الطاقة المبنية على قوة النجوم تقترب خطوة أخرى بعد تسجيل حرارة الاندماج النووي | الطاقة النووية

تلقى احتمال وجود مصدر للطاقة الخضراء يعتمد على قوة النجوم دفعة بعد أن سجل العلماء رقما قياسيا عالميا لكمية الطاقة الناتجة عن دمج الذرات معا.

قام الباحثون في مشروع Torus الأوروبي المشترك (JET)، وهو مفاعل اندماجي تجريبي في مركز كولهام للطاقة الاندماجية في أوكسفوردشاير، بتوليد 69 ميجا جول من الطاقة خلال خمس ثوانٍ من مجرد 0.2 ملليجرام من الوقود في تجربة الاندماج النهائية التي تم إجراؤها في المنشأة.

وقد وُصِف انفجار الطاقة، الذي يعادل 16.5 كجم من مادة تي إن تي، بأنه “الإنجاز المناسب” للمشروع، الذي كان رائدًا في مجال تكنولوجيا مفاعلات الاندماج التجارية المستقبلية منذ أن بدأ تشغيله في عام 1983. وقد حطم الرقم القياسي السابق البالغ 59 ميجا جول من الحرارة. ، التي وضعتها نفس المنشأة في عام 2022.

إذا ثبت أن طاقة الاندماج النووي قابلة للتطبيق على نطاق واسع، فيمكن للمفاعلات المستقبلية أن تقود ثورة الطاقة الخضراء. يحتوي كيلوغرام واحد من وقود الاندماج النووي على طاقة تزيد بنحو 10 ملايين مرة عن كيلوغرام من الفحم أو النفط أو الغاز، كما أن تفاعلات الاندماج النووي لا تطلق غازات دفيئة.

أنهت منشأة JET عملها العلمي في ديسمبر. وسيتم الآن إخراجها من الخدمة خلال عملية تستغرق 17 عامًا، وسيقوم الباحثون بتوثيقها بتفاصيل دقيقة لإرشاد عملية بناء وتفكيك مفاعلات الاندماج النووي في العقود المقبلة. ساهم في التجارب أكثر من 300 عالم ومهندس من اتحاد يُدعى EUROfusion.

وقال البروفيسور إيان تشابمان، الرئيس التنفيذي لهيئة الطاقة الذرية في المملكة المتحدة: “لقد عملت JET في ظروف قريبة من ظروف توليد الطاقة قدر الإمكان مع مرافق اليوم وسيكون إرثها منتشرًا في جميع محطات الطاقة المستقبلية. وله دور حاسم في تقريبنا من مستقبل آمن ومستدام.

يُعرف المفاعل الموجود في مركز كولهام للطاقة الاندماجية باسم توكاماك، وهو هيكل يستخدم مجالات مغناطيسية قوية لحصر البلازما، أو الغازات عالية التأين، في شكل كعكة دائرية. يتم تسخين الغازات إلى 150 درجة مئوية، أي حوالي 10 مرات أكثر سخونة من مركز الشمس.

تؤدي الظروف القاسية في توكاماك إلى تفاعلات اندماجية تتحد فيها النوى الذرية معًا لتكوين عناصر جديدة، مما يؤدي إلى إطلاق كميات هائلة من الطاقة في هذه العملية. يتم تشغيل النجوم بنفس التفاعلات، ولكنها لا تتطلب درجات حرارة عالية لأن جاذبيتها قوية بما يكفي للقيام ببعض العمل.

لقد استكشفت التجارب في JET جدوى استخدام نظيرين من الهيدروجين، المعروفين باسم الديوتيريوم والتريتيوم، كوقود. وفي تفاعلات الاندماج، يتحد الاثنان لإنتاج غاز الهيليوم. إن نبض الطاقة القياسي، الذي تم الإعلان عنه يوم الخميس، أمر مشجع لمشروع Iter، وهو مشروع اندماج أكبر يتم بناؤه في جنوب فرنسا. ويهدف هذا المفاعل إلى البدء بحرق الوقود الاندماجي في عام 2035 بهدف توليد المزيد من الطاقة التي تستخدم لتسخين البلازما.

قال أندرو باوي، وزير الطاقة النووية والشبكات: “إن تجربة الاندماج الأخيرة التي أجرتها شركة JET هي تجربة مناسبة بعد كل العمل الرائد الذي تم إنجازه في المشروع منذ عام 1983. نحن أقرب إلى طاقة الاندماج من أي وقت مضى”.

إذا أثبت الجيل القادم من مرافق الاندماج التجريبية، مثل Iter، أن التكنولوجيا قابلة للتطبيق على نطاق واسع، فإن الباحثين يخططون لبناء محطة تجريبية أوروبية تولد طاقة أكثر مما تستخدم.

وقالت الدكتورة أنيقة خان، زميلة أبحاث في مجال الاندماج النووي بجامعة مانشستر: “إن هذه النتائج مثيرة حقًا لمجتمع الاندماج ونهاية رائعة لعمليات JET التي زودت المجتمع العلمي ببيانات قيمة حقًا على مدار حياته”. ، وتغذي التصاميم للمشاريع الجديدة.

“ومع ذلك، لوضع هذا في سياق الاندماج التجاري، لم يتم إنتاج أي طاقة صافية حتى الآن.”

وأضافت: “هذه نتيجة علمية عظيمة، لكننا مازلنا بعيدين عن الاندماج التجاري. نحن بحاجة إلى تدريب عدد كبير من الأشخاص وتزويدهم بالمهارات اللازمة للعمل في هذا المجال، وآمل أن يتم استخدام التكنولوجيا في النصف الأخير من القرن.