اكتسبت أبحاث وتطوير الاندماج النووي زخمًا في السنوات الأخيرة بعد العديد من الاكتشافات والإنجازات الهامة.

لقد احتدم السباق العالمي للتغلب على التحديات الهندسية لتحقيق طاقة خالية من الانبعاثات من التفاعل النووي دون المخاطرة بالكوارث والإشعاعات. لقد عملت الولايات المتحدة والدول الغربية الأخرى لعقود من الزمن على التكنولوجيا التي يمكن أن تجعل الاندماج النووي ممكنًا ومجديًا تجاريًا. والآن تتطلع الصين إلى أخذ زمام المبادرة في السباق، وهي تتقدم في مجال واحد على الأقل، وهو الإنفاق الحكومي على البحث والتطوير.

إن الصين تنفق نحو 1.5 مليار دولار سنويًا على أبحاث الاندماج. وهذا يقرب من ضعف ميزانية هذا العام المخصصة للاندماج النووي للحكومة الأمريكية، حسبما صرح جي بي ألين رئيس مكتب علوم الطاقة الاندماجية التابع لوزارة الطاقة الأمريكية لصحيفة وول ستريت جورنال.

ويبدو أن الصين ملتزمة أيضًا ببرنامج بحثي مشابه لخارطة الطريق العلمية والهندسية الأمريكية اعتبارًا من عام 2020.

قال آلان للصحيفة: “هذا أمر محبط للغاية، كما يمكنك أن تتخيل”.

على الرغم من أنه تم الاعتراف منذ فترة طويلة بأن الاندماج النووي خالٍ تمامًا من الكربون والمنتجات الثانوية وأن ذرات الهيدروجين متوفرة بكثرة على الأرض، إلا أن تكرار العمليات الطبيعية للشمس لتوليد طاقة الاندماج النووي على الأرض كان يمثل تحديًا لعقود من الزمن.

إن الاندماج هو العملية الطبيعية التي تعمل على تسخين الشمس وجميع النجوم الأخرى، حيث يتم إنتاج كمية هائلة من الطاقة عن طريق اندماج الذرات الخفيفة، مثل تلك الموجودة في الهيدروجين، إلى عناصر أثقل مثل الهيليوم.

لطالما اعتبر الاندماج النووي هو الحل لتوليد الطاقة الخالية من الانبعاثات الثانوية. ومع ذلك، لم يتمكن أحد من حل قانون الاندماج النووي حتى الآن بسبب التحديات المرتبطة بالبيئة التي يمكن أن تتم فيها العملية.

وقد شجعت الإنجازات التي تحققت مؤخراً في الولايات المتحدة على بذل المزيد من جهود البحث والتطوير في أميركا وأماكن أخرى، بما في ذلك الصين.

في نهاية عام 2022، صنع مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL) التاريخ، حيث أظهر الاشتعال الاندماجي لأول مرة في بيئة معملية، وهو إنجاز استغرق صنعه ستة عقود. وكانت طاقة الاندماج المنبعثة أكبر من طاقة الليزر التي تم تسليمها لبدء التفاعل، متجاوزة عتبة الاشتعال.

حقق مرفق الإشعال الوطني (NIF) التابع لمختبر لورانس ليفرمور الوطني حتى الآن عملية الإشعال أربع مرات منذ عام 2022، مما أعطى الأمل للعلماء بأن الاندماج من أجل الطاقة قد لا يكون مجرد حلم بعيد المنال كما كان منذ عقود.

يستخدم مختبر لورانس ليفرمور الوطني الليزر لإنشاء تفاعلات اندماجية، وهو أسلوب آخر للاندماج. أما التكنولوجيا الأكثر انتشارًا لتحقيق الإشعال الاندماجي فهي ما يسمى توكاماك (Tokamak)، وهي آلة تحصر البلازما باستخدام المجالات المغناطيسية. ووفقًا لوزارة الطاقة، يعتقد علماء طاقة الاندماج أن التوكاماك هو المفهوم الرائد لحبس البلازما في محطات توليد الطاقة الاندماجية المستقبلية.

قبل أشهر من تحقيق مختبر لورانس ليفرمور الوطني للإشعال الأول، أطلقت الإدارة الأمريكية في عام 2022 الرؤية العقدية الجريئة للولايات المتحدة لطاقة الاندماج التجارية لتسريع جدوى طاقة الاندماج التجارية.

لكن الصين بدأت تلحق بالسباق نحو تكنولوجيا الاندماج النووي.

وهي تقوم ببناء مرفق بحث شامل لتكنولوجيا الاندماج (CRAFT) في مدينة خفي، وهو مشروع يتم فيه تطوير واختبار المكونات الرئيسية لمفاعلات طاقة الاندماج. ومن المتوقع أن يتم الانتهاء من المنشأة في عام 2025.

في الشهر الماضي، قالت شركة إنرجي سنغيولاريتي (Energy Singularity) الصينية إن أول جهاز توكاماك فائق التوصيل في درجة الحرارة العالية في العالم – والذي طورته وصنعته – قد نجح في تحقيق أول بلازما.

وتمتلك الصين أيضًا اتحادًا وطنيًا للاندماج النووي، حيث تتعاون بعض أكبر شركاتها الصناعية في مجال تكنولوجيا الاندماج النووي.

لدى الولايات المتحدة العديد من شركات الاندماج الخاصة الكبيرة، بما في ذلك شركة كومنولث فيوجن سيستمز (CFS)، التي وقعت للتو اتفاقية مع وزارة الطاقة الأمريكية بقيمة 15 مليون دولار لتلبية أهداف البحث والتطوير التي تؤدي إلى طاقة الاندماج التجارية.

قال بوب مومغارد الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة كومنولث فيوجن سيستمز (CFS) الشهر الماضي إن الحوافز في برنامج مايلستون (Milestone) التابع للإدارة الأمريكية لدعم طاقة الاندماج “يمكن أن تساعدنا على مواصلة التحرك خطوة بخطوة نحو هدفنا المتمثل في بناء أول محطة للطاقة الاندماجية بحلول أوائل ثلاثينيات القرن الحالي”.

لقد حققت الصين قفزات في جهودها في مجال الاندماج، بعد عقود من “لا شيء تقريبًا” في هذا المجال، حسبما قال دينيس وايت أستاذ الهندسة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا – والذي شارك في اللجان الاستشارية الصينية في مجال الاندماج – للصحيفة.

وقال وايت: “لا تقلل من شأن قدراتهم في تحقيق السرعة”.

اقرأ أيضًا: الصين تطالب بالتدقيق في أعمال شركات المراجعة الأربع الكبرى

المصدر: أويل برايس