مرت 7 عقود منذ أن بدأ العلماء العمل على تكنولوجيا الاندماج النووي، حيث أثبتت جاذبية الطاقة النظيفة أنها قوية جدا بحيث لا يمكن مقاومتها.
وكانت الولايات المتحدة من أوائل دول العالم التي راهنت بشكل كبير على هذه المناورة المستقبلية، حيث عملت بشكل جدي على أبحاث الاندماج منذ أوائل الخمسينيات من القرن الماضي. وجاءت غزوة الصين في وقت لاحق بكثير.
ومع ذلك، فقد حققت الصين تقدما سريعا خلال العقد الماضي، وتمتلك الآن براءات اختراع للاندماج أكثر من أي دولة أخرى وفقا لبيانات الصناعة التي نشرتها صحيفة نيكي.
ألمانيا تعترض ثورة الطاقة النووية.. لماذا تفضل الغاز الطبيعي؟
علاوة على ذلك، تضخ بكين ما يقرب من 1.5 مليار دولار سنويا في أبحاث الاندماج، وفقا لجان بول ألين، الذي يقود مكتب علوم الطاقة الاندماجية التابع لوزارة الطاقة الأمريكية. وهذا يعادل تقريبا ضعف فاتورة الاندماج في واشنطن البالغة 800 مليون دولار سنويا.
وقال جان بول ألين لشبكة CNN: “بالنسبة لي، الأهم من الرقم هو في الواقع مدى سرعة قيامهم بذلك”.
والأمر الأكثر إثارة للقلق هو حقيقة مفادها أن شركة صينية صغيرة وغير معروفة نسبيا في مجال الاندماج النووي تمكنت من تحقيق ما عجز حتى المفاعل التجريبي النووي الحراري الدولي (ITER) ومقره فرنسا، والذي تموله وتديره 7 دول منذ عام 2006، عن تحقيقه.
أكملت شركة Energy Singularity ومقرها شنغهاي بشكل فعال التحقق من الجدوى الهندسية للموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية لجهاز توكاماك، مما يمنح الصين ميزة الريادة في المجال الحرج للاندماج الحبس المغناطيسي فائق التوصيل في درجات الحرارة العالية.
كما أصبحت شركة Energy Singularity أول شركة تجارية في العالم تقوم ببناء وتشغيل توكاماك فائق التوصيل.
وفقا لموقع "oil price"، يانغ تشاو، الرئيس التنفيذي لشركة Energy Singularity: "بدأت أعمال تصميم الجهاز في مارس/أذار 2022، وتم الانتهاء من التثبيت الشامل بحلول نهاية فبراير/شباط من هذا العام، مسجلا أسرع رقم قياسي لأبحاث وبناء أجهزة توكاماك فائقة التوصيل في جميع أنحاء العالم".
الاندماج النووي
إذًا، كيف تمكنت هذه الشركة الصينية غير المعروفة من تحقيق ما فشل مشروع ITER في تحقيقه خلال ما يقرب من عقدين من الزمن؟
وفقًا ليانغ، فإن استخدام مواد فائقة التوصيل ذات درجة حرارة عالية يمكن أن يقلل حجم الجهاز إلى حوالي 2% من حجم الأجهزة التقليدية فائقة التوصيل ذات درجة الحرارة المنخفضة، مما يسمح بتقصير فترة بناء الجهاز من 30 عاما إلى 3-4 سنوات فقط.
على الرغم من نجاحها الجدير بالثناء، إلا أن شركة Energy Singularity لا ترتكز على أمجادها، حيث كشف يانغ عن خطط الشركة لإكمال الجيل التالي من جهاز توكاماك فائق التوصيل ذو المجال المغناطيسي العالي ودرجة الحرارة العالية والذي يطلق عليه اسم HH170 مع كسب طاقة مكافئ للديوتيريوم والتريتيوم (Q) أكبر من 10 بحلول عام 2027.
في لغة الاندماج النووي، تعكس قيمة Q كفاءة استخدام الطاقة في مفاعل الاندماج، أي نسبة الطاقة التي يولدها الجهاز إلى مدخلات الطاقة المطلوبة للحفاظ على تفاعل الاندماج.
تعني قيم Q الأكبر من 1 أن المفاعل يولد طاقة أكثر مما يستهلكه، وهو ما تحاول أبحاث الاندماج تحقيقه في مفاعل تجاري منذ عقود، وحاليا، أعظم عامل Q حققه العلماء هو 1.53 فقط.
الإنفاق الكبير
تلقت شركة Energy Singularity حتى الآن حوالي 112 مليون دولار من الاستثمارات الخاصة، في المقابل، يقدر تشارلز سيف، مدير معهد آرثر إل. كارتر للصحافة في جامعة نيويورك، أن تكاليف مشروع ITER قد تجاوزت 20 مليار يورو (21.8 مليار دولار)، أي أكثر من 4 أضعاف الميزانية الأصلية البالغة 5 مليارات يورو (5.5 مليار دولار آنذاك) وتأخير ما يقرب من عقد من تاريخ التسليم في عام 2016.
ومع ذلك، فإن شركة Energy Singularity ليست الشركة الناشئة الوحيدة في مجال الاندماج التي تسعى إلى تصميم مفاعلات صغيرة.
تتعاون شركة كومنولث فيوجن سيستمز ومقرها ديفين بولاية ماساتشوستس مع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لبناء مفاعل الاندماج الصغير الخاص بهم. يبلغ حجم المفاعل الذي أُطلق عليه اسم "سبارك" حوالي 1/65 من حجم مفاعل ITER.
ومن المتوقع أن يولد المفاعل التجريبي حوالي 100 ميغاواط من الطاقة الحرارية في نبضات مدتها حوالي 10 ثوان، وهي دفعات كبيرة بما يكفي لتزويد مدينة صغيرة بالطاقة.
المفاعلات الصغيرة ليست فريدة من نوعها في قطاع الاندماج النووي. كانت إدارة الرئيس الأمريكي جو بايدن من أشد المؤيدين للمفاعلات المعيارية الصغيرة (SMR) التي أحدثت موجات في مجال الانشطار النووي.
قبل 3 سنوات، وافقت هيئة التنظيم النووي الأمريكية على طلب شركة Centrus Energy Corp لتصنيع اليورانيوم عالي التخصيب منخفض التخصيب في منشأة التخصيب التابعة لها في بيكتون، أوهايو، لتصبح أول شركة في العالم الغربي خارج روسيا تقوم بذلك.