الاندماج للأمام: الجهود العالمية لتحقيق الاندماج النووي – أخبار

العالم يزدهر على الابتكار العلمي. على مر التاريخ، كان الابتكار هو القوة الدافعة وراء التقدم المجتمعي، ومعالجة التحديات المختلفة وفتح آفاق جديدة من الإمكانيات. والتخفيف من آثار تغير المناخ ليس استثناءً من هذه القاعدة. إن الابتكار التكنولوجي، وخاصة في مجال الطاقة، أمر بالغ الأهمية في التصدي للتحديات البيئية التي نواجهها. أحد هذه الابتكارات الرائدة هو الاندماج النووي.

ويختلف الاندماج النووي بشكل كبير عن الانشطار النووي، وهي العملية المستخدمة حاليًا في محطات الطاقة النووية. في حين أن الانشطار النووي ينطوي على تقسيم النوى الذرية الثقيلة إلى أنوية أصغر، وإطلاق الطاقة في هذه العملية، فإن الاندماج النووي هو عكس ذلك. وهي تنطوي على دمج النوى الذرية الخفيفة، مثل الهيدروجين، لتكوين نوى أثقل، مثل الهيليوم. تطلق هذه العملية كمية هائلة من الطاقة، أكثر بكثير من الانشطار، مما يجعلها مصدرًا محتملاً متفوقًا للطاقة. ومع ذلك، فإن تحقيق الاندماج أمر بالغ الصعوبة بسبب درجات الحرارة والضغوط المرتفعة للغاية اللازمة لبدء التفاعل واستدامته.

رسم بياني يقارن بين الاندماج النووي والانشطار، وهما عمليتان فيزيائيتان تنتجان كميات هائلة من الطاقة وتنتج طاقة أكثر بملايين المرات من مصادر الطاقة الأخرى. (فرانس برس)

وفي عام 2022، تم تحقيق إنجاز تاريخي في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في الولايات المتحدة. نجح الباحثون هناك في إجراء عملية اندماج نووي استعصت على الآخرين لعقود من الزمن. ولأول مرة، حققوا اندماج النوى الذرية الذي أنتج طاقة أكثر مما تم استثماره في بدء العملية. كان هذا الإنجاز بمثابة علامة بارزة في أبحاث الاندماج. وتسمى هذه الطريقة طريقة الحبس بالقصور الذاتي.

علاوة على ذلك، تمكن فريق لورنس ليفرمور من تكرار هذه التجربة الرائدة في 30 يوليو من هذا العام، مما يؤكد اتساق وإمكانات نهجهم في مجال الاندماج النووي. استخدم العلماء الليزر لدمج ذرتين ضوئيتين في ذرة واحدة، مما أدى إلى إطلاق 3.15 ميجا جول من الطاقة من 2.05 ميجا جول من المدخلات. يمهد هذا الإنجاز الطريق أمام ابتكارات مستقبلية وثورة محتملة في كيفية إنتاج الطاقة واستهلاكها، مما يوفر منارة أمل في مكافحة تغير المناخ.

ومع ذلك، فإن تحقيق صافي مكاسب الطاقة كان بمثابة معلم رئيسي، لكنه لا يمثل سوى خطوة واحدة في سلسلة من الخطوات العديدة التي لم يتم إنجازها بعد. يتضمن الطريق إلى تحقيق تفاعلات اندماجية متكررة ومستدامة تحديات معقدة، مثل إتقان كريات الوقود الصغيرة المستخدمة في التفاعلات وتحسين العملية بشكل مستمر.

وبالتوازي، تتبنى اليابان والاتحاد الأوروبي أسلوباً مختلفاً في الاندماج النووي. يمثل بدء تشغيل مفاعل JT-60SA مؤخرًا في اليابان لحظة محورية في أبحاث الاندماج النووي، حيث يعرض إمكانات طاقة الاندماج كمصدر طاقة مستدام وغير محدود تقريبًا. ويعد مفاعل توكاماك، وهو مشروع مشترك بين اليابان والاتحاد الأوروبي، الأكبر من نوعه في العالم. تقع منشأة JT-60SA المكونة من ستة طوابق على بعد حوالي 85 ميلاً شمال طوكيو، وتقوم بتسخين البلازما إلى درجة حرارة غير عادية تبلغ 200 مليون درجة مئوية، وهي درجة الحرارة اللازمة لتحقيق تفاعلات الاندماج. كان تصميم توكاماك، وهو عبارة عن غرفة حلقية (على شكل كعكة دائرية) مزودة بملفات مغناطيسية، في طليعة أبحاث الطاقة الخضراء المستدامة لعقود من الزمن، بهدف تكرار العملية التي تزود شمسنا بالطاقة باستخدام وقود الهيدروجين الغازي لإنتاج بلازما الهيليوم في ظل ظروف شديدة. .

ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن الهدف الأساسي من JT-60SA، إلى جانب نظيره الأوروبي، المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (ITER)، هو إثبات جدوى طاقة الاندماج القابلة للتطوير. ومن المتوقع أن يبدأ مشروع ITER، قيد الإنشاء حاليًا في أوروبا، عملياته في عام 2025 تقريبًا، على الرغم من أنه واجه العديد من التحديات منذ إنشائه في عام 2011.

في حين أن حلم تسخير الاندماج النووي كمصدر رئيسي للطاقة النظيفة قد لا يزال على بعد عقود من الزمن، فإن التعاون الدولي يعمل بنشاط على تسريع هذا الجدول الزمني. ومن الأمثلة الجديرة بالملاحظة على هذا التعاون اتفاق الاندماج النووي الأخير بين المملكة المتحدة والولايات المتحدة. يمثل هذا الاتفاق خطوة كبيرة إلى الأمام في أبحاث الاندماج، وتجميع الموارد والخبرات والتقدم التكنولوجي من كلا البلدين. ومن خلال تبادل النتائج العلمية والابتكارات التكنولوجية والتمويل، تهدف هذه الاتفاقية إلى التغلب على التحديات المعقدة الكامنة في جعل طاقة الاندماج النووي حقيقة واقعة. إن مثل هذا التعاون الدولي أمر بالغ الأهمية في مجال حيث الخبرات والموارد اللازمة لتحقيق اختراقات تتجاوز نطاق أي دولة بمفردها.

وإلى جانب الشراكة بين المملكة المتحدة والولايات المتحدة، تشارك دول أخرى أيضًا في جهود تعاونية لتعزيز أبحاث الاندماج. ويُعَد مشروع ITER في فرنسا مثالاً رئيسياً للجهود العالمية التي يشارك فيها الاتحاد الأوروبي، والهند، واليابان، والصين، وروسيا، وكوريا الجنوبية، والولايات المتحدة. يعد هذا المشروع الدولي الضخم لأبحاث وهندسة الاندماج النووي أحد أكثر مشاريع الطاقة طموحًا في العالم اليوم. ويسعى إلى إثبات جدوى الاندماج كمصدر للطاقة واسع النطاق ومحايد للكربون. ويؤكد حجم هذا التعاون وتنوعه الاعتراف العالمي بإمكانات طاقة الاندماج والالتزام الجماعي بإطلاق العنان لإمكاناتها.

وبالإضافة إلى ذلك، كشف جون كيري، المبعوث الرئاسي الأمريكي الخاص لشؤون المناخ، عن استراتيجية شاملة للاندماج النووي في مؤتمر الأمم المتحدة المعني بتغير المناخ (COP28). وتهدف هذه الاستراتيجية إلى دمج الاندماج النووي في الإطار الأوسع للتخفيف من آثار تغير المناخ وتنمية الطاقة المستدامة. ولا تتضمن تعقيدات هذه الاستراتيجية الجوانب العلمية والتقنية لطاقة الاندماج فحسب، بل تتناول أيضًا التحديات التنظيمية والمالية والبنية التحتية. وهو يدرك الحاجة إلى سياسات داعمة، وأطر تنظيمية دولية، وشراكات بين القطاعين العام والخاص لتسهيل البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا الاندماج. وتؤكد الاستراتيجية أيضًا على أهمية المعايير البيئية ومعايير السلامة في تطوير مفاعلات الاندماج، مما يضمن أن مصدر الطاقة المستقبلي يتماشى مع الاستدامة العالمية والأهداف المناخية.

وتبشر الابتكارات المستقبلية في مجال الاندماج النووي بتحول تحويلي نحو بدائل الطاقة النظيفة. ويلعب مؤتمر الأمم المتحدة المعني بتغير المناخ (COP28) دورًا محوريًا في هذا التطور، حيث يدفع أجندة الاندماج إلى الأمام.

(أديتيا سينها هو موظف في مهمة خاصة، المجلس الاستشاري الاقتصادي لرئيس وزراء الهند. وهو يغرد @adityasinha004. آراء شخصية.)