المفاعل النووي الصيني يحطم الرقم القياسي بتحقيقه درجة حرارة أعلى من الشمس ب 6 مرات

في لحظة وجيزة في وقت سابق من هذا العام، كانت بقعة صغيرة في الصين تتألق بمثل هذه الحرارة، وكانت الشمس تحدق في الأرض وهي تشعر بالغيرة.

أعلن علماء هذا الأسبوع أن مفاعل توكاماك (EAST) التجريبي المتقدم فائق التوصيل في مدينة خفي الصينية قد حقق أخيراً درجة حرارة تتجاوز 100 مليون درجة مئوية، مسجلاً رقماً قياسياً جديداً في تكنولوجيا الانصهار ويقربنا من عصر جديد في الطاقة.

إن حصاد كميات هائلة من الطاقة المنطلقة من اندماج الذرات ليس بالأمر السهل. لإلقاء هذه الجسيمات معا مع قوة كافية، تحتاج إلى إما الضغط عليها بقوة، أو ضربها معا بالسحق العظيم.

وقد أظهرت الآن معاهد خفي للعلوم الفيزيائية، الأكاديمية الصينية للعلوم أن هذا السحق قابل للتحقيق.

يدمج الهيدروجين في أعماق الشمس عند درجة حرارة تبلغ حوالي 15 مليون درجة مئوية (27 مليون درجة فهرنهايت). هذا مع الدفع الإضافي للجاذبية المركزة.

إذا أردنا تحقيق ذلك على الأرض، نحتاج إلى فرن أكثر جاذبية بكثير.

وهذا هو ما يقرب من سبع مرات أكثر سخونة من داخل الشمس. ثم نحتاج إلى الاحتفاظ بحساء الهيدروجين الساخن في مكان طويل بما يكفي لجعله جديرًا بالاهتمام لإنتاج الطاقة.

إذا استطعنا تحقيق ذلك، فإن العائد سيكون ضخمًا. على عكس الانشطار النووي – حيث تأتي الطاقة الفائضة من انحلال الذرات الكبيرة إلى عناصر أصغر – لا يؤدي الاندماج النووي إلى إنتاج النفايات الإشعاعية. في الواقع، فإن النتيجة النهائية للضغط على نظائر الهيدروجين هي في الغالب هيليوم.

قام الباحثون في جميع أنحاء العالم بتجربة أشكال مختلفة من التكنولوجيا التي قد تنتج حرارة كافية لتحقيق الانصهار النووي، مما يجعل EAST واحدًا من العديد من المرافق التي تختبر حدود التكنولوجيا.

بعض الأساليب الواعدة التي تضخ البلازما إلى دونات معدنية ضخمة، تمسك سحابة الجسيمات المشحونة في مكانها بالمجالات المغناطيسية. وهذا يسمح بالتسخين المتواصل للذرات، ولكنه يتطلب بعض الفيزياء الذكية للحفاظ على حلقة البلازما في مكانها.

Stellarators(وهو جهاز يحبس البلازما الساخنة من خلال المجال المغناطيسي من أجل إبقاء تفاعل الإندماج النووي مسيطرا عليه، وهي توفر تحكمًا فائقًا، ولكنها تكافح من أجل الوصول إلى درجات الحرارة المرتفعة نتيجة لذلك.

في وقت سابق من هذا العام تمكنت W7-X من تسخين الهليوم إلى درجة مثيرة للإعجاب تبلغ 40 مليون درجة مئوية. إنها خطوة كبيرة عن الجهود السابقة، لكنها لا ترقى إلى درجة حرارة 100 مليون درجة التي نحتاجها لبدء عملية الانصهار الهامة للغاية.

تستخدم توكاماكس مثل مفاعل شرق الصين الحقول المغناطيسية التي تنتجها البلازما المتحركة نفسها للحفاظ على تمايلها تحت السيطرة. وهذا يجعله أقل استقرارًا، ولكنه يسمح للفيزيائيين بتحويل الحرارة.

في عام 2017، احتفل المفاعل بعلامة فارقة مهمة من خلال احتجاز البلازما في حجرة عالية الطاقة لمدة 101.2 ثانية.

التلاعب بالذرات الساخنة لفترة طويلة خطوة حيوية نحو إسالة البلازما من أجل القوة، ولكن الآن كان عليهم أن يرفعوا درجة الحرارة بما يكفي لدمج ذراتها وإطلاق طاقة أكثر من العملية المستهلكة.
اتخاذ الخطوات اللازمة للصفقة يأخذ الكثير من التجارب والتغييرات الدقيقة. يعتمد أسلوب EAST على أشكال متعددة من التسخين في التركيبة الصحيحة، مما يخلق كثافة بلازما مثالية.

وكانت النتيجة النهائية عبارة عن سحابة من الجسيمات المشحونة التي تحتوي على إلكترونات مسخنة إلى أكثر من 100 مليون درجة.
من المغري أن نشعر بأننا قريبين تمامًا من الإمداد اللامتناهي من الطاقة النظيفة. وكل معلم هو خطوة هامة نحو هذا الهدف.

لكن لا يزال هناك عدد من التحديات التي يجب مواجهتها. خذ امدادات الوقود، على سبيل المثال.

من الناحية النظرية، تتغذى المواد على تفاعلات الاندماج بكميات أكبر من المواد الهيدروكربونية المتحجرة واليورانيوم. إنه هيدروجين قديم عادي.

للأسف، ليس فقط أي نوع من الهيدروجين سيفعل ذلك الآن – ويفضل استخدام نظيرتها التريتيوم، ولا يوجد منه إمدادات ضخمة، على الأقل ليس على الأرض.

إن معرفة كيف أو متى سنتغلب على تلك الأنواع من العقبات هو تخمين أي شخص.

ومع ذلك، كان الوصول إلى درجة الحرارة الصحيحة أمرًا كبيرًا، لذلك يستحق الأمر أن نأمل في أن يكون الانصهار لا يزال في الأفق.
منذ إنشاءه في عام 2006 ، تمت الإشارة إلى مفاعل EAST على أنه “شمس اصطناعية”. ليس من الظلم أن نقول إنه ربما كان غائباً طوال هذا الوقت.

الآن يمكننا أن نقول أنه قد حصل بالفعل على لقبه.

ترجمة: حسام عبدالله

المصادر: 1