تقنية الاندماج النووي تواجه تهديدًا خفيًا.. واكتشاف مذهل للحل
دينا قدري
تواجه تقنية الاندماج النووي عقبة رئيسة، من شأنها أن تعرقل انتشار مصدر محتمل لطاقة نظيفة تشتد الحاجة إليها؛ ما دفع العديد من العلماء إلى محاولة إيجاد الحل.
وكشفت دراسة حديثة، اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، عن قضية مفاجئة قد تؤثر في سلامة محطات الطاقة النووية وكفاءتها التي تستعمل طاقة الاندماج.
ويركز البحث، الذي نشرته مجلة نوكلير ماتريالز آند إنرجي (Nuclear Materials and Energy)، على كيفية التصاق الوقود بجدران المفاعل، ما قد يجعل صيانة محطات الطاقة النووية في المستقبل أكثر صعوبة.
وتُعدّ الطاقة النووية الاندماجية -وهي عملية دمج النوى الذرية لإطلاق الطاقة- مصدرًا محتملًا للطاقة النظيفة التي لا حدود لها، على غرار التفاعلات التي تغذّي الشمس.
أزمة الاندماج النووي
لكي يعمل الاندماج النووي يسخّن العلماء البلازما داخل جهاز يُسمّى توكاماك (نوع من أنواع المفاعلات النووية الاندماجية) حيث تثبتها مغناطيسات قوية في مكانها.
وتغذّي البلازما التفاعل، ولكن بعضها يمكن أن يصطدم بجدران المفاعل ويُمتص؛ ويُمكن أن ينتج عن ذلك تراكم الوقود بمرور الوقت، ما يؤدي بدوره إلى نظام أقل كفاءة وأصعب تنظيمًا.
"كلما قلّ الوقود المحبوس في الجدار، قلّ تراكم المواد المشعة"، كما أوضح شوتا آبي، وهو فيزيائي في مختبر فيزياء البلازما في برينستون، والباحث الرئيس في الدراسة.
وتُعد القضية مهمة بصفة خاصة لمحطات الطاقة النووية المستقبلية مثل المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (ITER)، وهو مشروع ضخم يجري بناؤه في فرنسا، بحسب ما نقلته منصة "إنترستينغ إنجينيرينغ" (Interesting Engineering).
ووفق المعلومات التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة، كان العلماء يدرسون الجدران المغطاة بعنصر البورون في مفاعلات الطاقة النووية الاندماجية، لأن البورون يساعد في الحفاظ على نظافة البلازما.
ومع ذلك، أظهر البحث الجديد أن البورون ليس هو المشكلة، بل الكربون هو المشكلة؛ فحتى الكميات الصغيرة من الكربون يُمكن أن تحبس الوقود، ما يجعل إزالته أكثر صعوبة.
ويقول فلوريان إيفينبرغ، وهو فيزيائي في فريق البحث: "الكربون هو حقًا مثير للمشكلات".
مفاعلات الطاقة النووية الاندماجية
في إطار معاينة مفاعلات الطاقة النووية الاندماجية، اختبر البحث عينات الغرافيت المغطاة بالبورون داخل دي آي آي آي-دي (DIII-D)، وهو جهاز توكاماك تديره شركة جنرال أتوميكس (General Atomics) في الولايات المتحدة.
وأظهرت النتائج أنه مقابل كل 5 وحدات من البورون، تُحبس وحدتان من الوقود؛ ما يعني أن حتى الآثار الضئيلة من الكربون يُمكن أن تسبّب مشكلات كبيرة لمحطات الطاقة النووية الاندماجية في المستقبل.
في الوقت الحالي، تستعمل العديد من مفاعلات الطاقة النووية الاندماجية الغرافيت (شكل من أشكال الكربون) لجدرانها؛ ولكن بناءً على النتائج، يخطّط العلماء الآن لاستبدال التنغستن الذي لا يحبس الكثير من الوقود بالغرافيت.
يقول إيفنبرغ: "نريد التخلص من كل الكربون والحصول على جدران تنغستن نظيفة".
وبحسب ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة، فإن التحدي الأكبر لمحطات الطاقة النووية المستقبلية التي تستعمل طاقة الاندماج هو التعامل مع التريتيوم، وهو وقود مشع تجب إدارته بعناية.
وإذا حُبس الكثير من الوقود في الجدران، فقد ينتهك قواعد السلامة، ما يجبر المفاعلات على الإغلاق.
ويقول أليساندرو بورتولون، وهو عالم آخر في الدراسة: "هناك حدود صارمة لكمية التريتيوم التي يُمكن أن تكون في المفاعل.. إذا تجاوزت الحد، فهذا أمر عائق".
من خلال إيجاد طرق للحد من تراكم الوقود، يساعد هذا البحث الاندماج النووي على اتخاذ خطوة كبيرة إلى الأمام؛ إذ يقترب العلماء من جعل الاندماج النووي حقيقة واقعة مع كل اكتشاف جديد.
وإذا نجحت هذه التقنية، فقد توفر يومًا ما طاقة نظيفة لا حدود لها، ما يقلّل من الاعتماد على الوقود الأحفوري.
موضوعات متعلقة..
- تقنية تفاعل الاندماج النووي بالليزر القوي.. هل تولد الكهرباء قريبًا؟ (تقرير)
- تقنية الاندماج النووي تمهد لثورة الكهرباء النظيفة التجارية (تقرير)
- توليد الكهرباء من الاندماج النووي يسجل رقمًا قياسيًا.. خطوة لتعزيز أمن الطاقة
اقرأ أيضًا..
- اكتشاف نفط جديد في أوروبا باحتياطيات 43 مليون برميل
- 3 شركات كبرى تطور حقل غاز احتياطياته 620 مليار قدم مكعّبة
- مشروعات الهيدروجين في أوروبا تحقق أول إنجاز خلال 2025
- بطاريات تخزين الكهرباء تثير الذعر.. انفجار عنيف يحطّم منزلًا (صور)
المصادر:
- دراسة أميركية لتطوير تقنية الاندماج النووي من مجلة "نوكلير ماتريالز آند إنرجي".
- معلومات إضافية عن تقنية الاندماج النووي من منصة "إنترستينغ إنجينيرينغ".
