة البلازما إلى 36000 درجة فهرنهايت (20000 درجة مئوية).

يساعد تدفق شعلة البلازما أيضًا على إزالة المادة المنصهرة من السطح. على عكس القطع باستخدام الأكسجين، فإن القطع بالبلازما لا يؤدي إلى أكسدة المعدن قيد المعالجة. ولذلك، يمكن استخدامه عبر مجموعة واسعة من المواد، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والحديد الزهر والألمنيوم والسبائك غير الحديدية.

بالإضافة إلى القطع، يتم استخدام هذا النهج أيضًا في مجالات أخرى، مثل المعادن منخفضة الكربون، وإعداد المواد الكربونية، والمعالجة الكروية للمسحوق.

في كل هذه التطبيقات، ينضب الكاثود ويحتاج إلى التجديد. وهذا يحد من عمر الشعلة مع زيادة تكاليف الصيانة المرتبطة بالمعدات.

حل مستمر بسيط

توصل فريق بحث بقيادة تشاو بنغ، الأستاذ في معاهد العلوم الفيزيائية في خفي، إلى حل بسيط وفعال لمشكلة استنفاد الكاثود.

وقد أدى العمل الذي تم إنجازه تحت رعاية الأكاديمية الصينية للعلوم إلى تطوير نظام تغذية مستمر للكاثود الذي يمكنه تجديد الكاثود القديم والمهترئ بسرعة دون مقاطعة شعلة البلازما.

التصميم مبتكر لأنه لا يساعد في التغلب على عقبة واحدة فحسب، بل على العديد من العقبات والعقبات المرتبطة باستخدام مشاعل البلازما.

وقال لي جون، كبير المهندسين في معهد هيفي، والذي شارك في العمل: "لقد تغلب التصميم على خمس عقبات رئيسية، بما في ذلك التوصيل، والتوصيل الحراري، والختم، وتبريد الماء، وآلية الدفع المستمر".

تعمل مشاعل البلازما التقليدية عادة لمدة 160 ساعة. ومع ذلك، مع تغذية الكاثود بشكل مستمر، فإن هذا هو أقل ما يمكن أن تفعله شعلة البلازما الجديدة. ومن خلال ابتكارهم، سمح الفريق لمشاعل البلازما بالعمل لفترات طويلة، وبالتالي تقليل وقت التوقف عن العمل وتكاليف الصيانة.

"تم تمديد وقت تشغيل غاز شعلة البلازما من عدة أيام إلى عدة سنوات"، وفقًا لـ CAS.

وقال البروفيسور تشاو في بيان صحفي: "لقد صنعنا شعلة البلازما الأطول عمرًا في العالم".

سيؤدي ذلك إلى تحسين كفاءة العملية ويؤدي إلى تطوير المزيد من التطبيقات الصناعية لشعلة البلازما.