يَعِد الاندماج النووي بمصدر مستدام وغير محدود تقريبًا للطاقة من خلال عمليات مشابهة لتلك التي تزود الشمس بالطاقة، بشرط أن يكون من الممكن أولاً حل بعض المشكلات الفيزيائية الأساسية والمعقدة إلى حد ما.
يتم حاليًا استكشاف مجموعة متنوعة من الطرق لاستخراج الطاقة من الذرات، ولكل منها إيجابياته وسلبياته. يشير بحث جديد إلى أنه قد يكون لدينا قريبًا طريقة للتغلب على عقبة كبيرة في العمليات التي تستخدم أنفاقًا على شكل كعكة دائرية، تُعرف باسم توكاماك.
لقد تم الآن التغلب على حاجز تم وضعه سابقًا أمام الاندماج في التوكاماك، والمعروف باسم حد غرينوالد، بمعامل عشرة، وذلك بفضل الجهود التي بذلها فريق من الباحثين في جامعة ويسكونسن من خلال ماديسون متماثل توروس (MST) . تم نشر النتيجة في رسائل المراجعة الفيزيائية .
على الرغم من أن الآليات الكامنة وراء هذا الحد ليست مفهومة جيدًا، إلا أن القاعدة العامة تحدد سقفًا لكثافة الإلكترون في بلازما التوكاماك الساخنة. وهذا يعني أنه يمكن تحقيق كثافة بلازما أعلى بكثير من المعتاد.
إن وجود طريقة موثوقة للتغلب على هذا القيد يعني أننا قادرون على تحقيق قفزة إلى الأمام من حيث استقرار وكفاءة مفاعلات الاندماج النووي توكاماك، مما يقربنا من اليوم الذي يصبح فيه الاندماج النووي حقيقة عملية.
وكتب الباحثون في ورقتهم المنشورة: "تجارب توكاماك مع كثافة إلكترون تتجاوز حد غرينوالد بما يصل إلى عامل عشرة في ظل ظروف الحالة المستقرة معروضة هنا، وهو أمر غير مسبوق".
يتطلب الاندماج النووي - الانضمام القسري للنوى الذرية لإطلاق الطاقة الزائدة - حرارة شديدة ناتجة عن حبس الجسيمات المشحونة التي تشكل البلازما.
التوكاماك هو نوع خاص من مفاعلات الاندماج النووي التي تستخدم التيارات لدفع البلازما عبر مركز حلقة مجوفة كبيرة. تساعد المجالات المغناطيسية ضمن هذه الكتلة الساخنة من الجسيمات المشحونة على إبقائها محصورة، لكن البلازما أكثر عرضة لعدم الاستقرار من الطرق المماثلة، وتخضع بشدة لحد صارم إلى حد ما على كثافة إلكترون البلازما. ارتفاع كثافة الإلكترون يعني المزيد من التفاعلات والمزيد من الطاقة.
يعتقد الفريق أن ميزتين رئيسيتين لـ MST ساعدتا في كسر حدود هذه الكثافة بشكل كامل: جدرانها السميكة الموصلة ( لتثبيت المجالات المغناطيسية التي تتلاعب بالبلازما) ومصدر الطاقة الخاص بها، والذي يمكن تنظيمه بناءً على ردود الفعل (مرة أخرى ، أمر بالغ الأهمية للاستقرار).
وكتب الباحثون: "يبدو أن الكثافة القصوى يتم تحديدها بواسطة قيود الأجهزة بدلاً من عدم استقرار البلازما". وهذا يعني أنه لا توجد قيود مادية، ولكن فقط القيود التكنولوجية، تجاه الاندماج.
ويعد هذا انتصارًا آخر للاندماج في التوكاماك في سلسلة النجاحات الأخيرة. وفي السنوات الأخيرة، انشغل العلماء ببناء مفاعلات أكبر، وزيادة الطاقة المنتجة والوصول إلى درجات حرارة أعلى للتفاعلات.
وهذا لا يعني أن الاندماج النووي سيكون جاهزًا في أي وقت قريب، وهناك محاذير يجب الحديث عنها. لم تعمل البلازما عند درجات حرارة عالية جدًا كما تفعل عادةً في تفاعلات الاندماج، لذا يجب توسيع نطاق هذه التجارب في هذا الصدد.
إن مؤلفي الدراسة الجديدة واثقون من أن العلماء سيكونون قادرين على معرفة كيفية تحقيق هذه النتائج على أجهزة أخرى - على الرغم من أنه لا يزال هناك عمل يتعين القيام به لتحليل سبب عمل هذا الإعداد بشكل جيد.
كتب الباحثون: "لا تزال هناك أسئلة حول سبب قدرة MST، على وجه التحديد، على العمل بجزء مرتفع من Greenwald، وإلى أي مدى يمكن توسيع هذه القدرة لتشمل أجهزة ذات أداء أعلى".
بفضل قناة Telegram الخاصة بنا، يمكنك البقاء على اطلاع دائم بما يتم نشره من مقالات السيناريوهات الاقتصادية الجديدة.
المقال الاندماج النووي: حد جرينوالد تجاوز 10 مرات في الولايات المتحدة الأمريكية. ويأتي رد الفعل الأقرب من السيناريوهات الاقتصادية .