طاقة خارقة

تجري أعمال بناء على مساحة 180 هكتارًا في جنوب فرنسا لإجراء تجربة بطموحات عالية: حُجرة مفرَغة تتخذ شكل كعكة حلقية (doughnut) وتحيط بها 10 آلاف طن من المغانط (جمع مغناطيس) ويتولى بناءها بدقة متناهية ائتلافٌ مكوَّن من عدة بلدان يحاول تسخير تقنية الاندماج النووي، مصدر الطاقة في النجوم. فمن الناحية النظرية، يُعد الاندماج النووي حلمًا في مجال الطاقة؛ إذ يتميز بوفرته ولا ينجم عنه أي انصهار، ولا انبعاثات كربونية، ولا نفايات مشعة طويلة الأمد. وأُطلق على هذا المُفاعل قيد التركيب، اسم "إيتر" (ITER)، أي "الطريق" باللاتينية، وقد صُمم لحث نوى الهيدروجين على الاندماج في الهيليوم، ما سيؤدي إلى تسخين جدران المفاعل. ففي المفاعلات المستقبلية، يمكن لهذه الحرارة أن تغلي الماء لتشغيل التوربينات البخارية الكهربائية. ومع ذلك، ظل تفعيل هذا الاندماج مَهمة هندسية عويصة. ففي جهاز يسمى "توكاماك" (إلى اليسار)، تتطلب استثارة الاندماج داخل بلازما معزولة مغناطيسيًا حرارة تبلغ 150 مليون درجة مئوية، أي ما يفوق سخونة لُبّ شمسنا بعشر مرات. ولم يصل أي مفاعل لدى "توكاماك" إلى "نقطة التعادل العلمية" حيث تطلق بلازما المفاعل القَدرَ نفسه من الطاقة المستخدَمة لتسخين تلك البلازما. وعندما سيصل مفاعل "إيتر" إلى قوته الكاملة، في الفترة المتراوحة بين منتصف ثلاثينيات القرن الحالي وأواخرها، يُتوقع أن يتجاوز نقطة التعادل العلمية بعامل 10 على الأقل. ويهدف هذا المشروع إلى توفير البيانات التي ستساعد المهندسين في تصميم محطات طاقة تغذيها التفاعلات النووية نفسها التي تحدث داخل النجوم.

1. إنشاء البلازما
يدخل الديوتيريوم والتريتيوم، وهما نظيران ثقيلان للهيدروجين، إلى صهريج توكاماك الداخلي الذي يتخذ شكل كعكة حلقية، في حالتهما الغازية. ثم يَستحثُّ المغناطيس الكهربائي المركزي تيارًا في ذلك الغاز يؤدي إلى تفكيك الإلكترونات، مُشَكِّلًا بلازما مشحونة.

2. احتجاز البلازما
تُنشئ 18 من اللفائف الحلقية فائقة التوصيل مجالات مغناطيسية تمنع البلازما من ملامسة جدران الصهريج. ويجب تبريد كل لفافة إلى -269 درجة مئوية (4 كلفن).

3. تسخين البلازما
تعمل الموجات الكهرومغناطيسية الدقيقة والموجات الراديوية وذرات الديوتيريوم عالية الطاقة، على قصف البلازما وتسخينها إلى 150 مليون درجة مئوية. وتتصادم أزواج من نوى الديوتيريوم والتريتيوم وتندمج، مما يؤدي إلى إطلاق نيوترونات عالية الطاقة.

4. جمع الطاقة النووية
تصطدم النيوترونات المقذوفة بجدران الصهريج المبطَّن بالبريليوم والتنغستن لمقاومة الحرارة الناتجة عن تلك العملية. وتعمل أبراج التبريد في مفاعل "إيتر" على تشتيت هذه الحرارة؛ وستصدر المفاعلات المستقبلية بخارًا لتشغيل التوربينات الكهربائية.

اقرأ التفاصيل الكاملة في النسخة الورقية من مجلة "ناشيونال جيوغرافيك العربية" أو عبر النسخة الرقمية من خلال الرابط التالي: https://linktr.ee/natgeomagarab