اختراق كبير في طاقة الاندماج النووي

 يقول علماء أوروبيون إنهم حققوا تقدمًا كبيرًا في سعيهم لتطوير اندماج نووي عملي - عملية الطاقة التي تزود النجوم بالطاقة.

حطم مختبر JET ومقره المملكة المتحدة الرقم القياسي العالمي الخاص به فيما يتعلق بكمية الطاقة التي يمكنه استخراجها عن طريق الضغط معًا على شكلين من الهيدروجين.

إذا كان من الممكن إعادة إنشاء الاندماج النووي بنجاح على الأرض ، فإنه يحمل إمكانات إمدادات غير محدودة تقريبًا من الطاقة منخفضة الكربون ومنخفضة الإشعاع.

أنتجت التجارب 59 ميغا جول من الطاقة خلال خمس ثوان (11 ميغاواط من الطاقة).

هذا هو أكثر من ضعف ما تم تحقيقه في اختبارات مماثلة في عام 1997.

إنه ليس ناتجًا هائلاً من الطاقة - يكفي فقط لغلي حوالي 60 غلاية من الماء. لكن الأهمية تكمن في أنه يثبت صحة خيارات التصميم التي تم إجراؤها لمفاعل اندماج أكبر يتم بناؤه الآن في فرنسا.

قال الدكتور جو ميلنيس ، رئيس العمليات في معمل المفاعل: "إن تجارب JET تضعنا خطوة أقرب إلى قوة الاندماج". "لقد أثبتنا أنه يمكننا إنشاء نجمة صغيرة داخل أجهزتنا والاحتفاظ بها لمدة خمس ثوانٍ والحصول على أداء عالٍ ، وهو ما يأخذنا حقًا إلى عالم جديد."

يتم دعم منشأة ITER في جنوب فرنسا من قبل كونسورتيوم من حكومات العالم ، بما في ذلك من الدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة والصين وروسيا. ومن المتوقع أن تكون الخطوة الأخيرة في إثبات أن الاندماج النووي يمكن أن يصبح مزودًا موثوقًا للطاقة في النصف الثاني من هذا القرن.

لن ينتج عن تشغيل محطات توليد الطاقة في المستقبل على أساس الاندماج أي غازات دفيئة ولن ينتج سوى كميات صغيرة جدًا من النفايات المشعة قصيرة العمر.

قال البروفيسور إيان تشابمان ، الرئيس التنفيذي لشركة JET ، "هذه التجارب التي أكملناها للتو كان لابد أن تنجح". "إذا لم يفعلوا ذلك ، فلدينا مخاوف حقيقية بشأن ما إذا كان بإمكان ITER تحقيق أهدافه.

وقال لبي بي سي نيوز: "كانت هذه مخاطر كبيرة وحقيقة أننا حققنا ما فعلناه كانت بسبب تألق الناس وثقتهم في المسعى العلمي".

يعمل الاندماج على مبدأ أنه يمكن إطلاق الطاقة عن طريق إجبار النوى الذرية معًا بدلاً من تقسيمها ، كما في حالة تفاعلات الانشطار التي تحرك محطات الطاقة النووية الحالية.

في قلب الشمس ، تسمح ضغوط الجاذبية الهائلة بحدوث ذلك عند درجات حرارة تبلغ حوالي 10 مليون درجة مئوية. في ظل الضغوط الأقل بكثير الممكنة على الأرض ، يجب أن تكون درجات الحرارة لإنتاج الاندماج أعلى بكثير - أعلى من 100 مليون درجة مئوية.

لا توجد مواد يمكنها تحمل التلامس المباشر مع هذه الحرارة. لذلك ، لتحقيق الاندماج في المختبر ، ابتكر العلماء حلًا يتم فيه الاحتفاظ بغاز فائق التسخين ، أو بلازما ، داخل مجال مغناطيسي على شكل كعكة دائرية.

كانت الحلقة الأوروبية المشتركة (JET) ، الموجودة في كولهام في أوكسفوردشاير ، رائدة في نهج الاندماج هذا منذ ما يقرب من 40 عامًا. وعلى مدى السنوات العشر الماضية ، تم تكوينه ليكرر إعداد ITER المتوقع.

يعد إعلان الاندماج خبرًا رائعًا ولكن للأسف لن يساعد في معركتنا لتقليل آثار تغير المناخ.

هناك قدر كبير من عدم اليقين بشأن متى ستكون طاقة الاندماج جاهزة للتسويق. أحد التقديرات يقترح ربما 20 سنة. عندئذٍ سيحتاج الاندماج إلى التوسع ، الأمر الذي قد يعني تأخيرًا ربما لعقود قليلة أخرى.

وهنا تكمن المشكلة: الحاجة ملحة لطاقة خالية من الكربون - وقد تعهدت الحكومة بأن تكون جميع الكهرباء في المملكة المتحدة صفرية بحلول عام 2035. وهذا يعني الطاقة النووية والمتجددة وتخزين الطاقة.

على حد تعبير زميلي جون آموس: "الاندماج ليس حلاً للوصول بنا إلى صافي صفر 2050. هذا هو الحل لقوة المجتمع في النصف الثاني من هذا القرن."

عرض الخط الرمادي

سيكون "الوقود" المفضل للمختبر الفرنسي لصنع البلازما مزيجًا من شكلين ، أو نظيرين ، من الهيدروجين يسمى الديوتيريوم والتريتيوم.

طُلب من JET إظهار بطانة للسفينة الحلقية التي تبلغ مساحتها 80 مترًا مكعبًا والتي تحيط بالمجال المغناطيسي الذي سيعمل بكفاءة مع هذه النظائر.

لتجاربها التي حطمت الرقم القياسي في عام 1997 ، استخدمت JET الكربون ، لكن الكربون يمتص التريتيوم ، وهو مادة مشعة. لذلك بالنسبة لآخر الاختبارات ، تم بناء جدران جديدة للسفينة من معادن البريليوم والتنغستن. هذه أقل امتصاصًا بمقدار 10 مرات.

بعد ذلك ، اضطر فريق العلوم JET إلى ضبط البلازما الخاصة بهم للعمل بفعالية في هذه البيئة الجديدة.

علق الدكتور آرثر توريل ، مؤلف كتاب The Star Builders: Nuclear Fusion and The Race To Power The Planet: "هذه نتيجة مذهلة لأنهم تمكنوا من إظهار أكبر قدر من الطاقة الناتجة من تفاعلات الاندماج لأي جهاز في التاريخ".

"إنها علامة فارقة لأنهم أظهروا استقرارًا للبلازما خلال خمس ثوان. هذا لا يبدو طويلًا جدًا ، ولكن على مقياس زمني نووي ، إنه وقت طويل جدًا جدًا بالفعل. ومن السهل جدًا بعد ذلك الانتقال من خمس ثوانٍ إلى خمس ثوانٍ. دقائق أو خمس ساعات أو حتى أكثر ".