يسعى مشروع دولي طموح إلى تسخير قوة الاندماج النووي لإنتاج طاقة نظيفة. إذا سار كل شيء وفقًا للخطط، فسيتم تشغيله خلال خمس سنوات (وخلال 15 عامًا، قد يبدأ في توليد الكهرباء)
راتشيلي واكس، زاوية – وكالة أنباء العلوم والبيئة
في هذه الأيام، عندما أصبح الصيف حقيقة واقعة في الميدان، نتعرض أكثر فأكثر لقوة الشمس، التي تنتج كميات هائلة من الضوء والحرارة كل يوم والتي بدونها ستكون الحياة على الأرض، كما نعرفها، ممكنة. لا يكون ممكنا.
نحن أيضًا نستخدم إشعاع الشمس لإنتاج الطاقة الشمسية بالطبع، ولكن هناك من يشير إلى هدف أكثر طموحًا: منذ عدة عقود، جرت محاولات بشرية في أجزاء مختلفة من العالم لإعادة إنتاج عملية الاندماج النووي بشكل فعال، وهي الآلية التي يتم من خلالها خلق الطاقة في نواة الشمس، وبالتالي تزويد البشرية بكميات غير محدودة من الكهرباء، ويتم التقاطها بطريقة نظيفة. حتى الآن لم يتم تحقيق نجاح يذكر في هذا المجال، لكن ITER، وهو مشروع دولي ضخم تم إنشاؤه لهذا الغرض، هو الآن في مراحل متقدمة من البناء، وإذا سار كل شيء بنجاح وفقًا للخطة، فقد يحول الخيال العلمي إلى حقيقة - و توفير الطاقة من الاندماج النووي في وقت مبكر من عام 2035.
الاندماج النووي هو العملية المعاكسة للانشطار النووي - الآلية التي تنشط القنبلة الذرية وتستخدم حاليا لتوليد الكهرباء في مفاعلات الطاقة النووية. في الانشطار النووي، تنقسم نواة كبيرة من ذرة واحدة كبيرة وغير مستقرة (اليورانيوم أو البلوتونيوم) إلى نوى ذرية أخف وأصغر بينما تنبعث النيوترونات إلى محيطها، مما يؤدي إلى تفاعل متسلسل ينشطر فيه العديد من النوى الذرية وينتج يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة التي كانت موجودة فيها.
ومن ناحية أخرى، في الاندماج النووي، تنفصل نواتان من ذرات الهيدروجين (تحتوي كل منهما على بروتون واحد) عن إلكتروناتهما وتتحدان بسبب ظروف الحرارة والكثافة والضغط الهائلة في قلب الشمس لتشكل نواة ذرية واحدة من الهيليوم. (الذي يحتوي على بروتونين ونيوترونين). في العملية الاصطناعية التي يحاول العلماء خلقها، يتم استخدام نظائر الهيدروجين (أشكال ثقيلة من الهيدروجين مع أعداد مختلفة من النيوترونات)، والديوتيريوم (بروتون واحد ونيوترون واحد) والتريتيوم (بروتون واحد ونيوترونان). وهكذا، في نهاية عملية الاندماج النووي، يتم الحصول على كتلة زائدة، حيث يبقى نيوترون حر ويتم امتصاص الطاقة الحركية لهذا النيوترون بواسطة قشرة الليثيوم السميكة للغاية التي تحيط بغرفة الاندماج. ويؤدي الاصطدام إلى تحلل بعض الليثيوم إلى الهيليوم والتريتيوم (الذي يستخدم كوقود لمواصلة عملية الاندماج)، ويسخن الوشاح ومن المفترض أن تمر الطاقة منه عبر نظام تبريد داخلي إلى عملية إنتاج الكهرباء. وهناك آلية مماثلة تكمن وراء عمل القنابل الهيدروجينية (القنابل النووية الحرارية)، وهي أقوى بألف مرة على الأقل من القنابل الذرية التي ألقيت على هيروشيما وناجازاكي.
23 ألف طن عند 150 مليون درجة
طوال القرن الماضي والحالي، جرت محاولات لإنتاج الطاقة من الاندماج النووي في أكثر من 200 مفاعل بني لهذا الغرض، ولكن دون جدوى. وفي عام 1985، قرر رئيس الولايات المتحدة رونالد ريغان وزعيم الاتحاد السوفياتي ميخائيل غورباتشوف أن القضية تتطلب جهداً دولياً، وأعلنا بشكل مشترك عن إنشاء ITER. في البداية كان الاسم اختصارًا للمفاعل التجريبي النووي الحراري الدولي، وبعد ذلك تم إسقاط الأحرف الأولى، وتقرر أن يكون ITER، الكلمة اللاتينية التي تعني "الطريق"، هو الاسم الكامل للاسم.
ويقع المفاعل، الذي بدأ تشييده عام 1988 ويجري حاليا تنفيذه، في بلدة سان بول ليه دورانس في منطقة بروفانس بفرنسا. وتقدر تكلفته الإجمالية حاليا بنحو 20 مليار يورو، تستثمرها 35 دولة، ومن المتوقع أن يصل وزنه إلى نحو 23 ألف طن (ثلاثة أضعاف وزن برج إيفل). ويتم نقل أجزائه، التي يبلغ وزن أثقلها حوالي 900 طن وطول أكبرها 10.6 متر (ارتفاع مبنى مكون من أربعة طوابق)، من أقرب ميناء على طريق طوله 104 كيلومترات مهيأ خصيصًا لـ المهمة.
وسيستخدم المفاعل الديوتيريوم والتريتيوم، وهما نظائر الهيدروجين التي يعد اندماجها الأكثر كفاءة لإنتاج الطاقة، ولن تقل درجة الحرارة فيه عن 150 مليون درجة مئوية. وبحسب الخطة الطموحة الحالية، سيتم تفعيل المفاعل في عام 2025 وسيسخن تدريجياً، حتى يتمكن في عام 2035 من البدء في توفير الطاقة.
الحل لجميع مشاكل الطاقة؟
علماء ITER ليسوا الوحيدين الذين يحاولون استخراج الطاقة من الاندماج النووي. تمر العديد من الشركات التجارية أيضًا بمراحل مختلفة من السعي لتحقيق نفس الهدف، من بينها الشركة الأمريكية الناشئة CFS (أنظمة الكومنولث فيوجن)، التي جمعت مؤخرًا 84 مليون دولار من مستثمرين في أوروبا وآسيا.
سيتعين على كل من ITER والشركات الخاصة مواجهة صعوبات كبيرة في الطريق إلى الهدف المنشود. يقول الدكتور دانييل مادير، الباحث والمستشار العلمي وأحد مؤسسي شركة SP Interface: "إن الاندماج النووي عملية معقدة للغاية". "لكي ينجح الأمر، هناك حاجة إلى ظروف مشابهة لتلك الموجودة في قلب نجم مثل الشمس، والتي تشمل ضغطًا ودرجة حرارة مرتفعين للغاية. ومن الصعب جدًا خلق مثل هذا الوضع على الأرض، لأنه يتطلب استثمار كميات هائلة من الطاقة".
وبحسب مدار، فقد تمكن العلماء من إجراء الاندماج النووي في المنشآت البحثية في الماضي، لكن كمية الطاقة التي كان لا بد من استثمارها في هذه العملية كانت أكبر بكثير مما تم إنتاجه منها.
ومع ذلك، إذا نجحت الجهود الجارية في ITER على الرغم من العقبات العديدة، فإن سوق الطاقة العالمية سوف تتغير بشكل كبير. يقول مدار: "سيحل هذا جميع مشاكل الطاقة". "هذه العملية تجعل من الممكن استخراج كمية هائلة من الطاقة من كمية ضئيلة من المواد." ووفقا له، فإن جزءا كبيرا من إمكانات العملية يأتي من حقيقة أن المادة الخام المطلوبة لها هي الهيدروجين، وهو العنصر الأكثر شيوعا في الكون، والذي يوجد على الأرض في العديد من المركبات (مثل الماء). ويقول: "مخزون الوقود الذي يمكن استخدامه لا نهاية له".
ومن المزايا الهامة الأخرى للاندماج النووي، إذا نجح، هو أمانه العالي مقارنة بطرق إنتاج الطاقة الأخرى، وفي المقام الأول حرق الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز الطبيعي) - وهي العملية التي تسبب انبعاث كميات هائلة من الغازات الدفيئة ( وخاصة ثاني أكسيد الكربون) في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تفاقم أزمة المناخ بشكل أكبر، ونتيجة لذلك ينتشر أيضًا تلوث الهواء على نطاق واسع بالجزيئات القابلة للتنفس (PM2.5 PM10) وأكاسيد النيتروجين وكبريت الأوزون وغيرها من الملوثات.
علاوة على ذلك، فإن الاندماج النووي أيضًا أكثر أمانًا من الانشطار النووي، وهو، كما ذكرنا، الطريقة المستخدمة في محطات الطاقة النووية اليوم، والتي في الحالات القصوى يمكن أن تسبب كوارث مؤلمة عندما تفشل جميع أنظمة الأمان (الأكثر تميزًا على الإطلاق هو كارثة تشيرنوبيل). يقول مدار: "بخلاف الانشطار النووي، لا يتم في الاندماج النووي التعامل مع العناصر المشعة الخطيرة، التي تشكل خطرا على البيئة وعلى الإنسان بعد انتهاء العملية". "لا يوجد خطر من الإشعاع النووي أو النفايات النووية."
لا تنتظر المعجزات
وعلى الرغم من كل هذا، يجب أن نتذكر أن الجنس البشري لا يزال بعيدًا جدًا عن الإنتاج الفعال للطاقة من الاندماج النووي، وأن مشروع ITER هو مشروع طموح للغاية وليس من المعروف ما إذا كان سيتم تحقيقه بالفعل كما وعدوا به في عام 2035. XNUMX. ويقول مدار: "ليست هناك حاجة لإلغاء البرامج الأخرى للحد من انبعاثات الغازات الدفيئة، وانتظر هذا فقط". ووفقا له، من المهم مواصلة الاستثمار في تطوير الطاقات المتجددة، مثل الطاقة الشمسية، الموجودة بالفعل اليوم والتي يمكن أن تساعد بشكل كبير في تقليل إنتاج الكهرباء من الوقود الأحفوري الملوث. ويختتم قائلاً: "يجب ألا ننتظر المعجزات التكنولوجية التي قد تحدث في المستقبل، عندما يكون الوقت قد فات بالفعل".
تعليقات 4
المتشكك
وحتى في عام 2050، لا أعتقد أنه سيكون هناك عمال مناجم تجاريون.
ربما في سيناريو متفائل للغاية، إذا لم تكن هناك مشاكل، سيكون من الممكن إنتاج الطاقة بمساعدة الاندماج.
ولكن بالنسبة لشيء تجاري، فهذا لا يكفي حقًا، بل يجب أن يكون اقتصاديًا أيضًا.
وهذا ليس بالأمر السهل على الإطلاق.
يتم الحديث عن تكنولوجيا الاندماج كما لو أنها حل سحري، أو نوع من الكأس المقدسة.
لكن الحقيقة بعيدة كل البعد عن ذلك.
كم تكلفة شيء مثل هذا؟ كم عدد القضاة الذين يحتاجون إلى شيء كهذا، وما هو عمر هذه المنشأة، وكم عدد أنظمة السلامة التي تحتاجها.
حقيقة عدم وجود الكثير من المفاعلات النووية في العالم لا تعود إلى جودة البيئة ولا إلى نقص المواد الخام (اليورانيوم نادر حقًا، ولكن هناك حاجة إلى كمية صغيرة جدًا منه).
غالبًا ما تكون تكلفة البناء والتشغيل البسيط مرتفعة جدًا. أنظمة السلامة والخبراء وعمليات التدقيق والاختبارات تكلف الكثير من المال.
لو كان اقتصاديًا حقًا، لاستخدموه ولم يفكروا في التلوث.
على أية حال، حتى في السيناريو الأكثر تفاؤلاً، فإن هذا ليس سوى حل جزئي. ومن الواضح بالفعل أنه إذا كان من الممكن تحقيق كفاءة استخدام الطاقة في الاندماج النووي، فإن ذلك لا يتم إلا في المصانع الكبيرة جدًا.
شيء آخر، في السنوات الأخيرة، انخفضت تكلفة الطاقة الشمسية.
وينبغي أن يكون الاستثمار الرئيسي في توفير الطاقة والطاقة المتجددة
يُظهر مشروع Safire نتائج خالية من التكلفة أكثر من كل هذه المشاريع المصابة بجنون العظمة.
"في العقود الأخيرة.."
منذ سبعين عامًا وهم يضخون الأموال دون أن يدركوا ذلك لخلق اندماج "كما في الشمس".
جادل إدينجتون بأنه لن يكون من الصعب فهم كيف تكون الشمس. وعندما تفشل النظرية، فإن أي محاولة لبناء التكنولوجيا بها محكوم عليها بالفشل أيضًا.
لا أعلم متى سمعت عن رالف يورجنز أو هانز ألفين. إن لم يكن ثم سيئة للغاية.
إذا كان كل شيء يعمل كما هو مأمول، فماذا سيرون
أنه ممكن، وهناك أيضًا الكثير من الأبحاث على الطريق
وهذا المفاعل غير مصمم لتزويد الشبكة بالكهرباء
هذه فقط جدوى تقنية الاندماج، أي أنها ستعطي طاقة أكبر مما يستثمر فيها،
ستكون الخطوة التالية هي بناء نموذج أولي
ومراقبة مفاعلات الاندماج النشطة
من المحتمل أن قسماً كبيراً ممن يقرأ المقال لن يكون موجوداً هنا بعد الآن لرؤية مفاعلات الاندماج التجارية، فنحن نتحدث عن تواريخ عام 2050،
المقال يقول:
"من ناحية أخرى، في الاندماج النووي، تنفصل نواتان من ذرات الهيدروجين (كل منها تحتوي على بروتون واحد) عن إلكتروناتهما وتتحدان بسبب ظروف الحرارة والكثافة والضغط الهائلة في قلب الشمس في نواة ذرية واحدة من الهيليوم (الذي يحتوي على بروتونين ونيوترونين)." نهاية الاقتباس.
يجب أن يكتب: أربع نوى لذرة الهيدروجين، إلخ، إلخ.
كما أنهم ما زالوا لا يعرفون كيف سيعمل، لكنهم وعدونا بالفعل بأنه سيكون أكثر أمانًا من طرق الإنتاج الحالية؟؟
غير مقبول بالنسبة لي على أقل تقدير!
ولكن أتمنى لهم التوفيق!
يوم جيد
سابدارمش يهودا