اختراق الاندماج النووي في السياق

في الشهر الماضي ، مرفق الإشعال الوطني في مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL) في كاليفورنيا أعلن اختراق كبير في أبحاث الاندماج النووي. منذ ذلك الحين ، سألني عدد من الأشخاص عما يعنيه هذا الاختراق حقًا.

أولاً ، دعونا نناقش بعض أساسيات الاندماج النووي. تعتمد محطات الطاقة النووية اليوم على الانشطار النووي ، وهو تقسيم نظير ثقيل مثل اليورانيوم 235 إلى نظيرين أصغر. (النظائر هي مجرد أشكال مختلفة للعنصر).

بعبارات بسيطة ، يشبه الانشطار النووي إطلاق رصاصة صغيرة في مركز النظير ، مما يتسبب في عدم استقراره وانقسامه. عندما ينقسم ، يطلق كمية هائلة من الطاقة (ترتبط الكتلة والطاقة بمعادلة أينشتاين الشهيرة E = Mc²). يمكن بعد ذلك تحويل هذه الطاقة إلى كهرباء.

ومع ذلك ، فإن أحد الاعتراضات الأساسية على الانشطار النووي هو أن المنتجات الثانوية للانشطار مشعة للغاية ، والعديد منها طويل العمر. وبعبارة أخرى ، فإنها تشكل خطرا على الحياة ما لم يتم التعامل معها بشكل صحيح. هذه المنتجات الثانوية المشعة هي سبب معارضة البعض للطاقة النووية.

الاندماج النووي ، وهو مصدر الطاقة لنجوم مثل شمسنا ، مختلف. مع الاندماج ، فإنك تجبر النظائر الأصغر معًا لتكوين نظائر أكبر. عادةً ما يتضمن هذا الجمع بين نظائر الهيدروجين - أصغر عنصر - لتكوين الهيليوم. يطلق هذا التفاعل طاقة أكبر من تفاعل الانشطار ، ولكن الأهم من ذلك أنه لا ينتج أي منتجات ثانوية مشعة طويلة المدى. لهذا السبب يُطلق على الاندماج النووي غالبًا "الكأس المقدسة" لإنتاج الطاقة.

إذا ما هي المشكلة؟ هذه النظائر الهيدروجينية الصغيرة شديدة المقاومة للانصهار. يتطلب الأمر ضغطًا هائلاً ودرجات حرارة عالية (كما هو الحال في الشمس) لإجبارها على الاندماج. هذا مختلف تمامًا عن الانشطار النووي ، والذي يحدث بسهولة نسبيًا. وهكذا ، على الرغم من إمكانية تحقيق الاندماج في الأسلحة النووية ، فقد أمضى الباحثون عقودًا في محاولة إنشاء تفاعل اندماج محكوم يمكن استخدامه لإنتاج الطاقة.

على مر السنين ، تم الإعلان عن العديد من "الاختراقات". الأمر الذي تم الإعلان عنه الشهر الماضي هو أنه لأول مرة ، حصل العلماء على طاقة أكبر من عملية الاندماج مما اضطروا إلى بذلها. تطلبت الجهود السابقة التي حققت الاندماج مدخلات طاقة أكثر من تفاعل الاندماج الناتج.

لذا ، فإن هذا يمثل إنجازًا مهمًا. ولكن ما مدى قربنا من تطوير مفاعلات الاندماج التجارية؟

هنا تشبيه استخدمته لوضعه في سياقه. كان هناك العديد من المعالم في الطريق إلى السفر بالطيران التجاري. طار الأخوان رايت بأول رحلة طيران ناجحة تعمل بالطاقة في التاريخ في ديسمبر 1903. وستمر 16 سنة أخرى قبل أول رحلة طيران عبر المحيط الأطلسي. ولكن ، أول طائرة تجارية ناجحة على نطاق واسع ، لم يتم تقديم طائرة بوينج 707 حتى عام 1958.

لطالما كانت النكتة التي طال أمدها هي أن الاندماج النووي التجاري لا يزال بعيدًا عن 30 عامًا. في الواقع ، هذا يعني ببساطة أننا ما زلنا لا نستطيع رؤية المسار الكامل للوصول إلى هناك. الاختراق الأخير هو بالتأكيد علامة بارزة على طريق الاندماج النووي التجاري. ولكن قد لا نزال على بعد 30 عامًا من رؤية تحقيق تجاري للاندماج النووي.