Harry Goldstein

في ظل التحديات التي يواجهها سكان الأرض والتي قد تجعل الفترة الحالية من أصعب الفترات على الإطلاق، يوجد نغمة تفاؤلية تشبه نار بروميثيوس. فعلى الرغم من أن الطاقة غير المحدودة التي تنبعث من الاندماج النووي قد لا تكون متاحة حاليًا، إلا أنها على الأقل قريبة بما فيه الكفاية لتصل إلى مسامعنا.

في ديسمبر الماضي، تحققت أخيرًا تقدم مهم في مرافق التوليد الوطنية بمعمل لورانس ليفرمور الوطني، حيث تمكنوا من دفع نظائر الهيدروجين الديوتيريوم والتريتيوم للخضوع لتفاعل الاندماج النووي الذاتي المستدام. على الرغم من أن هذا التقدم لا يمثل اختراقًا، فإنه كان تطورًا مشجعًا. استخدم مفاعل NIF 192 ليزرًا فوق بنفسجية لتنشيط التفاعل، ومع أن الطاقة التي استهلكت كانت ضخمة، فإن هذا الإنجاز يعتبر نقطة انطلاق هامة. ومع ذلك، لا يزال الاندماج بالحبس بواسطة الليزر لا يوفر طريقًا عمليًا حاليًا لإنتاج الكهرباء على نطاق تجاري. من النجاحات والإخفاقات التي شهدها مفاعل NIF، يمكن استخلاص دروس هامة.

هناك أيضًا الكثير لاستخلاصه من مشروع إيتر، أكبر تجربة اندماج نووي في العالم، الذي يبنى حاليًا في جنوب فرنسا. منذ عام 1985، جمع المشروع 35 دولة وآلافًا من العلماء والمهندسين. ستتم تنفيذ تجارب الاندماج باستخدام مفاعل إيتر من خلال تقنية الحبس المغناطيسي داخل جهاز يسمى توكاماك. يتكون هذا الجهاز من حلقة مغناطيسية، حيث تستخدم المغناطيسات فائقة التوصيل للحفاظ على اندماج أنوية الهيدروجين.

لكن وإن نجح إيتر في تمكين اندماج نووي مستمر، فلن يستطيع استغلال الطاقة المنتجة. وسيتم تحقيق هذه الخطوة الهندسية الحاسمة على يد مجموعة أخرى. إحدى الفرق المرشحة لتسويق طاقة الاندماج هي شركة كومنولث لأنظمة الاندماج في ديفينز ماساتشوستس، حيث قام ستة من مؤسسيها ببحوث في إيتر. ويسلط توم كلاينز الضوء في مقاله “قصة الأشرطة” على مشروع سبارك التابع لـCFS لخلق نوع جديد من مفاعلات الاندماج التجاري الصغيرة والمستدامة.

يعتمد تصميم CFS المبتكر إلى شرائط التوصيل فائقة الحرارة الممتدة على آلاف الكيلومترات، والتي تسهم بشكل مدهش في توفير المجالات المغناطيسية القوية المطلوبة لحبس بلازما المفاعل المسخن للغاية. وحسب توضيحات كلاينز، سيشمل الخليفة المخطط لـ”سبارك، الذي يُعرف باسم “أرك”، طبقة من الملح المنصهر الذي سيمتص النيوترونات المشعة ويستخدمها لتسخين الماء وتوليد البخار لتشغيل التوربينات. وعلاوة على ذلك، يلعب الملح المنصهر دورًا حاسمًا في إنتاج التريتيوم، وهو وقود نادر وضروري لعملية الاندماج بالحبس المغناطيسي.

ووفقًا لـ”مايكل كوزيول”، المحرر المشارك الذي يتابع شؤون الطاقة النووية في مجلة سبكترم، فإن التريتيوم لا يتكون بشكل طبيعي بشكل عام. وأوضح “كوزيول” أن استخدام إيتر وحده سيستهلك كميات كبيرة من مخزونات التريتيوم في العالم. لذلك، أحد التحديات التي يجب على CFS وشركات الطاقة النووية المتقدمة في مجال الاندماج مواجهتها هي: من أين ستحصل على توريد مستدام للتريتيوم للحفاظ على استمرار التفاعل؟ ووفقًا لـ”كوزيول”، يمكن أن يكون الحصول على التريتيوم كناتج ثانوي لعملية الاندماج، وبالتالي فإن إيجاد طرق لاستيعاب التريتيوم المنتج داخل المفاعل باستخدام طبقات تربيد أو أساليب أخرى سيكون تحديًا هائلاً يجب تجاوزه في السنوات المقبلة.

هناك شركتان أخريان تسعيان للتنافس مع CFS وهما زاب إنيرجي وهيليون إنيرجي، وتمتلك كلتاهما مرافق في إيفيريت، واشنطن. ووفقًا لــ”مارك هاريس”، المحرر المشارك الذي نشر مقالًا بعنوان “مرحبًا بكم في مدينة الاندماج، الولايات المتحدة”، يعكس هذا الظهور للشركات الناشئة ثقة جديدة في أن توليد الطاقة من الاندماج أصبح تحديًا هندسيًا يمكن التغلب عليه، بدلاً من أن يكون لغزًا علميًا لا يمكن حله بشكل دائم. هذا التحدي يتطلب جهودًا مستمرة ومكثفة. ومن خلال تمويل الحكومات بمليارات الدولارات واستثمارات القطاع الخاص والأبحاث الضخمة التي تدعم هذه الشركات، هناك أمل حقيقي في أننا قد نرى في السنوات القليلة المقبلة التقنيات اللازمة للمساعدة في الانتقال بالعالم بعيدًا عن الوقود الأحفوري، وقد يتم ذلك بوتيرة تعكس الاحتباس الحراري المتصاعد.

المصدر: Ieee Spectrum

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات