فيزيائيو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يحققون تقدما علميا هاما!

يوفر الاندماج النووي احتمالا محيرا لمصدر طاقة مستدام لا يمكن استنفاده أبدا، وأعلن علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عما وصفوه بأنه "لحظة فاصلة" في جعل التكنولوجيا قابلة للحياة.

ويحدث الاندماج عندما تندمج نواتان ذريتان أو أكثر معا لتكوين عناصر أكبر، وتطلق كميات هائلة من الطاقة على طول الطريق - وهذا ما يمد النجوم مثل شمسنا بالطاقة. ومع ذلك، فإن جعله يعمل على الأرض، في نظام لا يستهلك طاقة أكثر مما ينتج، لم يكن ممكنا حتى الآن.

وحُددت المغناطيسات فائقة التوصيل سابقا كطريقة لتوليد درجات الحرارة العالية جدا المطلوبة للاندماج النووي، والآن أنتج الباحثون أقوى واحد حتى الآن: إنها في الواقع المرة الأولى التي يتمكن فيها مغناطيس مثل هذا من توليد طاقة مستدامة. 

وتقول عالمة الجيوفيزياء ماريا زوبر، من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "الاندماج من نواح كثيرة هو المصدر النهائي للطاقة النظيفة. كمية الطاقة المتوفرة تغير قواعد اللعبة حقا".

ويتكون المغناطيس الجديد من 16 لوحة مكدسة معا، ويبلغ ارتفاعها حوالي 3 أمتار، ويستخدم مادة فائقة التوصيل تسمى ReBCO. ومع وقت تشغيل يبلغ حوالي أسبوعين، تمكّن الباحثون من الوصول إلى قوة مجال مغناطيسي محطمة للأرقام القياسية تبلغ 20 تسلا، والتي يقول الفريق إنها كافية لتحقيق الاندماج النووي.

والآن وقد أثبتت قدراتها، يمكن لعلماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمتعاونين معهم في Commonwealth Fusion Systems، البدء في معرفة كيفية ملاءمة الجهاز في مفاعل الاندماج النووي. وسيُستخدم تصميم توكاماك دائري، حيث يمكن تسخين البلازما المحتبسة إلى درجات حرارة تصل إلى 100 مليون درجة مئوية أو أكثر، ما يؤدي إلى تفاعلات الاندماج.

ومع المغناطيس المعياري المدمج الذي طوروه، يقول فريق البحث إنه من الممكن الحصول على أداء مماثل في المفاعلات التي يكون حجمها أصغر 40 مرة مما كان مطلوبا من قبل، في حالة استخدام مغناطيس تقليدي.

ويعد توسيع نطاق التكنولوجيا أمرا ضروريا لجعل توليد طاقة الاندماج عمليا وفعالا من حيث التكلفة، بحيث يمكن دمجها في شبكة الكهرباء.

وسيكون الوقود المستخدم لتشغيل المفاعل هو نظائر الهيدروجين في الماء - ولأن لدينا إمدادات غير محدودة تقريبا من الماء تحت تصرفنا، يمكن لهذه المفاعلات أن تعمل إلى أجل غير مسمى. وعلاوة على ذلك، فإنها تنتج القليل جدا من النفايات.

وتقبل جميع الأطراف المعنية أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به، والكثير من العقبات التي يجب التغلب عليها، ولكن الحصول على مغناطيس بهذه القدرات كان أحد أكبر التحديات التي واجهها الفريق - والآن، يمكن تسريع التقدم في الأجزاء الأخرى من المشروع.

وترتفع درجة حرارة الغلاف الجوي للأرض بوتيرة كارثية، والتخفيض الكبير في انبعاثات الكربون فات موعده كثيرا. وبالاقتران مع شيئين يجب أن نقوم بهما الآن - التخلص التدريجي تماما من الوقود الأحفوري وتنفيذ خيارات الطاقة المتجددة المتاحة على نطاق واسع والفعالة من حيث التكلفة، فإن اختراقا في إنتاج طاقة الاندماج فعليا سيكون ما يحتاجه كوكبنا.

ويأمل فريق MIT وCFS في تشغيل مصنع اختبار بحلول عام 2025.