علماء الفيزياء يكتشفون كيفية تكوين قوّة نجميّة على الأرض

العلماء في جامعة برنستون يكتشفون طريقةً للتحكم بتفاعلات الانصهار النووي

  • دراسة جديدة من علماء الفيزياء في جامعة برنستون تستخدم مسحوق البورون بنجاح للتحكم بالتفاعلات النووية في البلازما.
  • تكوين البلازما قد ينتج مصدرًا لا ينضب من الطاقة.
  • الطريقة الجديدة أرخص وأقل خطورة من الطرق السابقة.

إن شهية البشر المفتوحة للطاقة قد قادت العلماء لمحاولة استغلال الانصهار النووي، وهي القوة الكامنة في الشمس ونجومٍ أخرى. الآن، فقد وجدت دراسة جديدة أجراها علماء فيزياء من جامعة برنستون طريقةً يمكن أن تساعد في تكوينٍ آمن للانصهار على الأرض، ومن المحتمل أن تؤدي لخلق مصدرٍ لا نهائي للكهرباء.

تعمل مفاعلات الانصهار النووي عن طريق دمج عناصر الضوء، مثل الهيدروجين، في البلازما – وهي حالة فائقة الحرارة والشحنة من المادة. خلال عملية الانصهار، تُدمج نواتان ذريتان أخف وزنًا لنواة أخرى أثقل، مما يحرر الطاقة. يمكن استخدام البلازما الناتجة لتوليد كمية هائلة من الطاقة لكن منشآت الانصهار والتي تدعى بـ Tokamaks، تواجه المهمة الصعبة لمحاولة التخلص من الشوائب خارج التفاعلات. يمكن أن تقلل هذه الإجراءات من كفاءة التفاعل، بينما يهدف العلماء إلى المحافظة على البلازما ساخنةً قدر الإمكان، في الواقع أسخن بعشر أضعاف من نواة الشمس. يُضاعف هذا الأمر التفاعلات النووية ويؤدي إلى تكوين أعظم كمية من الكهرباء.

إن ما اكتشفه العلماء من مختبر فيزياء البلازما في برنستون PPPL هي طريقة لحقن مسحوق البورون في البلازما، مما يسمح بتحكمٍ أكبر، مقللًا من تأثير البيوت الزجاجية (الاحتباس الحراري)، والتخلص من النفايات المشعة طويلة الأمد. كان عالم الفيزياء روبرت لانسفورد في PPPL الكاتب الرئيسي لهذه الورقة البحثية، والتي نشرت في دورية Nuclear Fusion، والتي فصلّت هذا الإنجاز. وقال لانسفورد في مؤتمرٍ صحفي: «كان الهدف الأساسي للتجربة لرؤية فيما إذا كنا قادرين على وضع طبقةٍ من البورون بإستخدام محقنة مسحوق،» وأضاف قائلًا: «حتى الآن، يبدو أن التجربة كانت ناجحة.»

الطريقة التي ابتكرها لانسفورد وفريقه تستخدم البورون لمنع التنجستن في جدران الـ Tokamak من التفاعل مع البلازما. يمكن أن يسبب التنجستن البرودة لجسيمات البلازما، مقللًا من كفاءة التفاعل. إن عملية إضافة البورون للسطوح التي تواجه البلازما والتي تدعى بـ Boronization، سهلة التحقيق بإستخدام المسحوق، بما أنه يمكن إجرائها بينما تعمل الآلة. يسمح هذا لأداة الانصهار لأن تصبح مصدر مستمر للطاقة. «هذه طريقة واحدة للحصول على آلة ثابتة للانصهار،» كما يبين لانسفورد.

إن طريقة المسحوق هي أيضًا أرخص وأقل خطورة من الممارسة الحالية عن طريق حقن غاز ثنائي البوران في البلازما. يتخيل العلماء استكشافًا إضافيًا لاستخدامات مسحوق البورون، متفائلين بأن هذه الطريقة ستمكنهم من فهم سلوك البلازما في أعماقٍ غير مسبوقة.

المصادر: 1