قام العلماء الألمان بتشغيل نوعٍ جديد من المفاعلات النووية، حيث في آخر تجربة في هذا المضمار، ساعين للحصول على طاقةٍ نظيفة ومستدامة من خلال التحكم في الاندماج النووي، فقد صُمِّمَت الأجهزة المُستخدمة في عمل الاندماج النووي في معهد ماكس بلانك لفيزياء الجسيمات في غرايفسفالد، بحيث يُحقن الهيدروجين في تلك الأجهزة ويُسخَّن عند درجة حرارة فائقة باستخدام الموجات الدقيقة (microwaves) حتى تصير مادةً تُعرف بالبلازما في جزءٍ من الثانية.
كسر نويات الهيدروجين باستخدام هذا الكم الهائل من الطاقة هو المبدأ الذي تقوم عليه الشمس، كما أنه لا ينتج نواتج ثانوية مشعة بكثرة. ولكن رغم عقودٍ من البحث، إلَّا أنه لم يتمكن أحدٌ من إنتاج طاقة أكثر من الطاقة المستخدمة لعمل التفاعل الاندماجي.
فالصين على سبيل المثال تستخدم المفاعلات التجريبية مثل: (Experimental Advanced Superconducting Tokamak- EAST) لإنتاج طاقة نظيفة من التفاعلات الاندماجية لعقود. ففي داخل هذه المفاعلات تجاويف أو غرف على شكل أنبوبة حلقية الشكل (doughnut-shaped chambers)، فكما ذكرنا يُسخَّن غاز الهيدروجين عند درجة حرارة فائقة تضاهي درجة حرارة الشمس لإنتاج البلازما، حيث يمكن إخضاع مادة البلازما باستخدام مجالات مغناطيسية عالية. فلو استطعنا إخضاعها لأطول فترة ممكنة، فإنه يمكن تسخير يوم واحد لتلك البلازما وسيكون كفيلًا لإنتاج مصدر لا ينضب من الطاقة.
ففي تجربةٍ حديثة في معهد الصين للعلوم الفيزيائية، زعم علماء الفيزياء أنهم قادرون على تسخين البلازما في مفاعلات (EAST) لدرجة حرارة تصل إلى حوالي خمسين مليون درجة كلفينية، أكثر بثلاث مرات من درجة الحرارة في قلب الشمس، وتحمُّل لمدة 102 ثانية.
فالفكرة أو النظرية وراء تلك التجارب هي محاكاة أو تخليق اندماج نووي يحاكي الاندماج الحاصل في النجوم. فالنويات الذرية الخفيفة كالهيدروجين تتصادم وتندمج مع بعضها مكونةً ذرات الهليوم، فتنتج طاقة هائلة جدًا من خلال هذا الاندماج. فهدف مفاعلاتEAST هو أن تصل درجة إلى 100 مليون درجة كلفينية، والإبقاء على البلازما لمدة أكثر من 1000 ثانية.
وبالعودة لعام 2013، أفاد العلماء أنهم سجلوا رقمًا قياسيًا حيث سجلوا ذبذبة من بلازما ذات درجة حرارة عالية استمرت حوالي 30 ثانية، وقد زعم العلماء أن هذا كان نتيجة لإعادة تشكيل خطوط المجال المغناطيسي التي تحصر البلازما، والطلاء الداخلي الذي أوقف الانجراف والانهيار في الجدران الخارجية.
ولكن طريقة أخرى ممكنة لخلق بيئة مستقرة للبلازما لتتحمل التطور الحاصل في المفاعلات المٌنجّمة (stellarator reactors)*، حيث اُعتمِدَ هذا التصميم في مفاعل ويندلاشتاين 7 إكس (Wendelstein 7-X) بدلًا من محركات البلازما من خلايا المجالات المغناطيسية الملتوية التي صممت لتجبر البلازما على التدفق باستمرار في منتصف وعاء أو صومعة المفاعل لتجنب الانقطاع.
بخمسين لفافة فائقة التوصيل، تم تصميم مفاعل ويندلاشتاين 7 إكس، ليقدم المزيد من الرشقات النارية القصيرة نسبيًا من البلازما، حيث أن ذبذبةً بقدرة 2 ميجا وات من الموجات الدقيقة قادرةٌ على تحويل غاز الهيدروجين إلى بلازما عند 80 مليون درجة كلفينية في ربعٍ من الثانية، وذلك بمثابة البداية للعملية العلمية.
*stellarator reactors : هي مفاعلات تُحاكي التفاعلات الاندماجية التي تحدث في النجوم، حيث أصل الكلمة هو (stellar)، وتعني نجمي أو له علاقة بالنجوم.
المصادر :
إعداد: Mustafa Freeman
مراجعة: Mohamed Sayed Elgohary
تصميم: Ahmed Mohamed
#الباحثون_المصريون
