طاقة «الاندماج النووي»... خطط أميركية للبدء بإنتاجها

طاقة «الاندماج النووي»... خطط أميركية للبدء بإنتاجها

شكوك علمية حول الإمكانات المتوفرة
الاثنين - 3 محرم 1444 هـ - 01 أغسطس 2022 مـ رقم العدد [ 15952]
رسم تخيلي لمفاعل الاندماج النووي

كشفت شركة «زاب إنرجي» الناشئة المتخصصة في مجال طاقة الاندماج والتي تقود مشروعا لإنتاج كهرباء تجارية زهيدة، الأسبوع الفائت عن خطوة مهمة جداً تتمثل باختبار نظام يعتقد باحثوها أنه سينتج طاقة كهربائية أكثر مما يستهلك.

تمثل هذه الخطوة إنجازاً مهماً في مواجهة تحديات توليد الطاقة بالنسبة لعالمنا الذي يسعى للتخلي عن الوقود الأحفوري. ويعمل قطاع صناعي عالمي مستجد، اليوم - يضم حوالي 30 شركة ناشئة تمولها برامج التطوير الحكومية بمبالغ كبيرة - على دراسة منطلقات أو مقاربات متنوعة. وتتصدر هذه الشركات شركة «زاب إنرجي» في سياتل الأميركية، لأن منطلقاتها - إن نجحت - ستكون الأبسط والأقل تكلفة بين الأفكار التي تطرحها الشركات الأخرى.

تعتمد معامل توليد الطاقة النووية اليوم على تقنية الانشطار النووي التي تلتقط الطاقة الناتجة عن انقسام الذرات. وإلى جانب الحرارة الفائقة، تنتج عملية الانقسام منتجاً ثانوياً هو نوعٌ من النفايات التي تحافظ على أشعتها لمئات السنين.


اندماج نووي

إلا أن تقنية أخرى هي تقنية الاندماج النووي، تكرر العملية التي تحدث داخل الشمس، حيث تعمل قوى الجاذبية على صهر ذرات الهيدروجين بالهيليوم.

ويتابع علماء الفيزياء منذ ما يقارب نصف قرن تصورات إقامة معامل الطاقة التجارية التي تعتمد على «تفاعل الاندماج الخاضع للرقابة»، والذي كأنما يخزن طاقة الشمس بالدرجة الأولى. وينتج هذا النوع من معامل الطاقة أضعاف الكهرباء التي يستهلكها من دون إفراز منتجات ثانوية مشعة، ولكنّ أيا من المشاريع البحثية القائمة اقترب من تحقيق هذا الهدف. ومع ذلك، تشهد هذه التقنية اهتماماً متزايداً في ظل تصاعد المخاوف من التغيرات المناخية. ويقول بينغ كونوي، رئيس شركة «زاب إنرجي»: «نعتقد أن اعتماد الاندماج كجزء من مزيجنا الطاقوي أمرٌ ضروري جداً».

تستخدم الكثير من الجهود المتنافسة في هذا القطاع، المغناطيس القوي أو رشقات الليزر لضغط البلازما (غاز آيوني من الجسيمات المشحونة الموجبة والسالبة) بهدف إطلاق تفاعل اندماجي، بينما تركز «زاب إنرجي» على منطلقات مختلفة يقودها علماء فيزياء من جامعة واشنطن ومختبر لورانس ليفرمور الوطني.

تعتمد هذه المنطلقات على غاز بلازما مشكل - وهو عبارة عن سحابة منشطة، أي ذات طاقة عالية، من الدقائق التي تُصنف غالباً كحالة رابعة من المادة – مضغوط بواسطة حقلٍ مغناطيسي يولده تيار كهربائي يتدفق في صمام مفرغ بطول مترين. تُعرف هذه التقنية باسم «ضغط – زي ذا التدفق المجتزأ» sheared flow Z - pinch.


ضغط وتسخين

ولكن منطلقات «الضغط» التي تطبقها «زاب إنرجي» ليست جديدة، حيث رصدها العلماء في ضربات البرق منذ القرن الثامن عشر، واقتُرحت كمسار لطاقة الاندماج منذ الثلاثينات. تحصل عمليات الضغط هذه بشكلٍ طبيعي في ضربات الرعد والانفجارات الشمسية، ولكنها تضع علماء الفيزياء أمام تحدي الموازنة بين القوى الكهربائية والمغناطيسية لفترة كافية في نبضات - تقاس بجزء في المليون من الثانية - تنتج أشعة مهمتها تسخين ستارة محيطة من المعدن المنصهر.

وكشف براين نيلسون، مهندس نووي متقاعد في جامعة واشنطن، ومدير قسم التقنية في «زاب إنرجي»، أن الشركة نجحت في حقن البلازما في قلب مفاعل تجريبي جديد أكثر قوة، وبلغت اليوم مرحلة استكمال مزود طاقة مصمم لتأمين الطاقة الكافية التي ستتيح للشركة إثبات أن فكرة إنتاج كمية طاقة تفوق الكمية المستهلكة قابلة للتحقيق.

يقول باحثو «زاب إنرجي» إن نظامهم، إذا نجح، سيكون أقل تكلفة بكثير من الأنظمة المنافسة التي تعتمد على حبس المغناطيس والليزر، إذ من المتوقع أن تكون تكلفة هذا النظام مساوية تقريباً لتكلفة الطاقة النووية التقليدية.

اصطدم الباحثون الذين يختبرون تصميم «ضغط - زي» باستحالة موازنة البلازما، ما دفعهم إلى التخلي عن الفكرة لصالح منطلق المغناطيس الشهيرة بمفاعل توكاماك.

دفع التقدم الذي حققه علماء الفيزياء من جامعة واشنطن في موازنة الحقل المغناطيسي عن طريق البلازما المتدفق الفريق إلى تأسيس «زاب إنرجي» عام 2017، وجمعت الشركة أكثر من 200 مليون دولار شملت سلسلة من الاستثمارات التي مولتها شركة «شيفرون».


شكوك علمية

ولكن الأمر لا يخلو طبعاً من بعض الأصوات المشككة التي حاججت بأن التقدم في أبحاث طاقة الاندماج ليس إلا سرابا، وأن الاستثمارات الأخيرة لن تترجم على الأرجح إلى أنظمة اندماج تجارية في وقتٍ قريب.

في الخريف الماضي، كتب دانيال جاسبي، عالم فيزياء متقاعد متخصص بالبلازما في جامعة برينستون، مقالاً في نشرة «جمعية الفيزياء الأميركية» قال فيه إن الولايات المتحدة تعيش وسط جولة جديدة من «حمى طاقة الاندماج» التي كانت تبرز وتغيب كل عقدٍ منذ الخمسينات. وحاجج أن ادعاءات الشركات الناشئة بأنها على وشك تطوير أنظمة تنتج طاقة أكثر مما تستهلك لا أسس واقعية لها.

وأضاف أن «هذه الادعاءات تُصدق على نطاق واسع بسبب البروباغندا الفعالة التي ينشرها المروجون للفكرة والمتحدثون باسم المختبرات».

من ناحية أخرى، كشف فيزيائيو «زاب إنرجي» وموظفوها خلال مقابلات أجروها أخيراً أنهم يعتقدون أنهم على مسافة عامٍ واحد من إثبات نجاعة منطلقاتهم وقدرة نظامهم على تحقيق اختراق طال انتظاره في عالم الطاقة.

وإذا نجحوا فعلاً، فسوف يكونون قد حققوا إنجازاً فشلت في تحقيقه جهود علمية وبحثية بدأت في منتصف القرن الماضي.


*خدمة «نيويورك تايمز»


science

اختيارات المحرر

فيديو