التقارير تقارير الطاقة النووية تقارير دورية رئيسية طاقة نووية وحدة أبحاث الطاقة

كيف يدعم الاندماج النووي أهداف الحياد الكربوني وأمن الطاقة؟ (تقرير)

وحدة أبحاث الطاقة - أحمد شوقي

2022-11-09

0 1٬450

رغم أنه ما زال في مرحلة البحث والتطوير؛ فإن الاندماج النووي يَعد بتوفير كهرباء نظيفة ومتوافرة وموثوقة تساعد في دعم إمدادات الطاقة المتجددة في أوقات عدم توافرها.

والاندماج النووي -حسب الوكالة الدولية للطاقة الذرية- هو العملية التي من خلالها تندمج نواتان ذريتان خفيفتان لتكوين نواة واحدة أثقل وزنًا تحت ضغط قوي وحرارة شديدة، ويصاحبها إطلاق كميات هائلة من الطاقة.

وهذا يختلف عن عملية الانشطار النووي، التي يعتمد عليها توليد الكهرباء من الطاقة النووية حول العالم في الوقت الحالي، ويعني انقسام نواة الذرة إلى عدّة أجزاء، وفق المعلومات التي رصدتها وحدة أبحاث الطاقة.

ويوضح موقع فيجوال كابيتاليست، في تقرير حديث، كيف يُمكن أن يدعم الاندماج النووي مسار الحياد الكربوني بحلول 2050 ويعزز أمن الطاقة؟

كيف يعمل الاندماج النووي؟

تحدث تفاعلات الاندماج عندما تكون المواد في حالة تُسمى البلازما وعندما تكون المادة في شكل غاز ساخن مشحون ومكون من أيونات موجبة وإلكترونات حرة ولها خصائص فريدة تختلف عن المواد الصلبة والسائلة والغازية.

وعُرف الاندماج النووي في الأساس بأنه الوقود الذي تستمد منه الشمس والنجوم طاقتها؛ حيث تضغط قوى هائلة ناتجة عن جاذبية الشمس وتسخن بلازما الهيدروجين وتدمجها في الهيليوم وتطلق كميات هائلة من الطاقة.

ولأن الاندماج تنتج عنه طاقة هائلة تعادل 4 أمثال نظيرتها الناتجة عن تفاعلات الانشطار النووي، يعمل العلماء حاليًا على استنساخ هذه العملية على الأرض للاستفادة من هذه الطاقة النظيفة الهائلة، مع السعي لخفض الانبعاثات.

ويستخدم العلماء نظائر الهيدروجين لتشغيل محطات الاندماج النووي عبر خليط من الديوتيريوم والتريتيوم في حرارة تتجاوز 100 مليون درجة مئوية.

ويوجد الديوتيريوم بوفرة في مياه البحر، في حين يمكن إنتاج التريتيوم من الليثيوم، وهو عنصر كيميائي شائع يستخدم في البطاريات والزجاج والسيراميك.

وأمام ذلك، تواجه محطات الاندماج تحديات تتعلق بضمان أن هذه العملية يمكن أن تولّد طاقة أكثر مما تستهلك، حسب التقرير الذي تابعته وحدة أبحاث الطاقة.

بينما ترى الوكالة الدولية للطاقة الذرية أنه من الناحية النظرية فإن استخدام بضع غرامات فقط من الديوتيريوم والتريتيوم يمكن أن يسهم في إنتاج كمية من الطاقة تبلغ تيراجول واحدًا، وهي تقريبًا كمية الطاقة التي تكفي لتلبية احتياجات شخص واحد من سكان البلدان المتقدمة لمدّة تزيد على 60 عامًا.

ويوضح الإنفوغرافيك التالي، الذي أعدته وحدة أبحاث الطاقة، أكبر 10 دول حسب سعة الطاقة النووية في العالم:

سعة الطاقة النووية

مصدر طاقة مستدام

يُعَد الاندماج النووي أحد أكثر مصادر الطاقة أمانًا؛ كون الإشعاع الناتج عنه مشابهًا للاستخدامات الطبية والصناعية المعروفة على نطاق واسع مثل السيكلوترونات لعلاج السرطان.

كما أنه مصدر نظيف للطاقة؛ حيث تعمل محطات الاندماج باستخدام الهيدروجين المنتج من الماء ولا ينبعث منها ثاني أكسيد الكربون أو غازات الدفيئة الأخرى، فضلًا عن أنها لا تحتاج لمساحات شاسعة من الأراضي، ويمكن بناؤها بالقرب من المدن.

والوفرة -أيضًا- حاضرة؛ لأن هناك ما يكفي من الديوتيريوم في المحيطات لتلبية الاحتياجات البشرية لملايين السنين؛ فعلى سبيل المثال، يمكن لكمية الديوتيريوم الموجودة في لتر واحد من الماء أن تنتج القدر نفسه من الطاقة مثل حرق 300 لتر من النفط، وفقًا للوكالة الدولية للطاقة الذرية.

وإلى جانب توليد الكهرباء، من المتوقع أن يفيد الاندماج النووي المجالات الأخرى، مثل المركبات الفضائية والبحرية والهيدروجين والمجال الطبي.

إلى أين وصلت طاقة الاندماج النووي؟

تستثمر العديد من الدول، بقيادة الولايات المتحدة وروسيا والصين والهند وكوريا الجنوبية واليابان ودول الاتحاد الأوروبي، مليارات الدولارات؛ للاستفادة من الاندماج في مواجهة أزمات الطاقة.

وفي أبريل/نيسان 2022، أعلن البيت الأبيض خطة لتسريع التطوير التجاري للاندماج النووي على مدى العقود المقبلة، تتضمن تمويلًا بقيمة 50 مليون دولار لإنشاء محطة تجريبية.

وعلى صعيد الشركات التي تقود تطوير التكنولوجيا المتعلقة بالاندماج، تعمل شركة جنرال فيوجن الكندية (General Fusion) على بناء أول منشأة من نوعها للاندماج في مركز كولهام التابع لهيئة الطاقة الذرية بالمملكة المتحدة.

وفي فبراير/شباط 2022، أعلن معمل "جيه إي تي" في المملكة المتحدة تحطيم الرقم القياسي العالمي الخاص بكمية الطاقة الناجمة عن الضغط لاثنين من نظائر الهيدروجين؛ حيث أنتجت التجارب 59 ميغاجول من الطاقة خلال 5 ثوانٍ، ما يعادل 11 ميغاواط من الكهرباء، وهو أكثر من ضعف ما توصلت إليه اختبارات مماثلة عام 1997، حسب تقرير نشرته هيئة الإذاعة البريطانية بي بي سي.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..