طاقة الاندماج النووي

قد يصبح الاندماج المولد للطاقة حقيقة خلال 15 عاما

تأليف: اليكساندرو ميسو

ترجمة: إبراهيم عبدالله العلو

قد تصبح الطاقة النظيفة شبه المجانية واللا محدودة أمرا واقعيا خلال الخمسة عشر عاما القادمة

ربما يقف حلمنا بتوليد طاقة الاندماج النووي على أعتابنا بحسب مشروع مشترك بين معهد ماساتشوستس للتقانة وبحاثة من القطاع الخاص. وقد يغير هذا المشروع عند نجاحه الطريق ويولد الطاقة.

نحى هذا البرنامج نهجا مختلفا للمهمة بالمقارنة مع معظم الجهود السابقة. يسعى الفريق لاستخدام نوع جديد من الموصلات الفائقة المتحملة لدرجات الحرارة المرتفعة.

ويعتقد أن هذا الفارق سيجعل أول مفاعل اندماج مولد للطاقة في العالم حقيقة واقعة.

الاندماج هو دمج ذرتين في ذرة أثقل أما العملية المعاكسة المسماة الانشطار فهي ما يحدث في القنبلة النووية.

قد تولد تفاعلات الاندماج ، مثل ما يحدث في القنبلة النووية، كميات هائلة من الطاقة ويتم ذلك من خلال استخدام أخف ذرة الهيدروجين لإنتاج الهيليوم .

لا تكمن المشكلة الحالية الآن في مفاعلات الاندماج بعدم المقدرة على ضبط التفاعل. إذ استطعنا المحافظة على تفاعل اندماجي منذ التسعينات ولكن الصعوبة تكمن في الحفاظ على التفاعل الاندماجي والحصول على طاقة منه وهو ما تفعله النجوم منذ الأزل.

لا يستطيع المهندسون،بعكس النجم، الاعتماد على مجرد الكتلة وشد الجاذبية للحفاظ على تناسق كل شئ.

وبعكس النجم نحتاج لوصول المادة المتفاعلة،البلازما، إلى درجات حرارة أعلى من حرارة قلب النجوم ولذلك نستخدم حقولا مغناطيسية ضخمة لاحتواء البلازما ناهيك عن احتراقها عبر المفاعل كالحمم عبر الزبدة.

يتطلب توليد هذه الحقول المغناطيسية وكافة منافذ الطاقة الأخرى اللازمة لعمل المفاعل حاليا طاقة تجعل الاندماج سلبي الطاقة: أي أننا نستهلك طاقة أكبر من تلك التي نولدها.

ولكن ذلك لم يبعد أنظار البحاثة عن الجائزة. وإذا تمكنا من الحفاظ على تفاعل إندماج كتلك التفاعلات الجارية داخل النجم فسوف يعني ذلك طاقة أكبر ونظيفة و شبه مجانية تفيض عن حاجتنا.

يقول بوب ممجارد رئيس مجلس إدارة شركة كومنولث فيوشن سيستمز”نسعى لبناء محطة توليد طاقة في الوقت الملائم لمقارعة التغير المناخي. نحن نمتلك المعرفة العلمية والسرعة والدرجة اللازمة لوضع مفاعل اندماجي قيد العمل خال من الكربون خلال 15 عام.”

استطاع السيد ممجارد جمع 50 مليون دولار دعما لجهود هذه الأبحاث من شركة الطاقة الايطالية ايني على أمل دفع هذه التقانة قدما.

يعتبر الإطار الزمني الملائم اليوم للاندماج المنظور 30 عاما ولكن فريق البحث يأمل باختصار الوقت إلى النصف إذا تمكنوا من استخدام المواد الفائقة الموصلية لإنتاج المغانط الهائلة القوة اللازمة للمفاعل.

سوف تستخدم المادة الجديدة المسماة اختصارا YBCO من اليتريوم والباريوم واكسيد النحاس لتغليف الشريط الفولاذي وتصنع مغانط أصغر ولكنها أكثر قوة من المغانط المتوفرة حاليا.

وسوف يخفف ذلك من كمية الطاقة اللازمة لابتداء التفاعل والحفاظ عليه. وكقاعدة عامة كلما زادت قوة الحقل المغناطيسي كلما زادت امكانية حشر البلازما مما يجعلها أكثر قدرة على توليد اندماج مستقر.

تهدف هذه التجربة المعروفة باسم سبارك Sparc لاستخدام هذه المغانط لتصنيع مفاعل أصغر حجما يقارب 1/65 من حجم مشروع المفاعل الحراري النووي التجريبي الدولي ITER الذي يشيد حاليا في فرنسا. ويقدر الناتج الصافي بضعف الطاقة المدخلة في النظام. ولشرح ذلك بصورة أبسط سوف يوفر هذا المفاعل الصغير نسبيا 100 ميغاواط من الحرارة التي ستكون كافية عند تحويلها إلى طاقة لتلبية احتياجات مدينة صغيرة إلى متوسطة الحجم.

ومن مزايا طاقة الاندماج ،على نقيض الوقود الأحفوري والنووي،استخدامها لوقود لا ينفذ- الهيدروجين. ولا تطلق أية غازات دفيئة خلال العملية كما أن الاندماج لا يخلف أية نفايات مشعة.

المصدر:

ZME SCIENCE

March 12, 2018

Energy-positive fusion could be available within the next 15 years

By: ALEXANDRU MICU