ستعمل الولايات المتحدة مع الحكومات الأخرى لتسريع الجهود الرامية إلى جعل الاندماج النووي مصدرًا جديدًا للطاقة الخالية من الكربون، حسبما قال المبعوث الأمريكي للمناخ جون كيري قال يوم الثلاثاء، وهو الأحدث من بين العديد من الإعلانات الأمريكية التي صدرت الأسبوع الماضي والتي تهدف إلى مكافحة تغير المناخ.
يدمج الاندماج النووي ذرتي هيدروجين معًا لإنتاج ذرة هيليوم والكثير من الطاقة، والتي يمكن استخدامها لتشغيل السيارات وتدفئة وتبريد المنازل وأشياء أخرى غالبًا ما يتم تشغيلها حاليًا بالوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط والغاز. وهذا يجعل من الاندماج حلاً رئيسياً محتملاً لتغير المناخ، والذي يحدث بسبب حرق الوقود الأحفوري. ومع ذلك، لا يزال الاندماج النووي بعيدًا، في حين أن التقنيات النظيفة الأخرى مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية وغيرها قيد الاستخدام حاليًا ويمكن زيادتها.
“نحن نقترب أكثر من أي وقت مضى من واقع يعتمد على الاندماج النووي. وفي الوقت نفسه، نعم، هناك تحديات علمية وهندسية كبيرة». “سيكون التفكير المتأني والسياسة المدروسة أمرًا بالغ الأهمية للتغلب على هذا الأمر.”
لقد ظل الباحثون يحاولون منذ عقود الاستفادة من التفاعل الذي يغذي الشمس والنجوم الأخرى، وهو هدف بعيد المنال لأنه يتطلب درجات حرارة وضغوطًا عالية بحيث يتلاشى بسهولة.
ويريد كيري تسريع ذلك على أمل الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري إلى 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة فهرنهايت) منذ عصور ما قبل الصناعة، وهو المعيار الذي حدده المجتمع الدولي. وحث الدول على التعاون من أجل “تسخير قوة الفيزياء الأساسية والإبداع البشري في الاستجابة للأزمات”. وتحدد الاستراتيجية خمسة مجالات للشراكات الدولية: البحث، وسلسلة التوريد والأسواق المستقبلية، والتنظيم، وقضايا القوى العاملة والمشاركة العامة. تحدث كيري في منتدى الطاقة العالمي التابع للمجلس الأطلسي.
وأعلنت الولايات المتحدة والمملكة المتحدة في نوفمبر/تشرين الثاني عن شراكة لتسريع تطوير طاقة الاندماج النووي على مستوى العالم، كما أعلنت الولايات المتحدة في العام الماضي عن رؤيتها الخاصة للأبحاث اللازمة على مدى العقد. وفي جنوب فرنسا، تتعاون 35 دولة لإنشاء آلة تجريبية لتسخير طاقة الاندماج النووي، وهي المفاعل التجريبي النووي الحراري الدولي، لإثبات جدوى الاندماج كمصدر طاقة واسع النطاق وخالي من الكربون. وقد عانى هذا المشروع من التأخير وتجاوز التكاليف. وأعلنت اليابان وأوروبا يوم الجمعة أنهما ستطلقان أكبر مفاعل اندماجي في العالم.
وقال أندرو هولاند، الرئيس التنفيذي لرابطة صناعة الاندماج، إن الصين وروسيا شريكتان في ITER، وتتحرك الصين على وجه الخصوص بقوة لتعزيز أبحاث وتطوير الاندماج.
وقال “إننا نحاول بناء قوة عالمية للوصول إلى هناك قبل الصينيين حتى لا يهيمن الصينيون على تكنولوجيا جديدة أخرى”.
قبل مغادرته إلى دبي ارتدى كيري قبعة صلبة وقام بجولة شركة Commonwealth Fusion Systems في ديفينس، ماساتشوستس، هي شركة تتسابق لتصميم وبناء ونشر محطات توليد الطاقة الاندماجية.
حتى الآن، كانت كل الطاقة النووية تأتي من مفاعلات الانشطار النووي التي تنقسم فيها الذرات، وهي عملية تنتج الطاقة والنفايات المشعة. أطلقت الصناعة النووية العالمية مبادرة في مؤتمر الأمم المتحدة المعني بتغير المناخ (COP28) للدول للتعهد بزيادة هذا النوع من الطاقة النووية ثلاث مرات بحلول عام 2050. وقد وقعت أكثر من 20 دولة بالفعل على هذه المبادرة، بما في ذلك الولايات المتحدة والدولة المضيفة لمحادثات هذا العام، الإمارات العربية المتحدة.
لا يُنتج الاندماج النووي النفايات المشعة الناتجة عن الانشطار النووي. وفي سباق عالمي لجعله مصدرًا عمليًا وربما لا حدود له للطاقة، تم استثمار أكثر من 6 مليارات دولار حتى الآن، وفقًا لجمعية صناعة الاندماج. يوجد الآن أكثر من 40 شركة اندماج على مستوى العالم، وأكثر من 80% من استثماراتها في الولايات المتحدة. ظهرت ثلاث عشرة شركة في العام ونصف العام الماضيين فقط.
وجمعت شركة الكومنولث فيوجن سيستمز أكبر قدر من الأموال، أي أكثر من 2 مليار دولار، وفقًا للجمعية.
ومثل الجهود التي تبذلها 35 دولة، تحاول الكومنولث خلق اندماج داخل ما يسمى توكاماك. تستخدم الآلة التي على شكل كعكة الدونات مغناطيسات قوية لحصر البلازما وعزلها بحيث تكون ساخنة بدرجة كافية لحدوث تفاعل الاندماج وتبقى ساخنة لفترة أطول.
قبل عام، وفي إنجاز كبير استخدم تقنية مختلفة في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا، تمكن العلماء لأول مرة من هندسة تفاعل ينتج طاقة أكبر من تلك المستخدمة لإشعالها، وهو ما يسمى اكتساب الطاقة الصافي. تستخدم عمليتهم الليزر.
ينظر الفيزيائيون في جميع أنحاء العالم إلى الآلات التي على شكل كعكة الدونات على أنها أكثر أنواع أجهزة الاندماج المغناطيسي الواعدة.
لقد أصبح حجم Tokamaks أكبر للحصول على أداء أفضل. تأسست الكومنولث فيوجن في عام 2018 من قبل باحثين وطلاب من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومركز علوم البلازما والاندماج. باستخدام الاختراقات في تكنولوجيا المغناطيس فائق التوصيل جنبًا إلى جنب مع العلم من التوكاماك المدمج الخاص بهم، شرعت مجموعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في بناء مغناطيس يتحمل درجات الحرارة المرتفعة ويمكنه تحقيق مجالات مغناطيسية قوية حقًا، باستخدام القليل من الكهرباء.
وقال البروفيسور دينيس وايت، المؤسس المشارك للكومنولث الذي يقود مركز علوم البلازما والاندماج، إن أملهم هو بناء وحدة أصغر وأقل تكلفة بسرعة أكبر، لجعل الاندماج النووي قابلاً للتطبيق تجاريًا لأول مرة.
“إذا أصبح الاندماج النووي تنافسيًا اقتصاديًا، فسنكون قد حلنا مشكلة الطاقة للبشرية إلى الأبد، وإلى الأبد. قال في مقابلة: “يبدو الأمر وكأنك بالطبع تسعى وراء ذلك. إن الإكراه الناتج عن تغير المناخ وأمن الطاقة يعني أنه يبدو بالتأكيد أن هذا هو الوقت المناسب للقيام بدفعة كبيرة للوصول إلى هناك”.
تتعاون الشركة والجامعة بشكل وثيق. وفي عام 2021، قاموا بتشغيل مغناطيسهم الكهربائي فائق التوصيل وأظهروا مجالًا مغناطيسيًا قياسيًا، مما يجعله أقوى مغناطيس اندماجي من نوعه. قال وايت إنه عرف حينها أن الاندماج قد تغير إلى الأبد.
لكن على الرغم من هذه الضجة، فإن طاقة الاندماج النووي الموثوقة والرخيصة لا تزال حلما بعيد المنال، كما قال إدوين ليمان، مدير سلامة الطاقة النووية في اتحاد العلماء المعنيين في واشنطن. وقال إن الاندماج النووي أقل احتمالا بكثير من البدائل الأخرى أن يتم تسويقه تجاريا في إطار زمني يسمح له بالمساعدة في منع أسوأ آثار تغير المناخ. وقال ليمان إن الثمن الباهظ قد يحرم البدائل الواعدة، مثل الطاقة المتجددة، من الموارد التي تحتاجها لتحقيق الازدهار.
ومع ذلك، تعتقد 19 شركة اندماجية أنها ستقوم بتوصيل الطاقة إلى الشبكة قبل عام 2035، حسبما ذكرت جمعية صناعة الاندماج في يوليو (تموز).
يقوم الكومنولث بتصميم أول محطة للطاقة، والتي يطلق عليها اسم “ARC”، لربطها بالشبكة في أوائل ثلاثينيات القرن الحالي.
وتهدف شركة ARC إلى إنتاج ما يقرب من 460 ميجاوات من الكهرباء. وسيتم استخدام حوالي 60 منها لتشغيل المحطة، بإنتاج صافي يبلغ حوالي 400 ميجاوات، وهو ما يكفي لتزويد عشرات الآلاف من المنازل بالطاقة. ومن المتوقع أن يتكلف ما يقرب من مليار دولار إلى 2 مليار دولار، وفقًا للشركة، ويتسع لمساحة بحجم ملعب كرة السلة.
قبل ذلك، قال الكومنولث إنه سيبني ويختبر نموذجًا أوليًا من توكاماك يطلق عليه اسم SPARC، على أمل تشغيله في أواخر عام 2025 أو أوائل عام 2026.
قال الرئيس التنفيذي بوب مومجارد إنه يعتقد أن الطاقة النظيفة الناتجة عن الاندماج يمكن أن تؤدي إلى إزالة الكربون من الصناعات الثقيلة التي تعد من أكبر مصادر انبعاث الغازات الدفيئة.
وقال في مقابلة: “هذه هي لعبتنا المستقبلية، إنها الأشياء الصعبة حقًا، الأشياء التي توصلك إلى الصفر”.
على طول الجدران في الكومنولث، يوجد نمط من النقاط البيضاء على مستوى الورك، واحدة لكل محطة من محطات توليد الطاقة الاندماجية العشرة آلاف التي يعتقدون أن العالم سيحتاجها بحلول عام 2050. وقالت مومغارد إنها تذكير يومي بأن العالم يستخدم الكثير من الطاقة، معظمها. من الوقود الأحفوري، وهذا يجب أن يتغير.
___
تتلقى التغطية المناخية والبيئية لوكالة أسوشيتد برس الدعم من العديد من المؤسسات الخاصة. تعرف على المزيد حول مبادرة المناخ الخاصة بـ AP هنا. AP هي المسؤولة الوحيدة عن جميع المحتويات.