سيتعين علينا الانتظار لفترة أطول قليلاً لأكبر مفاعل اندماجي في العالم

في وقت سابق من صباح اليوم، أعلنت المنظمة الدولية للمفاعل النووي الحراري التجريبي (ITER) عما كان معروفا منذ فترة طويلة: أكبر توكاماك في العالم سيتأخر أكثر، مما يطيل عمليات آلة الاندماج النووي المنتظرة بما لا يقل عن عقد من الزمن.

ITER هو جهاز اندماج مغناطيسي ضخم على شكل كعكة الدونات يُسمى توكاماك. يستخدم التوكاماك المجالات المغناطيسية للتحكم في البلازما شديدة الحرارة بطريقة تحفز الاندماج النووي، وهو تفاعل تتجمع من خلاله نواتان خفيفتان أو أكثر لتكوين نواة جديدة، مما يؤدي إلى إطلاق كمية هائلة من الطاقة في هذه العملية. يُنظر إلى الاندماج النووي باعتباره مصدرًا محتملاً للطاقة وخاليًا من الكربون، ولكن هناك العديد من التحديات الهندسية والاقتصادية التي يجب التغلب عليها لجعل ذلك حقيقة واقعة.

تم تحديد خط الأساس السابق للمشروع – الإطار الزمني والمعايير ضمنه – في عام 2016. وقد أدى الوباء العالمي الذي بدأ في عام 2020 إلى انقطاع الكثير من عمليات ITER المستمرة، مما أدى إلى تأخير الأمور بشكل أكبر.

مثل تم عمل تقرير بواسطة العلمية الأمريكيةتبلغ تكلفة المشروع ITER أربعة أضعاف التقديرات الأولية، حيث تشير أحدث الأرقام إلى أن تكلفة المشروع تزيد عن 22 مليار دولار. وفي حديثه في مؤتمر صحفي في وقت سابق اليوم، أوضح بيترو باراباسكي، المدير العام لـ ITER، سبب التأخير وخط الأساس المحدث للمشروع للتجربة.

وقال باراباتشي: “منذ أكتوبر 2020، تم التوضيح علنًا ولأصحاب المصلحة لدينا، أن أول بلازما في عام 2025 لم يعد من الممكن تحقيقه”. “تم إعادة تصميم خط الأساس الجديد لإعطاء الأولوية لبدء عمليات البحث.”

وقال باراباتشي إن خط الأساس الجديد سيخفف من المخاطر التشغيلية ويجهز الجهاز للعمليات باستخدام الديوتيريوم-التريتيوم، وهو أحد أنواع تفاعلات الاندماج النووي. وقال إنه بدلاً من أول بلازما في عام 2025 باعتبارها “اختبارًا قصيرًا ومنخفض الطاقة للآلة”، سيتم تخصيص المزيد من الوقت لبدء التجربة وسيتم منحها قدرة تسخين خارجية أكبر. وسوف يتم تأجيل الطاقة المغناطيسية الكاملة ثلاث سنوات إلى الوراء، من عام 2033 إلى عام 2036. وسوف تظل عمليات اندماج الديوتيريوم مع الديوتيريوم في الموعد المحدد بحلول عام 2035 تقريبا، في حين سوف يتم تأجيل بدء عمليات الديوتيريوم مع التريتيوم لمدة أربع سنوات، من عام 2035 إلى عام 2039.

يتم تمويل مشروع ITER من قبل الدول الأعضاء فيه: الاتحاد الأوروبي، والصين، والهند، واليابان، وكوريا الجنوبية، وروسيا، والولايات المتحدة. التقدم المحرز في مشروع ITER يكون يجري تنفيذها، ولو ببطء، وبتكاليف أكبر مما كان متوقعا في البداية.

في وقت سابق من هذا الأسبوع، أعلنت منظمة ITER أن ملفات المجال الحلقية للتوكاماك – وهي مغناطيسات كبيرة جدًا تساعد على توفير الظروف اللازمة للآلة لحمل البلازما – قد تم شحنها أخيرًا، في لحظة استغرق تصنيعها 20 عامًا. سيتم تبريد الملفات التي يبلغ طولها 56 قدمًا (17 مترًا) إلى -452.2 درجة فهرنهايت (-269 درجة مئوية) وسيتم لفها حول الوعاء الذي يحتوي على البلازما، مما يسمح لعلماء ITER بالتحكم في التفاعلات الداخلية.

وحجم بنيتها التحتية لا يقل ضخامة عن استثماراتها؛ أكبر مغناطيس كتلة باردة موجود حاليًا هو مكون يبلغ وزنه 408 طنًا (370 طنًا) من تجربة أطلس CERN، لكن مغناطيس ITER المكتمل حديثًا – الحجم الإجمالي لملفات المجال الحلقية – لديه كتلة باردة تبلغ 6614 طنًا (6000 طن). .

تتمثل الأهداف المتوقعة المعلنة لـ ITER في إظهار نوع الأنظمة التي تحتاج إلى التكامل للاندماج على نطاق صناعي، لتحقيق معيار علمي يسمى Q≥10، أو 500 ميجاوات من طاقة الاندماج من الآلة مقابل 50 ميجاوات من طاقة التسخين في البلازما، وتحقيق Q≥5 في حالة التشغيل المستقر للجهاز. هذه ليست أهدافًا يسهل تحقيقها، ولكن تجارب الاندماج النووي في إعدادات المختبر، في توكاماك و باستخدام الليزر، يساعدون العلماء على التقدم نحو تفاعلات الاندماج التي تنتج طاقة أكثر مما يلزم لتشغيل التفاعلات نفسها.

والآن بالنسبة للمحاذير الإلزامية حول الفرق بين التقدم نحو الجدوى العلمية للاندماج وفائدته الفعلية في تلبية الطلب العالمي على الطاقة، كما ذكرنا يوم الاثنين:

هناك حقيقة بديهية ساخرة – أعيدت صياغتها حتى أصبحت مبتذلة – مفادها أن الاندماج النووي كمصدر للطاقة هو دائما على بعد 50 عاما. لقد تجاوز الأمر تقنيات اليوم إلى الأبد، وكما هو الحال مع حبيب سابق لا يمكن تعويضه، يُقال لنا دائمًا “هذه المرة سيكون الأمر مختلفًا”. يهدف ITER إلى إثبات الجدوى التكنولوجية لطاقة الاندماج، ولكن الأهم من ذلك لا جدواها الاقتصادية. وهذه قضية أخرى محيرة: جعل طاقة الاندماج ليس فقط مصدرًا عمليًا للطاقة، بل أيضًا مصدرًا قابلاً للتطبيق لشبكة الطاقة.

وفي تصريحاته، أشار باراباتشي أيضًا إلى أن المادة التي تواجه البلازما في توكاماك ITER ستُصنع الآن من التنغستن، بدلاً من البريليوم، “لأنه من الواضح أن التنغستن أكثر صلة بآلات “التجريبية” المستقبلية وأجهزة الاندماج التجارية في نهاية المطاف”. في الواقع، في شهر مايو الماضي، أصيب توكاماك الغرب بالبلازما أكثر من ثلاث مرات أكثر سخونة من قلب الشمس لمدة ست دقائق باستخدام غلاف التنغستن، و تم استبدال KSTAR tokamak في كوريا محول الكربون الخاص به مع واحد مصنوع من التنغستن.

وكما ذكر موقع جيزمودو سابقًا، يعد الاندماج النووي مجالًا جديرًا بالاهتمام للبحث والتطوير، لكنه كذلك لا ينبغي الاعتماد عليها كمصدر للطاقة لإبعاد البشر عن الوقود الأحفوري، الذي يؤدي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري. إن العلم قادم، لكن الاندماج النووي كان دائمًا بمثابة ماراثون فائق، وليس سباقًا سريعًا.

أكثر: ما يجب معرفته عن إعلان الاندماج النووي الكبير الصادر عن وزارة الطاقة