الولايات المتحدة تستعد للإعلان عن اختراق عملي كبير في المجال النووي

يُتوقع أن تعلن وزارة الطاقة الأميركية الثلاثاء عن "اختراق علمي كبير" حققه باحثوها في مجال الاندماج النووي، وهي تكنولوجيا يُنظر إليها على أنها مصدر ثوري بديل للطاقة.

يعمل العلماء منذ عقود على تطوير الاندماج النووي - الذي يصفه مؤيدوه بأنه مصدر نظيف ووفير وآمن للطاقة يمكن أن يسمح للبشرية في نهاية المطاف بإنهاء اعتمادها على الوقود الأحفوري الذي يتسبب بأزمة المناخ العالمية.

رفضت وزارة الطاقة إعطاء أي تفاصيل محددة حول ما ستعلنه الثلاثاء، لكن صحيفة فاينانشال تايمز نشرت في نهاية الأسبوع تقريراً أثار الكثير من الجلبة في المجتمع العلمي.

إنتاج "رصيد صافٍ من الطاقة"

قالت الصحيفة ومقرها في المملكة المتحدة، إن باحثين في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا نجح لأول مرة في إنتاج "رصيد صافٍ من الطاقة" من الاندماج النووي، وهذا يعني إنتاج طاقة أكبر في التفاعل مما تم استخدامه في تفعيلها.

قال الفيزيائي جيريمي تشيتندين من إمبريال كوليدج لندن إنه إذا تم تأكيد الإنجاز "فهي لحظة اختراق حقيقية مثيرة للآمال ... إنه يثبت أن الهدف المنشود منذ فترة طويلة، الاندماج الذي نتوق إليه، يمكن تحقيقه بالفعل".

لإنتاج الطاقة، تستخدم محطات الطاقة النووية حول العالم حالياً الانشطار - الذي يقوم على شطر نواة ذرة ثقيلة. أما الاندماج فيجمع بين ذرتين من الهيدروجين الخفيف لتكوين ذرة أثقل من الهيليوم ويُطلق كمية كبيرة من الطاقة خلال هذه العملية.

هذه هي العملية التي تحدث داخل النجوم، بما فيها الشمس.

على الأرض، يمكن إثارة تفاعلات الاندماج عن طريق تسخين الهيدروجين إلى درجات حرارة قصوى داخل أجهزة متخصصة.

يستخدم الباحثون في مختبر لورانس ليفرمور الوطني منشأة الإشعال الوطنية الضخمة - تضم 192 ليزرًا فائقة القوة موجهة جميعها إلى أسطوانة بحجم كشتبان مملوءة بالهيدروجين.

قالت فاينانشال تايمز إن علماء مختبر لورانس ليفرمور الوطني أنتجوا مؤخراً حوالي 2,5 ميغا جول من الطاقة في تفاعل اندماج نووي، أو نحو 120% من 2,1 ميغا جول استخدمها الليزر لبدء التفاعل.

الطريق ما زال طويلاً

ستوفر هذه النتيجة أخيراً دليلاً على المبادئ الفيزيائية التي حددها باحثو الاندماج قبل عقود. وستمثل ما قال توني رولستون، المحاضر في جامعة كامبريدج، إنه "نجاحًا للعلم".

مثل الانشطار، يكون الاندماج خالياً من الكربون أثناء التشغيل، ولكن مزاياه لا تتوقف عند هذا الحد؛ فهو لا يطرح خطر حدوث كارثة نووية وينتج نفايات مشعة أقل بكثير من الانصهار.

ولكن الطريق ما زال طويلاً قبل أن يصبح الاندماج قابلاً للتطبيق على نطاق صناعي.

قال تشيتندين "لتحويل الاندماج إلى مصدر طاقة، سنحتاج إلى زيادة ما نكسبه من الطاقة على نحو أكبر. سنحتاج أيضاً إلى إيجاد طريقة لإعادة إنتاج التأثير نفسه على نحو متكرر وبتكلفة أقل بكثير قبل أن نتمكن من تحويل هذا بشكل واقعي إلى محطة لانتاج الطاقة".

وقال إريك لوفيفر مدير المشروع في لجنة الطاقة الذرية الفرنسية لوكالة فرانس برس إن ذلك قد يستغرق 20 أو 30 عاما أخرى.

ولكن خبراء المناخ يحذرون من أن العالم لا يمكنه الانتظار كل هذا الوقت لتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والحد من تأثيراته الخطيرة.

يجري تطوير مشاريع أخرى للاندماج النووي في مختلف أنحاء العالم، بما في ذلك المشروع الدولي الكبير المعروف باسم المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (إيتر) ITER وهو قيد الإنشاء حاليًا في فرنسا.

بدلاً من الليزر، سيستخدم ITER تكنولوجيا تُعرف باسم الحصر المغناطيسي تحتوي على كتلة دوامة من بلازما الهيدروجين الاندماجية داخل حجرة ضخمة على شكل كعكة دائرية.