أسرار الاندماج النووي

يحاول العلماء منذ عدة أعوام توليد الطاقة عن طريق الاندماج النووي، وهي طريقة حديثة لها ميزات عديدة، ولكنها مكلفة وتتطلب مفاعِلات معقدة التركيب.

يُحاول الباحثون استنباط طاقة هائلة ونظيفة من ظاهرة كونية تسمح بتكوُّن الشمس والنجوم ألا وهي الاندماج النووي. وعكس الانشطار النووي المُستعمل في المفاعلات النووية الحالية، الاندماج النووي لا يُمثل خطراً على البيئة والإنسان. وما زال العمل مستمراً لضبط التقنية بتعاون دولي، خاصة من خلال مشروع ITER الضخم في فرنسا.

ما هو الاندماج النووي

الاندماج النووي هو التفاعل الذي يتم خلاله تغيير النوى الذرية بالاصطناع النووي، وعادة ما يتضمن التفاعل ذرات الهيدروجين التي تندمج مع بعضها البعض لتشكيل نوى جديدة مطلقة الطاقة، ويتحقق هذا التفاعل في النجوم بفضل الجاذبية العالية، ونفس الشيء يمكن أن يتحقق على الأرض باستخدام المجالات المغناطيسية لضغط البلازما عالية الحرارة (درجة حرارة عالية تصل إلى ملايين الدرجات المئوية).

ظلت المجتمعات العلمية تصقل هذه العملية لسنوات، وأنجزت في الواقع بعض التفاعلات الاندماجية النظيفة، ولكن فقط لفترات قصيرة جداً من الزمن. في عام 2013. نجح مفاعل توكاماك في إبقاء تفاعل اندماج مستمر لنحو 30 ثانية، وهي خطوة كبيرة، نظراً إلى أن التفاعلات السابقة لم تستمر أكثر من بضعة مللي ثانية.

ولكن هنالك مشكلة في توليد الطاقة الناجمة عن دمج الذرات، تتلخص في حقيقة أنه لا يوجد حتى الآن مفاعل للدمج يمكن استخدامه لتوليد الطاقة. ويعود ذلك إلى أن التقنية اللازمة لهذا الأمر معقدة جداً. المفاعل الوحيد القادر على الدمج هو مفاعل تجريبي يُدعى إيتر ITER، وهو أكبر مفاعل دمج تجريبي بناه الإنسان حتى الآن.

لماذا يعد الاندماج صعباً للغاية؟

لأن الحرارة اللازمة لإحداث تفاعل مستدام مرتفعة جداً، فإن المواد التي سيتم استخدامها لاحتواء التفاعل قد تذوب بشكل طبيعي، والبديل هو استخدام المجالات المغناطيسية لتقليص البلازما الناتجة، وبالتالي إبقاء البلازما ضمن مسافة معقولة بعيداً عن الجدران الداخلية للمفاعل، ولكن هذا في حد ذاته يطرح بعض المشكلات.

وتفسر يورو فيوجن العملية: «من خلال إنشاء خطوط المجال المغناطيسي في شكل ملفات حلقية حول المناطق الداخلية من التوكاماك، تضطر الأيونات والإلكترونات في البلازما إلى السفر بإحكام حول خطوط المجال، مما يمنعها من الهرب من الوعاء، وتساعد حقول إضافية في تشكيل البلازما والاحتفاظ بها مستقرة داخل التوكاماك، ويتم إنشاء الحقول المغناطيسية من خلال لفائف تحيط بوعاء التوكاماك».

ومع ذلك، فإن التكنولوجيا المستخدمة لإنشاء حقول مغناطيسية قوية ليست متقدمة بما فيه الكفاية، على الرغم من أننا قريبون جداً من تحقيق المطلوب.

ما نوع الوقود الذي يستخدمه مفاعل الاندماج؟

أنواع الوقود الأكثر شيوعاً والمقبول استخدامها في مفاعلات الاندماج هي الديوتيريوم، والتريتيوم، والهليوم - 3 أو البورون - 11. وتُستخدم هذه العناصر بكميات ضئيلة نسبياً، والديوتيريوم يمكن استخراجه من مياه البحر.

كيف سيكون تأثير طاقة الاندماج على العالم؟

تجارياً، ستحتكر الشركات الكبرى في البداية طاقة الاندماج العملية، وفي نهاية الأمر الشركات هي من يوفر معظم التمويل لبحوث الاندماج حتى على المستوى الأكاديمي، بالرغم من عدم تجرّد الحكومة الأميركية من التمويل، لكن المنافسة ستبقي الأسعار منخفضة.

الاندماج قد يعني موت مصادر الطاقة المتجددة مثل: الرياح، وإنتاج الطاقة الشمسية، وطاقة المد الحركية.