علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
European Scientists Set Nuclear-Fusion Energy World Record
(بقلم: آيلين ,ودوارد و جينيفر هيلر – Aylin Woodward and Jennifer Hiller)
تشير النتائج إلى أنه يمكن توسيع نطاق هذا النهج لاستخدامه في محطات توليد الطاقة
الحلقة الأوروبية المشتركة هي جهاز يسمى توكاماك يمكنه تسخين الغازات إلى 150 مليون درجة مئوية داخل فراغ ، مما يعيد إنشاء عملية الاندماج على الأرض.
قال باحثون أوروبيون يوم الأربعاء إن جهازًا موجودًا في منشأة بريطانية في أوكسفوردشاير أنتج أعلى طاقة اندماج نووي مستدامة تم تسجيلها على الإطلاق.
قال رافائيل خواريز ماناس ، أستاذ الهندسة في الجامعة الوطنية للتعليم عن بعد في مدريد (الذي لم يشارك في البحث): إن نتائج تجربة ديسمبر 2021 ، والتي ولدت 59 ميغا جول من طاقة الاندماج لمدة خمس ثوانٍ ، “توضح أننا نسير على الطريق الصحيح” فيما يتعلق بالاندماج النووي.
ومع ذلك ، لم يتمكن الباحثون من التغلب على عقبة رئيسية: توليد طاقة أكثر مما كان عليهم وضعه في التجربة.
يحدث الاندماج النووي ، وهو نفس العملية التي تشغل الشمس ، عندما يتم تسخين غازات الهيدروجين لتكوين بلازما. تجمع هذه العملية ذرات الهيدروجين التي تتحد لتكوين الهيليوم – وتطلق كمية هائلة من الطاقة في نفس الوقت.
الحلقة الأوروبية المشتركة ، أو (JET) ، في أوكسفوردشاير عبارة عن جهاز على شكل دونات يسمى توكاماك يمكنه تسخين الغازات إلى 150 مليون درجة مئوية داخل فراغ ، مما يعيد إنشاء عملية الاندماج هذه على الأرض. يستخدم الجهاز المجالات المغناطيسية لعزل البلازما عن جدرانها.
لا يمكن لجميع التوكاماك أن تجمع بين نفس أنواع ذرات الهيدروجين. قالت إميليا آر سولانو ، عالمة الاندماج من مركز أبحاث الطاقة والبيئة والتكنولوجية في إسبانيا المشاركة في تجارب (JET) الأخيرة ، إن ما يجعل (JET) فريدًا هو أنه التوكاماك الوحيد الذي يمكنه استخدام مزيج من الديوتيريوم والتريتيوم. يمتلك هذان النوعان من الهيدروجين القدرة على المساعدة في تحقيق هدف الربح الصافي المستدام في إنتاج طاقة الاندماج.
إن إثبات أن مزيج الوقود هذا – نفس المجموعة التي يخطط المهندسون لاستخدامها في محطات توليد الطاقة التجارية – تنتج طاقة مستدامة ، وهي خطوة أساسية لتحقيق مستقبل مدعوم بالاندماج النووي ، وفقًا لتوني دوني ، الفيزيائي ومدير البرنامج في اتحاد (EUROfusion). يتكون الكونسورتيوم من 4800 خبير من جميع أنحاء أوروبا أجروا التجربة بالشراكة مع هيئة الطاقة الذرية في المملكة المتحدة.
قال دوني في بيان: “إذا استطعنا الحفاظ على الاندماج لمدة خمس ثوانٍ ، فيمكننا القيام بذلك لمدة خمس دقائق ثم خمس ساعات بينما نقوم بتوسيع نطاق عملياتنا في الآلات المستقبلية”.
في الوقت الحالي ، يتم توليد الطاقة النووية – المسؤولة عن حوالي 10٪ من كهرباء العالم – عن طريق الانشطار ، وهي عملية انقسام الذرات مثل اليورانيوم. لكن الانشطار ينتج نفايات مشعة يمكن أن تستمر لآلاف السنين. لا ينتج الاندماج مثل هذه النفايات أو غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون الناتج عن حرق الوقود الأحفوري. العديد من ذرات الهيدروجين المشاركة في العملية ، أيضًا ، تكاد تكون غير محدودة في العرض.
قال إيان تشابمان ، الذي يقود مركز كولهام لطاقة الانصهار ، حيث يقع مقر شركة جيت في مؤتمر صحفي يوم الأربعاء ، إنها وسيلة يمكن استخدامها لمعالجة تغير المناخ.
حولته الترقيات الأخيرة لـ (JET) إلى نسخة مصغرة من مشروع الاندماج الدولي المستقبلي المعروف باسم (ITER) ، وهو توكاماك يتم إنشاؤه في فرنسا بهدف توليد 500 ميغاوات من طاقة الانصهار لمدة تصل إلى ساعة واحدة.
قال بريت رامبال ، مهندس نووي ومدير الابتكار النووي في الولايات المتحدة: “إنه يثبت أن الكثير مما يخطط (ITER) لتحقيقه ممكن كما يزعم العلماء والباحثون ، وأن هذه خطوة جيدة في هذا الاتجاه”. فرقة عمل الهواء النظيف.
وفقًا للدكتور تشابمان ، سيبدأ جهاز آي تي إي آر الذي تبلغ تكلفته 22 مليار دولار ، والذي تم بناؤه بنسبة 80 في المائة وهو أكبر بعشر مرات من جت ، التجارب في عام 2025 أو 2026. من المتوقع أن تنتج طاقة أكثر مما تستهلك ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنها ستستخدم مغناطيسات فائقة التوصيل – بدلاً من المغناطيسات النحاسية التي تستخدمها (JET) – لتوليد مجالاتها المغناطيسية. وأضاف أن المغناطيسات فائقة التوصيل تستخدم طاقة أقل بكثير.
قال السيد رامبال إن المخاوف بشأن تغير المناخ ساعدت في دفع موجة من الاهتمام بأبحاث الاندماج من قبل الشركات الخاصة التي تحاول تسريع التقدم نحو الاندماج التجاري بوتيرة أسرع من الجهود الأكاديمية والحكومية.
تتسابق حوالي 35 شركة على مستوى العالم لتكون أول من يصنع آلات الطاقة الصافية وتسويقها من خلال توصيل الكهرباء إلى شبكة الطاقة. جمعت شركات الانصهار 4.3 مليار دولار على الأقل من أجل هذا الجهد ، وفقًا لإعلانات الشركة وبياناتها التي تتبعها رابطة صناعة الاندماج وهيئة الطاقة الذرية في المملكة المتحدة.
المصدر:
https://www.wsj.com/articles/european-scientists-set-nuclear-fusion-energy-world-record-11644440648
