الصين تقترب من إتقان الطاقة النظيفة التي لا نهاية لها

تحتفل مدينة شنغهاي الصاخبة بالاحتفالات الوطنية بعروض الأضواء المشهورة عالميًا ، والتي تضيء ناطحات السحاب بألوان رائعة.

هنا يعمل العلماء والمهندسون على مدار الساعة سعيًا وراء الإنجازات التكنولوجية العالمية الكبرى، من إنترنت الجيل السادس والذكاء الاصطناعي المتقدم إلى روبوتات الجيل التالي. وهنا أيضًا تعمل شركة ناشئة صغيرة تُدعى "إنرجي سينجولاريتي" على مشروع استثنائي: طاقة الاندماج.

طاقة الاندماج هي الطاقة المُنتَجة في تفاعلات الاندماج النووي. وهي عكس تفاعل الانشطار المُستخدَم في مفاعلات الطاقة النووية أو الأسلحة الذرية الحالية.

يصعب تكرار الاندماج النووي، العملية التي تُغذي الشمس والنجوم الأخرى، على الأرض. وقد نجحت عدة دول في تحقيق الاندماج النووي، لكن استدامته لفترة كافية للاستخدام العملي لا يزال بعيد المنال.

مدينة شنغهاي ليلاً. الصورة: نيويورك تايمز

يُطلق تفاعل الاندماج النووي المُتحكم فيه طاقةً تفوق بنحو أربعة ملايين مرة طاقة حرق الفحم أو النفط أو الغاز، وأربعة أضعاف طاقة الانشطار، وهو نوع الطاقة النووية المُستخدم حاليًا. لن يُطوَّر هذا النوع في الوقت المناسب لمكافحة تغير المناخ خلال هذا العقد، ولكنه قد يكون الحل الأمثل لظاهرة الاحتباس الحراري في المستقبل.

تُضخّ الحكومة الصينية أموالاً طائلة في المشروع، وتُقدّر استثمارها ما بين مليار و1.5 مليار دولار أمريكي سنويًا في مجال الاندماج النووي، وفقًا لجان بول ألين، رئيس مكتب علوم طاقة الاندماج النووي بوزارة الطاقة الأمريكية. وبالمقارنة، تُنفق الحكومة الأمريكية حوالي 800 مليون دولار أمريكي سنويًا.

وتشعر الشركات الخاصة في كلا البلدين بالتفاؤل بشأن قدرتها على جلب طاقة الاندماج إلى الشبكة بحلول منتصف ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين، على الرغم من التحديات التقنية الضخمة التي لا تزال قائمة.

توكاماك "الشمس الاصطناعية"

الاندماج النووي عملية معقدة للغاية، تتضمن ضغط نواتين معًا، عادةً ما تكونان متنافرتين. إحدى طرق تحقيق ذلك هي رفع درجة الحرارة في مفاعل توكاماك إلى 150 مليون درجة مئوية، أي عشرة أضعاف درجة حرارة نواة الشمس.

عندما تندمج النوى، تطلق كمية كبيرة من الطاقة في شكل حرارة، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لتدوير التوربينات وتوليد الكهرباء.

قامت شركة إنرجي سينجولاريتي الناشئة، ومقرها شنغهاي، ببناء مفاعل توكاماك خاص بها في ثلاث سنوات، أسرع من أي مفاعل بُني على الإطلاق. التوكاماك هو جهاز أسطواني أو حلقي معقد للغاية، يُسخّن الهيدروجين إلى درجات حرارة عالية جدًا، مما يُنتج بلازما يحدث فيها الاندماج النووي.

بلازما محصورة في مفاعل توكاماك التابع لمركز طاقة التفرد خلال تجربة. الصورة: مركز طاقة التفرد

حصلت شركة Energy Singularity على أكثر من 112 مليون دولار من الاستثمارات الخاصة وحققت أيضًا إنجازًا عالميًا هو الأول من نوعه: حيث يعد جهاز التوكاماك الحالي الخاص بالشركة هو جهاز التوكاماك الوحيد الذي يستخدم مغناطيسات متقدمة في تجارب البلازما.

تُسمى هذه المغناطيسات بالموصلات الفائقة عالية الحرارة، وهي أقوى من مغناطيسات النحاس المستخدمة في أجهزة التوكاماك القديمة، مما يسمح لأجهزة التوكاماك الأصغر بتوليد نفس القدر من طاقة الاندماج مثل أجهزة التوكاماك الأكبر، كما يمكنها حصر البلازما بشكل أفضل.

وقالت الشركة إنها تخطط لبناء مفاعل توكاماك من الجيل الثاني لإثبات أن طريقتها قابلة للتطبيق تجاريا بحلول عام 2027، وتتوقع أن يكون لديها جهاز من الجيل الثالث يمكنه توفير الطاقة للشبكة بحلول عام 2035.

بفضل الأموال التي تُنفقها الصين على الأبحاث، يتقدم مفهوم التوكاماك بوتيرة سريعة. وقد نجح توكاماك "إيست" الصيني في هيفاي في الحفاظ على ثبات البلازما عند 70 مليون درجة مئوية، أي خمسة أضعاف حرارة نواة الشمس، لأكثر من 17 دقيقة، محققًا رقمًا قياسيًا عالميًا وإنجازًا مذهلًا.

تكنولوجيا الليزر

في حين تتسابق الصين مع مفاعلات توكاماك، تجد الولايات المتحدة ميزة في تكنولوجيا أخرى: الليزر.

في أواخر عام ٢٠٢٢، أطلق علماء في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا ما يقرب من ٢٠٠ ليزر على أسطوانة تحتوي على كبسولة وقود بحجم حبة فلفل، في أول تجربة ناجحة في العالم لإنتاج طاقة اندماج نووي صافية. كانت الطاقة المنبعثة من العملية أكبر من الطاقة المستخدمة لتسخين الكبسولة.

جزء من نظام الليزر في مختبر لورانس ليفرمور الوطني، حيث نجح العلماء في "إشعال" تفاعل اندماج نووي. تصوير: داميان جيميسون

ولا تزال هناك العديد من الطرق الأخرى لتحقيق الاندماج النووي، وتراهن الولايات المتحدة على مجموعة متنوعة من التقنيات.

قالت ميلاني ويندريدج، فيزيائية البلازما في المملكة المتحدة: "قد يكون هناك أكثر من طريقة، ولا نعرف تحديدًا أيها الأفضل" للاستفادة من طاقة الاندماج. وأضافت أن الأمر يعتمد على التكاليف وعوامل أخرى على المدى الطويل، لكنها أصرت على أن مفاعل التوكاماك هو المفهوم الأكثر دراسة.

في حين ضخّت الحكومة الصينية أموالًا طائلة في مجال الاندماج النووي، استقطبت الولايات المتحدة المزيد من الاستثمارات الخاصة. عالميًا، أنفق القطاع الخاص 7 مليارات دولار على الاندماج النووي خلال السنوات الثلاث أو الأربع الماضية، وجاء حوالي 80% منها من شركات أمريكية، وفقًا لألين.

ولكن إذا استمرت الحكومة الصينية في استثمار أكثر من تريليون دولار سنويا، فإن هذا الرقم قد يتجاوز قريبا الإنفاق الأميركي، حتى في القطاع الخاص.

وإذا نجحت هذه الاستثمارات، فإن الاحتفالات الملونة في شنغهاي ستمنح الصين مظهراً جديداً تماماً.

هواي فونج (بحسب سي إن إن)

المصدر: https://www.congluan.vn/trung-quoc-tien-gan-den-viec-lam-chu-nguon-nang-luong-sach-vo-tan-post313167.html