كانت قوة الاندماج الحلم المحموم للعلماء وعلماء البيئة والمستقبليين منذ ما يقرب من قرن. على مدى العقود القليلة الماضية ، كان العلماء يحاولون إيجاد طريقة لخلق تفاعلات اندماج مستدامة من شأنها أن توفر للبشر طاقة نظيفة وفيرة ، والتي ستكسر في النهاية اعتمادنا على الوقود الأحفوري والأساليب النجسة الأخرى.
في السنوات الأخيرة ، تم تحقيق العديد من الخطوات الإيجابية التي جعلت "عصر الانصهار" أقرب إلى الواقع. في الآونة الأخيرة ، العلماء الذين يعملون مع Tokamak التجريبية فائقة التوصيل المتقدمة (EAST) - الملقب. "الشمس الاصطناعية الصينية" - حققت رقمًا قياسيًا جديدًا بسحب فائقة التسخين من بلازما الهيدروجين إلى أكثر من 100 مليون درجة - وهي درجة حرارة أكثر ست مرات من الشمس نفسها!
في حين أن العلماء قادرون على دمج ذرات الهيدروجين لإنتاج الطاقة ، كانت العثرة دائمًا تصل إلى ما يعرف باسم "نقطة التعادل". هذا هو المكان الذي تكون فيه الطاقة الناتجة عن تفاعل الاندماج الذاتي المكتمل مساوية للطاقة اللازمة لبدء تشغيلها. وعلى الرغم من أننا لم نصل بعد إلى هذه النقطة ، فإن العلماء يتقاربون طوال الوقت.
في الوقت الحالي ، تعتبر الطريقتان المحبوستان بالقصور الذاتي ومفاعل توكاماك أكثر طريقتين لإنتاج قوة الانصهار. في الحالة الأولى ، يتم استخدام أشعة الليزر لدمج حبيبات الديوتريوم (H² ، أو "الهيدروجين الثقيل") لتكوين تفاعل اندماج. في الأخير ، تتضمن العملية غرفة حبس على شكل حيدية تستخدم المجالات المغناطيسية والتيار الداخلي لحصر البلازما عالية الطاقة.
من خلال التسخين الفائق لهذه البلازما والحفاظ على استقرارها ، يمكن إنشاء تفاعل اندماج ذاتي الاكتفاء. في حين أن مفاعلات توكاماك الأخرى تعتمد على ملفات مغناطيسية للحفاظ على استقرار البلازما ، فإن مفاعل إيست إيست يعتمد على المجالات المغناطيسية التي تنتجها البلازما المتحركة لإبقاء الطور تحت السيطرة. هذا يجعلها أقل استقرارًا ، ولكنه يسمح للفيزيائيين بزيادة مستويات الحرارة.
بعد حملة دامت أربعة أشهر ، تمكن فريق العلوم EAST من دمج أربعة أنواع من طاقة التسخين من أجل الوصول إلى رقم قياسي جديد لدرجات الحرارة. وشملت هذه تسخين الموجات الهجينة المنخفضة ، وتسخين موجة السيكلوترون الإلكترونية ، وتسخين رنين السيكلوترون الأيوني وتسخين أيون الشعاع المحايد. من خلال هذه الطرق المشتركة ، تم تحسين شكل كثافة البلازما الحالية.
بمجرد أن تمكن الفريق العلمي من تحسين اقتران تقنيات التدفئة الأربعة المختلفة ، تمكنوا من إنشاء سحابة من الجسيمات المشحونة التي تحتوي على إلكترونات يتم تسخينها إلى أكثر من 100 مليون درجة مئوية. كما أنها تجاوزت مستوى حقن الطاقة بمقدار 10 ميجاوات (MW) ، وزادت الطاقة المخزنة في البلازما إلى 300 كيلو جول (كيلوجول).
ليست هذه هي المرة الأولى التي يبلغ فيها العلماء في CASHIPS عن بلوغ مرحلة الانصهار. في عام 2016 ، أعلن الفريق أنهم أنتجوا غاز هيدروجين كان ثلاث مرات أكثر سخونة من قلب الشمس (حوالي 50 مليون درجة مئوية ؛ 90 مليون درجة فهرنهايت) ، وتمكنوا من الحفاظ على درجة الحرارة هذه لتحطيم الرقم القياسي 102 ثواني.
من خلال هذه التجربة الأخيرة ، لم يضاعف فريق EAST فقط درجة حرارة طارة البلازما (تسجيل رقم قياسي جديد) ، بل تمكنوا أيضًا من حل عدد من المشكلات الحاسمة لتحقيق عمليات الحالة المستقرة. على سبيل المثال ، قاموا بحل حصر عادم الجسيمات والطاقة ، ويجب أن يكون توقيته صحيحًا من أجل الحفاظ على تفاعل الاندماج المستمر.
قدمت التجربة أيضًا بيانات أساسية للتحقق من نماذج العادم الحراري والنقل ونماذج القيادة الحالية ، وكلها ستكون حاسمة لتحقيق العديد من مشاريع الاندماج الرئيسية. وتشمل هذه المفاعل التجريبي الحراري النووي الدولي (ITER) ، ومفاعل اختبار هندسة الاندماج الصيني (CFETR) ومحطة DEMOnstration للطاقة (DEMO).
تم إنشاء EAST في عام 2006 ، وأصبح منشأة اختبار مفتوحة بالكامل تسمح للمجتمع العلمي العالمي بإجراء عمليات مستقرة وبحوث فيزياء. وبالنظر إلى أن فريق EAST تمكن مرة أخرى من خلق ظروف درجة حرارة تتجاوز الشمس ، فإن لقب "الشمس الاصطناعية الصينية" بالكاد يبدو وكأنه امتداد!
إن عصر الطاقة النظيفة يقترب ، وليس لحظة مبكرة!
