إنجاز علمي كبير في مجال الطاقة الاندماجية

أعلن علماء أمريكيون عن إنجاز علمي كبير في الطاقة الاندماجية. لأول مرة تمكن الباحثون من توليد طاقة من تفاعلات الاندماج أكثر مما كانوا يستخدمونه لبدء العملية. بلغ إجمالي المكاسب حوالي 150٪. وقالت وزيرة الطاقة جينيفر جرانهولم في مؤتمر صحفي إن أمريكا حققت انفراده علمية هائلة. جاء هذا الإنجاز في مرفق الإشعال الوطني (NIF)، وهو مجمع ليزر بقيمة 3.5 مليار دولار في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا. منذ خمسينيات القرن الماضي، كافحت NIF لتحقيق هدفها المعلن المتمثل في إنتاج تفاعل اندماج يولد طاقة أكثر مما يستهلكه. وتعتبر هذه الطاقة مصدر محتمل للطاقة النظيفة خلال السنوات المقبلة.
ما هي الطاقة الاندماجية؟
الاندماج النووي هو استخدام الحرارة الناتجة من تفاعلات الاندماج النووي لدمج نوويتين ذريتين ضوئيتين أخف في الكتلة الذرية لتكوين نواة أثقل، عن طريق هذه النواة يتم توليد طاقة نظيفة لا حدود لها.
لماذا الاندماج النووي مهم؟
يطلق العلماء على الطاقة الاندماجية أنها الكأس المقدسة لإنتاج الطاقة. ويتم ذلك عن طريق أخذ أزواج من ذرات الضوء المنبعثة من الشمس والنجوم ودمجها معًا، وينتج عن هذا الاندماج الكثير من الطاقة.
الاندماج النووي ينتج عنه طاقة كبيرة، وكميات قليلة من النفايات المشعة. والجدير بالذكر أن عملية الاندماج النووي لا ينتج عنها انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، التي تحبس حرارة الشمس وهي مسؤولة عن تغير المناخ. عكس الانشطار النووي.
النفايات الناتجة أيضًا أقل إشعاعًا وتتحلل بسرعة أكبر بخلاف الانشطار النووي.
تستخدم معظم تجارب الاندماج الهيدروجين، والذي يمكن استخراجه بثمن ضئيل من مياه البحر والليثيوم، وذلك سوف يساعد على استمرار إمدادات الوقود لملايين السنين.
كيف يعمل الاندماج النووي؟
عندما يتم دمج ذرتين من عنصر ضوئي مثل الهيدروجين باستخدام درجة الحرارة العالية لتكوين ذرة واحدة أثقل مثل الهيليوم، ينتج عن هذا التفاعل الكيميائي كميات كبيرة من الطاقة.
لكن في الواقع صعب الحصول على عنصرين متطابقين بسبب احتوائهما لنفس الشحنة، فإنهما ينفران بعضهما البعض بشكل طبيعي، مثل الأطراف الإيجابية لبطاريتين.
للتغلب على هذه المقاومة نحتاج الكثير من الطاقة.
يحدث ذلك في الشمس بفضل درجات الحرارة المرتفعة التي تبلغ حوالي عشرة ملايين درجة مئوية. ويتوفر أيضًا ضغط كبير أكثر من 100 مليار ضعف درجات الحرارة الموجودة في الغلاف الجوي للأرض.
استخدم العلماء تقنيات مختلفة لمحاولة التغلب على هذه الظروف على كوكب الأرض. لكن ثبت أنه من الصعب للغاية الحفاظ على درجة الحرارة المرتفعة والضغط اللازمين لفترة كافية.
وقد أعلنت مؤخرًا منظمة الإشعال الوطنية الأمريكية (NIF)، أنها استخدمت بنجاح ليزر مكون من 192 شعاعًا لتحويل كمية صغيرة من الهيدروجين إلى طاقة كافية لتشغيل حوالي 15-20 غلاية.
هذا يعني أنه لأول مرة تمكن العلماء من توليد طاقة أكثر من الليزر الذي تم استخدامه في التجربة.
متى سيكون الاندماج النووي ممكنًا؟
لا يزال الاندماج النووي يحتاج إلى الكثير من التجارب والأبحاث على نطاق واسع لعدة سنوات. على الرغم من الكثير من الاختبارات الواعدة في السنوات القليلة الماضية.
ولكن بعد أن أعلن العلماء الامريكين تجربة NIF الناجحة في الولايات المتحدة لم تنتج طاقة أكثر مما كان مطلوبًا لجعل الليزر يستخدم في المقام الأول، وقد كلف برنامج البحث للوصول إلى هذه النتائج مليارات الدولارات.
على الرغم من أن العلماء الفيزيائيين رحبوا بالنتائج الأمريكية ووصفوها بأنها لحظة اختراق حقيقية، إلا أنهم يشيرون إلى أن هناك حاجة إلى المزيد من العمل قبل استخدام الاندماج النووي لتشغيل المنازل أو الشركات.
ما مدى أمان الطاقة الاندماجية؟
وصفت الوكالة الدولية للطاقة الذرية الطاقة الاندماجية النووية بأنها آمنة للغاية. وذلك عن طريق تطبيق الأساليب الاحترازية المطلوبة لبدء الاندماج النووي والحفاظ على التفاعل الناتج عنه شديدة لدرجة أنه من المستحيل أن يخرج عن السيطرة.
وأوضحت سيهيلا غونزاليس دي فيسنتي من الوكالة الدولية للطاقة الذرية أن الاندماج عملية ذاتية التحديد، إذا لم تتمكن من التحكم في التفاعل، فإن الآلة تغلق نفسها.
كما أن النفايات الناتجة أيضًا أقل إشعاعًا وتتحلل بسرعة أكبر بخلاف الانشطار النووي.
هل يمكن أن يساعد الاندماج النووي في معالجة ظاهرة الاحتباس الحراري؟
لا يعتمد الاندماج النووي على الوقود الأحفوري مثل النفط أو الغاز، ولا ينتج عنه غازات الاحتباس الحراري التي تحبس حرارة الشمس وهي مسؤولة عن تغير المناخ.
على عكس الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، فهي لا تعتمد على الظروف الجوية المفيدة. حيث إن الاندماج النووي يستخدم مادتين موجودتين على الأرض مثل: الليثيوم والهيدروجين.
يمكن أن يساعد الاستخدام الواسع النطاق للاندماج النووي البلدان على تحقيق أهدافها لإنتاج انبعاثات منه بحلول عام 2050. وسوف يتم ذلك بعد أن يتم توسيع نطاق النجاحات التجريبية الأخيرة بشكل هادف.
ما هو دور الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA)؟
الوكالة الدولية للطاقة الذرية لها دور كبير منذ زمن طويل في مجال الاندماج من حيث البحث والتطوير. وبدأت مؤخرًا في دعم تطوير التكنولوجيا ونشرها.
- أطلقت الوكالة الدولية للطاقة الذرية مجلة الاندماج النووي في عام 1960 لتبادل المعلومات حول التقدم في الاندماج النووي. تعتبر المجلة الآن الرائدة في هذا المجال. كما تنشر الوكالة الدولية للطاقة الذرية بانتظام مواد توعية عن الطاقة الاندماجية النووية.
- تم عقد المؤتمر الدولي الأول للطاقة الاندماجية التابع للوكالة الدولية للطاقة الذرية في عام 1961، ومنذ عام 1974، تعقد الوكالة مؤتمرًا كل سنتين لتعزيز المناقشة بشأن التطورات والإنجازات في مجال الطاقة الاندماجية.
- عام 1971، عمل المجلس الدولي لبحوث الاندماج التابع للوكالة الدولية للطاقة الذرية على إنشاء تعاون دولي في أبحاث الطاقة الاندماجية.
- تم عقد اتفاق تعاون في عام 2008 بين الوكالة الدولية للطاقة الذرية ومنظمة ITER. تم توسيعه وتعميقه في عام 2019.
- توفر الوكالة الدولية للطاقة الذرية التعاون والتنسيق الدوليين بشأن الأنشطة البرنامجية للمنظمة في جميع أنحاء العالم.
- تنفذ الوكالة الدولية للطاقة الذرية سلسلة من الاجتماعات التقنية وأنشطة بحثية لتطوير ونشر علم الاندماج والتكنولوجيا، وتنظم وتدعم أنشطة التعليم والتدريب بشأن الاندماج.
- تحتفظ الوكالة الدولية للطاقة الذرية بقواعد بيانات رقمية للبيانات الأساسية لبحوث طاقة الاندماج، ونظام معلومات أجهزة الاندماج (FusDIS)، الذي يجمع معلومات عن أجهزة الاندماج العاملة أو قيد الإنشاء أو المخطط لها في جميع أنحاء العالم.
- تنفذ الوكالة الدولية للطاقة الذرية مشروعًا لتطوير التكنولوجيا بين الانشطار النووي والاندماج من أجل إنتاج الطاقة.
- تقوم الوكالة الدولية للطاقة الذرية بالتحقيق في جوانب السلامة الرئيسية المطلوبة في جميع مراحل الاندماج، حيث يلزم وضع مبادئ توجيهية ووثائق مرجعية محددة.
- تدعم أيضًا الوكالة الدولية للطاقة الذرية دراسة جدوى مسبقة لصنع بيان عملي عام للاندماج.
في النهاية عزيزي القارئ الطاقة الاندماجية تعتبر ثورة هائلة من الطاقة النظيفة، إذا تم تطبيقها بأتباع معايير السلامة والأمان ستفيد جميع البلدان في جميع أنحاء العالم، وستساهم في الحفاظ على سلامة البشرية.