اكتمل أخيراً إنشاء أكبر مفاعل اندماج نووي في العالم
بقلم: بن تيرنر
جمّع مؤخراً أكبر مفاعل اندماجي Fusion reactor في العالم، لكن علماء المشروع أعلنوا أنه لن يعمل قبل 15 سنة أخرى. كان من المقرر في الأصل أن يبدأ أول اختبار كامل للمفاعل التجريبي النووي الحراري الدولي International Thermonuclear Experimental Reactor (اختصاراً: المفاعل ITER)، الذي يتألف من 19 ملفاً ضخماً ملفوفة على شكل مغناطيسات حلقية متعددة، في عام 2020. والآن، يقول العلماء إنه سيعمل في عام 2039 على أقرب تقدير. يعني هذا أن طاقة الاندماج النووي، والتي يعد توكاماك Tokamak المفاعل التجريبي النووي الحراري الدولي في طليعتها، من غير المرجح أن تصل في الوقت المناسب لتمثل حلاً لأزمة المناخ. قال بيترو باراباسكي Pietro Barabaschi، المدير العام للمفاعل ITER: ”من المؤكد أن تأخّر تشغيل المفاعل ITER لا يسير في الاتجاه الصحيح. فيما يتعلق بتأثير الاندماج النووي على المشكلات التي تواجهها البشرية الآن، لا ينبغي لنا أن ننتظر الاندماج النووي لحلها، فهذا ليس من الحصافة في شيء“.
يزن توكاماك المفاعل التجريبي النووي
الحراري الدولي نحو 23,000 طن
منذ أكثر من 70 سنة، والعلماء يحاولون تسخير قوة الاندماج النووي، وهي العملية التي تحترق بها النجوم. بدمج ذرات الهيدروجين لتكوين الهيليوم تحت ضغوط ودرجات حرارة مفرطة، تحوّل النجوم المادة إلى ضوء وحرارة، وتولّد كميات هائلة من الطاقة دون إنتاج غازات دفيئة أو نفايات مشعة طويلة المدى. لكن محاكاة الظروف الموجودة داخل النجوم ليس بالمهمة السهلة. يعمل التصميم الأكثر شيوعاً لمفاعلات الاندماج، التوكاماك، عن طريق تسخين البلازما Plasma لدرجة فائقة قبل حبسها داخل غرفة مفاعل بشكل كعكة الدونات وبها مجالات مغناطيسية قوية. لكن حفظ ملفات البلازما المضطربة والفائقة السخونة في مكانها لفترة كافية لحدوث الاندماج النووي كان من الصعوبة بمكان.
صمم العالم السوفييتي ناتان يافلينسكي Natan Yavlinsky أول توكاماك في عام 1958، لكن أحداً لم يتمكن منذئذ من صنع مفاعل يمكنه إنتاج طاقة أكثر مما يستهلك. وتتمثل إحدى العقبات الرئيسية بالتعامل مع البلازما الساخنة بما يكفي للاندماج. تتطلب مفاعلات الاندماج درجات حرارة مفرطة الارتفاع لأنها يجب أن تعمل عند ضغوط أقل بكثير من تلك الموجودة داخل أنوية Cores النجوم. فمثلاً، تصل درجة حرارة لب الشمس الفعلي إلى نحو 15 مليون درجة سيليزية، لكن ضغطه يساوي تقريباً 340 بليون مرة ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر على الأرض. ويعدُّ طهي البلازما في درجات الحرارة هذه هو الجزء السهل نسبياً، لكن إيجاد طريقة لتجميعها بحيث لا تحترق عبر المفاعل أو تعرقل تفاعل الاندماج يتسم بالصعوبة التقنية، وينفّذ عادة إما باستخدام الليزر أو المجالات المغناطيسية.
