لطالما اعتبرت قوة الاندماج الكأس المقدسة للطاقة البديلة. طاقة نظيفة وفيرة ، تم إنشاؤها من خلال عملية الاكتفاء الذاتي حيث يتم دمج النوى الذرية في درجات حرارة عالية للغاية. كان تحقيق هذا هو هدف الباحثين والفيزيائيين الذريين لأكثر من نصف قرن ، لكن التقدم كان بطيئًا. في حين أن العلم الكامن وراء قوة الانصهار صلب ، فإن العملية لم تكن عملية تمامًا.
باختصار ، لا يمكن اعتبار الاندماج شكلاً قابلاً للتطبيق من الطاقة إلا إذا كانت كمية الطاقة المستخدمة لبدء التفاعل أقل من الطاقة المنتجة. لحسن الحظ ، في السنوات الأخيرة ، تم اتخاذ عدد من الخطوات الإيجابية لتحقيق هذا الهدف. يأتي أحدثها من الصين ، حيث أفاد باحثون في Tokamak التجريبية فائقة التوصيل المتقدمة (EAST) مؤخرًا أنهم حققوا معلمًا في الاندماج.
تم اقتراح العديد من مفاهيم الاندماج المختلفة واختبارها على مر السنين. حاليا ، التصميمان الأكثر شعبية هما نهج الحبس بالقصور الذاتي ، ومفاعل توكاماك. في الحالة الأولى ، يتم استخدام أشعة الليزر لدمج حبيبات وقود الديوتريوم لتكوين تفاعل اندماج. في الأخير ، تتضمن العملية غرفة حبس على شكل حيدية تستخدم المجالات المغناطيسية والتيار الداخلي لحصر البلازما عالية الطاقة.
باستخدام توكاماك الذي يحتوي على ثلاث ميزات مميزة - مقطع عرضي غير دائري ، مغناطيس فائق التوصيل بالكامل ، ومكونات تواجه البلازما المبردة بالمياه (PFCs) - أعلن العلماء في منشأة EAST الأسبوع الماضي أنهم قادرون على إنتاج غاز الهيدروجين الذي كان ثلاث مرات أكثر سخونة من قلب الشمس (حوالي 50 مليون درجة مئوية ؛ 90 مليون درجة فهرنهايت) ، وتمكنوا من الحفاظ على درجة الحرارة هذه لمدة 102 ثانية.
هذا ليس إنجازًا صغيرًا ، حيث أن الحبس ودرجات الحرارة المستدامة ضرورية لإنشاء قوة الانصهار. بمجرد البدء ، تحتاج مفاعلات الاندماج إلى الحفاظ على استمرار التفاعل لفترة طويلة من الزمن ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن كمية الطاقة المطلوبة لبدء تشغيله كبيرة. ولكن بطبيعة الحال ، فإن الحفاظ على مثل هذه البلازما عالية الطاقة وحصرها أمر صعب للغاية ، ومن المحتمل أن يكون خطرًا.
كونها قادرة على الحفاظ على البلازما عالية الطاقة لأكثر من دقيقة ونصف يضع منشأة EAST ، التي تعد جزءًا من معهد العلوم الفيزيائية في Hefei في Jiangshu ، خطوة إلى الأمام في سباق الاندماج العالمي. من خلال إعادة خلق الظروف المستقرة التي يحدث فيها الاندماج بشكل طبيعي - أي داخل الشمس - يمكن للبشرية أن تكون خطوة أقرب إلى حلم الطاقة النظيفة وغير المحدودة فعليًا.
ولكن بالطبع ، هناك بعض الشك حول هذا الادعاء. حتى الآن ، لم يكن هناك سوى الإعلان الصادر عن معهد العلوم الفيزيائية للمضي قدما. وإلى أن يتم تقديم نتائج مراجعة النظراء ، ستظل المطالبة غير مؤكدة. ومع ذلك ، إذا تم تأكيد نتائجها ، فهذا يعني أنه من المحتمل أن تكون هناك بعض المنافسة لمعرفة من يمكنه الحصول على نتائج جيدة على نحو متزايد. وقد تكون هذه المنافسة موجودة بالفعل!
قبل أيام قليلة من إعلان منشأة EAST عن هذا الإنجاز ، أعلن باحثون في معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) في ألمانيا عن إعلانهم الخاص. هنا ، ادعى الباحثون أن Stellarator Wendelstein 7-X (W7X) - أكبر مفاعل اندماج من نوعه - نجح في إنتاج واستدامة بلازما الهيدروجين لأول مرة.
على غرار توكاماك ، يستخدم stellerator حلقات ملتوية ومغناطيس خارجي لحصر البلازما. كواحد من أفضل الأمثلة المعروفة عن النجم ، تمكن Wendelstein 7-X من تسخين غاز الهيدروجين إلى درجة حرارة 80 مليون درجة مئوية ، والحفاظ على سحابة البلازما لمدة ربع ثانية. باختصار ، حققوا رد فعل أنتج طاقة أكبر ، ولكن لوقت أقل بكثير.
في السنوات القادمة ، من المتوقع ظهور المزيد من الأخبار على جبهة الاندماج حيث يتم تشغيل مشاريع مثل المفاعل التجريبي الحراري النووي الدولي (ITER) عبر الإنترنت. تقع في جنوب فرنسا ، وستستخدم ITER أكبر مفاعل توكاماك التجريبي في العالم وستكون أكبر تجربة في الاندماج حتى الآن. أشارت منشأة EAST إلى أنها تعتزم المشاركة مباشرة في ITER وستقدم خبرتها وخبرتها.
على الرغم من أننا ما زلنا بعيدين لسنوات عديدة عن مفاعلات الاندماج التي تحل جميع مخاوفنا المتعلقة بالطاقة ، فمن الجيد أن نعرف أننا نتخذ الخطوات المناسبة لتحقيق ذلك. من تعرف؟ في يوم من الأيام ، قد ينظر أطفالنا (أو أحفادنا) إلى الوراء في أوائل القرن الحادي والعشرين على أنه "عصر ما قبل الاندماج" ويتساءلون كيف تمكنا من تجاوز الأمر!
