كان من المفترض أن تكون طاقة الاندماج النووي بمثابة حلم يتحقق. بمجرد أن اكتشفنا أنه لا يمكنك تحطيم القليل الذرات معًا لتكوين ذرات أكبر وإطلاق كمية صغيرة من الطاقة في هذه العملية، أدرك العلماء في جميع أنحاء العالم الآثار المترتبة على هذا الجزء الجديد من المعرفة الفيزيائية. أراد البعض تحويلها إلى أسلحة، لكن البعض الآخر أراد تطويرها إلى مصدر نظيف وفعال ولا ينضب من الطاقة الكهربائية.
لكن اتضح أن قوة الاندماج النووي… صعبة. صعب جدا. معقدة حقا. مليئة بالمزالق والفخاخ غير المتوقعة. لقد كنا نحاول بناء مولدات الاندماج النووي لمدة ثلاثة أرباع قرن من الزمان، وقد حققنا الكثير من التقدم – تقدم هائل ورائد وموسع للأفق. لكننا لم نصل إلى هناك بعد. لقد كانت قوة الاندماج واحدة من تلك الأشياء التي كانت “على بعد 20 عامًا فقط” منذ حوالي 50 عامًا حتى الآن.
التحدي الأساسي هو أنه على الرغم من أن تحقيق الاندماج النووي أمر بسيط نسبيًا – فقد فعلنا ذلك طوال الوقت باستخدام أسلحة نووية حرارية – إلا أنه من الأصعب بكثير جعل التفاعل بطيئًا ومنضبطًا أثناء استخلاص الطاقة المفيدة منه.
متعلق ب: إن “الاختراق” في مفاعل الاندماج النووي أمر مهم، لكنه بعيد عن أن يكون مفيدًا
في العصر الحديث، هناك طريقتان رئيسيتان للمحاولة المفيدة الاندماج النووي قوة. يعتمد أحدهما على عملية تسمى الحبس بالقصور الذاتي، حيث يتم إطلاق مجموعة من أشعة الليزر على هدف صغير وجعله ينفجر، مما يؤدي إلى تفاعل اندماجي قصير. في ديسمبر 2022، تصدر مرفق الإشعال الوطني (NIF) التابع لوزارة الطاقة عناوين الأخبار باستخدام هذه الطريقة لتحقيق “التعادل“، حيث يتم إطلاق المزيد من الطاقة من الوقود أكثر مما دخل فيه.
ويعتمد النهج الآخر على الحبس المغناطيسي، حيث تضغط المجالات المغناطيسية القوية على البلازما حتى تبدأ في الاندماج. لقد قطعت التجارب هنا شوطا طويلا، لكنها واجهت صراعات مستمرة لضمان بقاء البلازما مستقرة، وهو أمر ضروري لتفاعل اندماجي ثابت. أحدث نسخة، والتي تسمى ITER، قيد الإنشاء حاليًا من قبل اتحاد أبحاث دولي، والذي يأمل أن يكون ITER، عند الانتهاء منه، أول جهاز حجز مغناطيسي يحقق التعادل.
لكن منشأة NIF ليست مصممة لتوليد الكهرباء، وليس من الواضح كيفية تحويل عمليتها إلى محطة للطاقة. ورغم كل قوته، فقد أنتج ما يعادل خمسة سنتات من الكهرباء من خلال الاندماج. علاوة على ذلك، فإن كلمة “التعادل” لها معنى تقني مخيب للآمال إلى حد ما. نعم، أطلق الوقود طاقة أكثر مما تم امتصاصه، لكن أقل من 1% فقط من طاقة الجهاز بأكمله وصلت إلى الوقود في المقام الأول. أما بالنسبة للمفاعل ITER، فالمنشأة غارقة بشكل يائس سوء الإدارة وتجاوز التكاليف، وهي ليست مصممة حتى لتوليد الكهرباء بنفسها.
متى ستحدث قوة الاندماج أخيرًا؟
لا أستطيع أن أقول على وجه اليقين متى، إن أمكن، سنحقق طاقة اندماجية مستدامة. ولكن هذه هي احتمالاتي، التي تم بناؤها بشكل غير علمي تمامًا: فرصة بنسبة 10% في العشرين عامًا القادمة، وفرصة بنسبة 50% في القرن القادم، وفرصة بنسبة 30% خلال المائة عام القادمة بعد ذلك، وفرصة بنسبة 10% لعدم حدوث ذلك أبدًا. .
من أين أحصل على هذه الأرقام؟ إن قوة الاندماج هي ما أحب أن أسميه تحدي الأجيال أو القرن. لقد حققت البشرية هذا النوع من المشاريع من قبل: مشاريع الري الضخمة في فجر التاريخ البشري، وبناء المعابد والمدن الضخمة، وتطوير الطاقة البخارية، والسكك الحديدية، والكاتدرائيات وغيرها.
عادة، تتطلب هذه الأنواع من المشاريع المشاركة على مدى أجيال متعددة. في بعض الأحيان يمكننا تسريع تقدمنا وإكمالها في فترة زمنية قصيرة عندما نستثمر فيها كميات هائلة من الموارد ونصبح محظوظين في الوقت نفسه بوجود الأشخاص المناسبين والقيادة والموهبة والمعرفة. لقد رأينا هذا يحدث مؤخرًا نسبيًا، مع مشروع مانهاتن و مبادرات القمر.
قصص ذات الصلة:
—اختراق الاندماج النووي: ماذا يعني لاستكشاف الفضاء؟
– أعاد الفيزيائيون للتو كتابة قاعدة أساسية لمفاعلات الاندماج النووي التي يمكن أن تطلق العنان لضعف الطاقة
—تجربة الاندماج تحطم الرقم القياسي لتوليد الطاقة، وتأخذنا خطوة أقرب إلى مصدر جديد للطاقة
ولكن في منتصف القرن العشرين، عندما أتيحت لنا الفرصة لإنفاق ما يعادل جيلاً من الوقت والمال في اتجاه الأبحاث النووية، كان أمامنا الاختيار بين القنابل ومحطات الطاقة – واخترنا القنابل. لذا، عندما لم يتقدم خط أبحاث محطات الطاقة بالسرعة نفسها (لأنه لم يتم منحه استثمارًا على مستوى قرن من الزمان)، بدءًا من الخمسينيات، فقد تلاشت وتعثرت.
وهذا يعني أن أبحاث الاندماج قد أُنزلت إلى نفس الأولوية مثل معظم مجالات البحث الأخرى، مما يعني أن الأمر سيستغرق قرنًا تقريبًا حتى يؤتي ثماره. ولكن هذا على ما يرام. سنأخذ وقتنا في هذا، وسنقوم بالأمر بشكل صحيح، وسيكون الأمر يستحق ذلك.