طرق إحداث المفاعلات الانصهارية

2015 علوم القرن الـ21 الطاقة والمادة

براون بير

k

طرق إحداث المفاعلات الانصهارية الفيزياء

يحاول العلماء اليوم ابتكار نظام يتم فيه التحكم في التفاعل الاندماجي.

وتتمثل المعضلة الرئيسة في هذا السعي أن الغازات الداخلة في التفاعل تحت درجات الحرارة المرتفعة جداً تكون في حالتها الرابعة للمادة والتي تُعرف بحالة البلازما.

في هذه الحالة للمادة تنفصل إلكترونات الذرات عن نوياتها مكونة سائلاً مؤيناً بالكامل، ولا يمكن احتواء هذا السائل إلا بواسطة مجالات مغناطيسية عالية الشدة – لا يمكن لأي وعاء طبيعي البقاء على حالته المادية تحت درجات الحرارة المرتفعة جداً اللازمة لإحداث التفاعل الاندماجي.

يتمثل حل معضلة الاندماج النووي في العادة باحتواء البلازما داخل «قنينة» مغناطيسية، والتي قد يأخذ شكلها هيئة العدد 8 أو شكل الدونت (يُسمى الشكل التورس).

يتكون مفاعل توكاماك من تورس تحيط به ملفات على هيئة الحرف D. تؤدي نبضات التيار الكهربائي عالية الفولتية في الملفات إلى رفع درجة حرارة المفاعل وإنتاج البلازما.

ورغم سنوات البحث الطويلة، لم يتوصل العلماء حتى الآن إلى تفاعلٍ اندماجي متحكم به قابل للاستمرار. وقد تمضي سنوات عديدة قبل أن يصبح الانصهار النووي مصدراً نظيفاً للطاقة قابلاً للتطبيق العملي.

الانصهار الليزري

استخدم الليزر لإحداث التفاعلات الانصهارية بديلاً عن التوكاماك.

يتمثل أحد أنواع الانصهار الليزري باستخدام «قنينة» مغناطيسية طويلة. تدخل ذرات الديوتيريوم والتريتيوم بواسطة قناني زجاجية صغيرة، ويتم قذفها بومضات من ضوء الليزر.

تؤدي هذه العملية إلى تبخير الزجاج ورفع درجة الحرارة لتخليق حالة البلازما وبلوغ درجة الحرارة اللازمة لبدء عملية الانصهار النووي.