أعلن علماء أمريكيون في منشأة الإشعال الوطنية، وهي جزء من مختبر لورانس ليفرمور الوطني، عن تقدم كبير في الاندماج النووي هذا الأسبوع.
لأول مرة على الإطلاق، نجح العلماء في إنتاج طاقة من تجربة الاندماج النووي أكثر من طاقة الليزر المستخدمة لتشغيلها.
في هذا التقرير نشرح ماهية الاندماج النووي ونوضح كيف أن هذا الاكتشاف قد يمهد المستقبل لشكل جديد من الطاقة النظيفة والمستدامة.
ما هو الاندماج النووي؟
يعمل الاندماج النووي على تغذية الشمس والنجوم، حيث تضغط قوى هائلة وتسخن بلازما الهيدروجين إلى حوالي 100 مليون درجة مئوية، وعند درجة الحرارة هذه، تندمج الجسيمات الأخف في الهيليوم، وتطلق كميات هائلة من الطاقة.
الاندماج النووي هو مصدر طاقة نظيف إلى حد ما؛ لأنه لا ينتج عنه انبعاثات ضارة في الغلاف الجوي وينتج فقط كمية صغيرة من النفايات المشعة قصيرة العمر.
كان العلماء يحاولون في إجراء هذه التجربة على الأرض منذ ما يقرب من 70 عامًا، باستخدام نظائر الهيدروجين -الديوتيريوم والتريتيوم – لتشغيل محطات الاندماج.
نظرًا لوجود الديوتيريوم في مياه البحر ويتم الوصول إلى التريتيوم من خلال تشعيع الليثيوم، فإن إمكانية الوصول إلى هذه النظائر تعني أن الاندماج يمكن أن يصبح مصدرًا رئيسيًا للطاقة في المستقبل.
كمية الديوتيريوم الموجودة في لتر واحد من الماء، على سبيل المثال، يمكن أن تنتج قدرًا من طاقة الاندماج مثل احتراق 300 لتر من الزيت.
ومع ذلك، فإن التحدي الحقيقي هو ضمان أن تولد محطات الطاقة الاندماجية طاقة أكثر مما تستهلك.
تحدي الاشتعال الانصهار
الاشتعال الاندماجي هو مصطلح يشير إلى تفاعل الاندماج الذي يصبح مستدامًا ذاتيًا، حيث ينتج التفاعل طاقة أكثر مما تستهلك، وحتى الآن، العلماء قادرون فقط على تحقيق التعادل.
استخدم مرفق الإشعال الوطني إعدادًا خاصًا يسمى اندماج الحبس بالقصور الذاتي والذي يتضمن قصف حبيبة صغيرة من بلازما الهيدروجين بالليزر لتحقيق الاشتعال الاندماجي.
تجاوزت تجربة LLNL عتبة الاندماج من خلال توصيل 2.05 ميغا جول (MJ) من الطاقة إلى الهدف، مما أدى إلى 3.15 ميجا جول من إنتاج طاقة الاندماج، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية.
هل يمكن تسويق طاقة الاندماج النووي قريبًا؟
في السنوات الأخيرة، جذبت تقنية الاندماج انتباه الحكومات وكذلك الشركات الخاصة مثل Chevron وGoogle، كما تقدر بلومبيرج إنتليجنس أن سوق الاندماج سيصل في النهاية إلى 40 تريليون دولار.
إلى جانب توليد الطاقة، من المتوقع أن يتم استخدام الاندماج في أسواق أخرى مثل السفر للفضاء والشحن البحري، والحرارة الطبية والصناعية.
وفقًا لمدير مختبر لورانس ليفرمور الوطني، كيم بوديل، سيستغرق الأمر “عقودًا على الأرجح” قبل أن يتم تسويق طاقة الاندماج النووي.
خلال إعلان الاختراق، أشارت إلى أنه من الضروري إنتاج “العديد من أحداث الاشتعال الاندماجي في الدقيقة” بالإضافة إلى وجود “نظام قوي للسائقين” قبل أن يتم تسويق الاندماج بنجاح.
تتناول الطعام في الخارج؟.. غسالات أطباق المطاعم تهدد صحتك بهذه المخاطر
