خبر مثير: باحثون يُصممون مفاعل اندماج بسيط سيكون قيد التشغيل خلال عشر سنوات من الآن!

كان العلماء على مدى عقود يحاولون إيجاد طريقة ما لتسخير الاندماج النووي- التفاعل الذي يولد الطاقة الهائلة داخل النجوم – بسبب قدرته على إنتاج طاقة غير محدودة تقريبا باستخدام القليل من مياه البحر، ودون انبعاث الغازات المسببة للاحتباس الحراري. لكن على الرغم من وجود العديد من التصاميم الموعودة، فإن إيجاد طريقة تجارية لإنتاج مثل هذا المفاعل هو تحدٍّ أكبر مما يُتصوّر. بل إن العلماء يعتبرون الأمر عبارة عن نُكتة عندما يتحدثون عن محطات توليد الطاقة باستخدام الاندماج النووي في غضون 30 عاما، بل ويعتقد البعض أنها ستظل نكتة دائما.

لكن الأمر لا يقتصر على تأكيدات باحثي الـMIT ووعدهم بأرخص وأصغرمن المفاعلات الحالية، بل إن الآمال في مفاعلات اندماج نووي تجارية يمكن أن تصبح حقيقة واقعة في حياتنا، فالفريق البحثي يؤكد أن أجهزة مماثلة في الحجم والتعقيد يمكن بناؤها في غضون خمسة سنوات فقط!

«طاقة الاندماج ستكون هي أكبر مصدر لإنتاج الكهرباء على الأرض في القرن الـ22. لكننا بحاجة إليها في وقت أقرب بكثير من ذلك لتجنب الارتفاع الكارثي بدرجة حرارة الارض» كما يقول الخبير في الاندماج النووي ديفيد كينغام David Kingham من المملكة المتحدة، والذي لم يكن مشاركا في فريق البحث. ويؤكد كينغام أن دراسة الباحثين في MIT تُظهر وسيلة أسرع لإحراز تقدم كبير.

لتوضيح التفاعل الاندماجي ببساطة: يعتمد الاندماج النووي على دمج ذرتي هيدروجين معا في درجات حرارة عالية جدا لإنتاج كميات هائلة من الطاقة. وهذا يختلف عن الانشطار النووي المستخدم في محطات الطاقة النووية العاملة حاليا، حيث يقوم العلماء بشطر الذرات لتوليد الكهرباء، فتلك العملية أقل استقرارا وتُنتج كميات كبيرة من النفايات النووية.

لماذا لا يتم إذن إنتاج طاقة نظيفة بالاعتماد على الاندماج النووي؟ الجواب: لأن تفاعلات الاندماج النووي لذرات الهيدروجين تحتاج إلى بيئة حارة تُقدّر بمئات الملايين من الدرجات المئوية، والحفاظ على هذا المعدل من الحرارة العالية في مكان واحد، ولفترة طويلة بما فيه الكفاية لذرات «الفتيل» من الهيدروجين لبدء التفاعل. وهو أمر أصعب كثيرا مما يبدو على الورق!

المفاعلات الحالية لتفاعلات الاندماج تستخدم تصميما يُسمى tokomak لاحتواء البلازما، وهذا يعتمد على جهاز على شكل إطار لإنشاء حقل مغناطيسي قوي. المفاعل الجديد لمعهد ماساتشوستش للتكنولوجيا يُسمي Arc، والذي يعمل بنفس الطريقة تماما. الاختلاف هو استخدامهم لموصلات فائقة متوفرة تجاريا لإنشاء ملفات تنتج حقولا مغناطيسية أقوى بكثير من السابق.

وهذا يعني أنها تحتوي على المزيد من البلازما في مساحة أصغر بكثير مما يُعتقد سابقا، وهذا يزيد من طاقة مفاعل الانصهار بأكثر من 10 مرات من مفاعلات tokomak. ويقول الدكتور براندون سوربوم Brandon Sorbom – أحد المشاركين في البحث -: «أن المجال المغناطيسي الأعلى يسمح لك بأداء أعلى من السابق بكثير.»

في فرنسا، يُبنى مفاعل اندماج يُدعى ITER، وهذا بلغت تكلفته 40 مليار دولار. أما المفاعل الجديد لفريق MIT فلم يُصرحوا بثمنه، ولكنهم يدّعون أن «تكلفته ستكون جزءا صغيرا من تكلفة المفاعل الفرنسي».

ما سيكون مثيرا للإعجاب بمفاعل ARC، أنه سيكون نظريا قادرا على إنتاج ثلاثة أضعاف الطاقة المستخدمة في تشغيله. ورغم أن هذا لا يبدو كثيرا من الطاقة، إلا أنه سيكون المفاعل الاندماجي الأول لتوليد أكبر كمية ممكنة من الطاقة في المفاعلات الاندماجية المقترحة.

بطبيعة الحال، فإن التصميم الجديد لمفاعل ARC، والذي نشر في Fusion Engineering and Design، ما زال في مرحلة النماذج الحاسوبية، ولم يتم وضعه موضع التنفيذ الفعلي للآن.

يقول لأحد المشاركين في البحث: «إن استخدام حقول مغناطيسية أعلى يمكن أن ينتج مفاعلات أصغر بكثير وأرخص سعرا وأسرع في عملية البناء. الخطوة التالية ستكون صقل التصميم والعمل على المزيد من التفاصيل الهندسية.»