برايت سبارك: هل يستطيع علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن يجعلوا طاقة الاندماج حقيقة واقعة؟

نستخدمها لنمنحك أفضل تجربة. إذا واصلت استخدام موقعنا، فسنفترض أنك موافق على استلام جميع ملفات تعريف الارتباط على هذا الموقع.

تستثمر شركة إيني الإيطالية للنفط 50 مليون دولار أمريكي في شركة كومنولث فيوجن سيستمز، وهي شركة تابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، تتعاون مع المعهد في تطوير مغناطيسات فائقة التوصيل لإنتاج طاقة خالية من الكربون في تجربة طاقة اندماج تُسمى SPARC. يستمع جوليان تيرنر إلى التفاصيل من الرئيس التنفيذي روبرت مومغارد.

في أعماق قاعات معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، تشهد ثورة طاقة. بعد عقود من التقدم، يعتقد العلماء أن طاقة الاندماج النووي جاهزة أخيرًا لبلوغ عصرها الذهبي، وأن بلوغ الهدف المنشود المتمثل في طاقة لا حدود لها، خالية من الاحتراق، وخالية من الكربون، قد يكون في متناول اليد.

وتشارك شركة الطاقة الإيطالية العملاقة إيني هذا التفاؤل، حيث استثمرت 50 مليون يورو (62 مليون دولار) في مشروع تعاوني مع مركز علوم الاندماج البلازمي التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (PSFC) وشركة كومنولث فيوجن سيستمز (CFS) الخاصة، والذي يهدف إلى تسريع توصيل طاقة الاندماج إلى الشبكة في غضون 15 عامًا فقط.

إن السيطرة على الاندماج النووي، وهي العملية التي تغذي الشمس والنجوم، متوقفة بسبب مشكلة قديمة: ففي حين أن هذه الممارسة تطلق كميات هائلة من الطاقة، فإنه لا يمكن إجراؤها إلا في درجات حرارة قصوى تصل إلى ملايين الدرجات المئوية، أي أكثر سخونة من مركز الشمس، وساخنة للغاية بحيث لا يمكن لأي مادة صلبة أن تتحملها.

ونتيجة للتحدي المتمثل في حصر وقود الاندماج في هذه الظروف القاسية، ظلت تجارب الطاقة الاندماجية، حتى الآن، تعمل بعجز، وتولد طاقة أقل مما هو مطلوب لدعم تفاعلات الاندماج، وبالتالي فهي غير قادرة على إنتاج الكهرباء للشبكة.

يقول الرئيس التنفيذي لشركة CFS روبرت مومجارد: "لقد تمت دراسة أبحاث الاندماج على نطاق واسع على مدى العقود القليلة الماضية، مما أدى إلى إحراز تقدم في الفهم العلمي وتقنيات طاقة الاندماج".

تُسوّق شركة CFS الاندماج النووي تجاريًا باستخدام نهج المجال العالي، حيث نعمل على تطوير مغناطيسات جديدة عالية المجال لصنع أجهزة اندماج أصغر حجمًا، باستخدام النهج الفيزيائي نفسه المُتبع في البرامج الحكومية الأكبر. ولتحقيق ذلك، تتعاون شركة CFS بشكل وثيق مع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في مشروع تعاوني، يبدأ بتطوير المغناطيسات الجديدة.

يستخدم جهاز SPARC مجالات مغناطيسية قوية لتثبيت البلازما الساخنة - وهي عبارة عن خليط غازي من الجسيمات دون الذرية - في مكانها لمنعها من ملامسة أي جزء من غرفة التفريغ على شكل دونات.

يوضح مومغارد قائلاً: "يكمن التحدي الرئيسي في إنتاج بلازما في ظروف تسمح بحدوث الاندماج، بحيث تُنتج طاقة أكبر مما تستهلكه. ويعتمد هذا بشكل كبير على مجال فرعي من الفيزياء يُعرف بفيزياء البلازما".

صُممت هذه التجربة المدمجة لإنتاج حوالي 100 ميغاواط من الحرارة في نبضات مدتها عشر ثوانٍ، وهي طاقة تعادل ما تستهلكه مدينة صغيرة. ولكن، بما أن SPARC تجربة، فلن تتضمن أنظمة تحويل طاقة الاندماج إلى كهرباء.

ويتوقع العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن يكون الناتج أكثر من ضعف الطاقة المستخدمة لتسخين البلازما، ليحققوا في النهاية الإنجاز التقني النهائي: الطاقة الصافية الإيجابية من الاندماج.

يقول مومغارد: "يحدث الاندماج داخل بلازما مثبتة ومعزولة بمجالات مغناطيسية. يشبه هذا، من الناحية النظرية، زجاجة مغناطيسية. ترتبط قوة المجال المغناطيسي ارتباطًا وثيقًا بقدرة الزجاجة المغناطيسية على عزل البلازما للوصول إلى ظروف الاندماج".

وهكذا، إذا استطعنا صنع مغناطيسات قوية، يُمكننا إنتاج بلازمات قادرة على زيادة حرارتها وكثافتها باستخدام طاقة أقل. وباستخدام بلازمات أفضل، يُمكننا جعل الأجهزة أصغر حجمًا وأسهل في البناء والتطوير.

بفضل الموصلات الفائقة عالية الحرارة، أصبح لدينا أداة جديدة لإنتاج مجالات مغناطيسية عالية القوة، وبالتالي زجاجات مغناطيسية أفضل وأصغر حجمًا. نعتقد أن هذا سيُمكّننا من تحقيق الاندماج النووي بشكل أسرع.

يشير مومجارد إلى جيل جديد من المغناطيسات الكهربائية الفائقة التوصيل ذات الثقب الكبير والتي لديها القدرة على إنتاج مجال مغناطيسي أقوى بمرتين من المجال المستخدم في أي تجربة اندماج موجودة، مما يتيح زيادة الطاقة بأكثر من عشرة أضعاف لكل حجم.

وتصنع هذه المغناطيسات الفائقة التوصيل من شريط فولاذي مطلي بمركب يسمى أكسيد الإيتريوم والباريوم والنحاس (YBCO)، وسوف تمكن SPARC من إنتاج طاقة اندماجية تبلغ نحو خمس تلك التي تنتجها ITER ولكن في جهاز يبلغ حجمه نحو 1/65 فقط من الحجم.

ومن خلال تقليل الحجم والتكلفة والجدول الزمني والتعقيد التنظيمي المطلوب لبناء أجهزة طاقة الاندماج الصافي، فإن مغناطيسات YBCO ستمكن أيضًا من إيجاد مناهج أكاديمية وتجارية جديدة لطاقة الاندماج.

يوضح مومجارد قائلاً: "إن SPARC وITER كلاهما عبارة عن توكاماك، وهو نوع محدد من الزجاجات المغناطيسية يعتمد على العلوم الأساسية الواسعة النطاق لفيزياء البلازما التي تم تطويرها على مدى عقود من الزمن".

"سوف يستخدم SPARC الجيل القادم من مغناطيسات الموصلات الفائقة عالية الحرارة (HTS) التي تسمح بمجال مغناطيسي أعلى بكثير، مما يمنح أداء الاندماج المستهدف بحجم أصغر بكثير.

"نحن نعتقد أن هذا سيكون عنصرا أساسيا في تحقيق الاندماج في إطار زمني مناسب للمناخ ومنتج جذاب اقتصاديا."

وفيما يتعلق بالإطار الزمني والجدوى التجارية، فإن SPARC هو تطور لتصميم توكاماك الذي تمت دراسته وتحسينه لعقود من الزمن، بما في ذلك العمل في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والذي بدأ في سبعينيات القرن العشرين.

تهدف تجربة SPARC إلى تمهيد الطريق لإنشاء أول منشأة طاقة اندماج حقيقية في العالم بسعة تبلغ حوالي 200 ميجاوات من الكهرباء، وهي قدرة مماثلة لتلك الموجودة في معظم محطات الطاقة الكهربائية التجارية.

وعلى الرغم من الشكوك الواسعة النطاق حول طاقة الاندماج ــ حيث تمتلك شركة إيني رؤية مستقبلية لتصبح أول شركة نفط عالمية تستثمر بكثافة في هذه الطاقة ــ يعتقد المدافعون عن هذه التقنية أنها قد تلبي جزءاً كبيراً من احتياجات العالم المتزايدة من الطاقة، وفي الوقت نفسه تعمل على خفض انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري.

إن الحجم الأصغر الذي تتيحه المغناطيسات الفائقة التوصيل الجديدة من الممكن أن يمكّن من إيجاد مسار أسرع وأرخص للحصول على الكهرباء من طاقة الاندماج على الشبكة.

تُقدّر شركة إيني تكلفة تطوير مفاعل اندماج نووي بقدرة 200 ميغاواط بحلول عام 2033 بثلاثة مليارات دولار. مشروع إيتر، وهو ثمرة تعاون بين أوروبا والولايات المتحدة والصين والهند واليابان وروسيا وكوريا الجنوبية، قطع أكثر من نصف الطريق نحو هدفه المتمثل في إجراء أول اختبار للبلازما فائقة التسخين بحلول عام 2025 وأول اندماج نووي بكامل طاقته بحلول عام 2035، وتبلغ ميزانيته حوالي 20 مليار يورو. وكما هو الحال مع مشروع سبارك، صُمم إيتر لعدم إنتاج الكهرباء.

ولكن مع تحول شبكة الكهرباء في الولايات المتحدة بعيدا عن محطات الطاقة التي تعمل بالفحم أو الانشطار والتي تتراوح قدرتها بين 2 إلى 3 جيجاوات، نحو محطات تتراوح قدرتها بين 100 إلى 500 ميجاوات، هل تستطيع طاقة الاندماج أن تنافس في سوق صعبة ــ وإذا كان الأمر كذلك، فمتى؟

ويقول مومجارد: "لا يزال هناك بحث يتعين القيام به، ولكن التحديات معروفة، والابتكار الجديد يشير إلى الطريق لتسريع الأمور، واللاعبون الجدد مثل CFS يجلبون التركيز التجاري للمشاكل والعلوم الأساسية ناضجة".

نعتقد أن الاندماج أقرب مما يظن الكثيرون. تابعونا. jQuery( document ).ready(function() { /* عرض الشركات */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });

تُعد شركة DAMM Cellular Systems A/S إحدى الشركات الرائدة عالميًا في مجال أنظمة الاتصالات اللاسلكية الأرضية (TETRA) والراديو المحمول الرقمي (DMR) الموثوقة والقوية وسهلة التوسع للعملاء الصناعيين والتجاريين ورجال الأعمال.

يوفر DAMM TetraFlex Dispatcher كفاءة متزايدة في المؤسسات التي تدير أسطولاً من المشتركين الذين يتطلبون قيادة الاتصالات اللاسلكية والتحكم فيها ومراقبتها.

يوفر نظام DAMM TetraFlex لتسجيل الصوت والبيانات وظائف تسجيل صوت وبيانات شاملة ودقيقة، بالإضافة إلى مجموعة واسعة من مرافق تسجيل CDR.

Green Tape Solutions هي شركة استشارية أسترالية، متخصصة في التقييمات البيئية والموافقات والتدقيق، بالإضافة إلى المسوحات البيئية.

عندما تسعى لتحسين أداء وموثوقية محطة توليد الطاقة لديك، ستحتاج إلى تجربة محاكاة مثالية لتحقيق ذلك. تلتزم إحدى الشركات بإنتاج محاكيات محطات طاقة واقعية تضمن امتلاك موظفيك المعرفة اللازمة لتشغيل محطة توليد الطاقة بأمان وكفاءة.