اشترِك في نشرتنا الإخبارية
إختراق علمي... كُرة ألماسية بحجم حبة الفلفل تطلق العنان للطاقة النظيفة
28-02-2023 | 18:49
المصدر: "النهار"
أجرى فريق في منشأة الإشعال الوطنية التابعة لمختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL)، أول تجربة اندماج نووي خاضعة للرقابة في التاريخ. وتعرف التجربة أيضاً باسم تعادل الطاقة العلمية، ما يعني أنه أنتج طاقة من الاندماج النووي أكثر من طاقة الليزر المستخدمة لتحريك العملية.
وأجريت التجربة في منشأة الإشعال الوطنية في كاليفورنيا في 5 كانون الثاني الماضي، ووُجهت أشعة الليزر 192 إلى أسطوانة تحتوي على كبسولة وقود صغيرة من ألماس. وأدى هذا الانفجار القوي لضوء الليزر إلى خلق درجات حرارة وضغوط هائلة، وأثار تفاعلاً اندماجياً، وهو التفاعل الذي يمد الشمس بالطاقة.
وسيوفر هذا الإنجاز رؤى حول آفاق طاقة الاندماج النظيفة، والتي من شأنها أن تغيّر قواعد اللعبة في الجهود المبذولة لتحقيق اقتصاد خال من الكربون، وفقاً لوزارة الطاقة الأميركية.
وسيوفر هذا الإنجاز رؤى حول آفاق طاقة الاندماج النظيفة، والتي من شأنها أن تغيّر قواعد اللعبة في الجهود المبذولة لتحقيق اقتصاد خال من الكربون، وفقاً لوزارة الطاقة الأميركية.
وحاول العلماء على مدى عقود بناء محطات طاقة تستخدم تفاعل الاندماج لتوليد كهرباء وفيرة وخالية من الكربون.
وأحد المكونات الرئيسية، هو الكبسولة الماسية الاصطناعية بحجم حبة الفلفل، والتي تحتوي على الوقود.
وأحد المكونات الرئيسية، هو الكبسولة الماسية الاصطناعية بحجم حبة الفلفل، والتي تحتوي على الوقود.
وتعتبر خصائص هذه الكبسولة الكروية ضرورية لإنشاء تجربة اندماج ناجحة. ويجب أن يكون المجال خالياً من الملوّثات، لأن أي شذوذ يمكن أن يفسد التفاعل.
ومع ذلك، فإن تلك المجالات المصممة بدقة لم تُصنع في كاليفورنيا. وإنها نتيجة سنوات من العمل من قبل شركة "Diamond Materials"، وهي شركة مقرها في فرايبورغ، في ألمانيا.
ويقول كريستوف وايلد، المدير الإداري لشركة "Diamond Materials" أن "الطلب على الكبسولات الكروية مرتفع جداً. ونحن نتعاون بشكل وثيق مع لورانس ليفرمور ونحاول تقليل العيوب".
.jpeg)
ويقوم فريق مكوّن من 25 فرداً في شركة "Diamond Materials" بتصنيع ألماس اصطناعي من خلال عملية تسمى "ترسيب البخار الكيميائي".
ويستغرق الأمر حوالي شهرين لإنشاء كل دفعة من 20-40 كبسولة، ويتم تصنيعها عن طريق وضع طبقات من بلورات الألماس الدقيقة حول كربيد السيليكون وتلميعها بشكل متكرر.
ومن خلال العمل مع فرق في "LLNL"، اكتشفوا في النهاية أنه يمكنهم طلاء كبسولة مصقولة بطبقة جديدة من بلورات الألماس، لتحقيق اللمسة النهائية الشبيهة بالمرآة التي يحتاجونها.
وعندما تصل كبسولات الألماس إلى "LLNL"، تتم إزالة قلب السيليكون ويستخدم أنبوب زجاجي صغير لملء الكرة المجوفة بالديوتيريوم والتريتيوم، وكلاهما نوع ثقيل من الهيدروجين، الذي يغذي تفاعل الاندماج.
أما الطبقة الثالثة والأخيرة من الكبسولة عبارة عن أسطوانة من الألومنيوم تستخدم لتبريد محتويات الكبسولة قبل التفاعل.
وعندما تصل كبسولات الألماس إلى "LLNL"، تتم إزالة قلب السيليكون ويستخدم أنبوب زجاجي صغير لملء الكرة المجوفة بالديوتيريوم والتريتيوم، وكلاهما نوع ثقيل من الهيدروجين، الذي يغذي تفاعل الاندماج.
أما الطبقة الثالثة والأخيرة من الكبسولة عبارة عن أسطوانة من الألومنيوم تستخدم لتبريد محتويات الكبسولة قبل التفاعل.
ومنذ أوائل السبعينيات، تعمل منشأة الاشتعال الوطنية "NIF" بشكل وثيق مع مصنعي البصريات مثل "Zygo Corporation" وصانع الزجاج المتخصص "SCHOTT".
بعد التجربة الناجحة في شهر كانون الثاني، سيكون التحدي التالي لـ"NIF" وشركائها هو زيادة تحسين التكنولوجيا من أجل تكرار التفاعل وتحسينه.
ويقول مايك فاريل، نائب رئيس تقنية الاندماج في شركة "جنرال أتوميكس"، وهي أكبر شريك صناعي لـ"LLNL" أن "خطوة إلى الأمام قد تساعد في تعزيز الدعم لمزيد من البحث"، مشيراً إلى أن "التجربة غيّرت الرأي العلمي. كان يُعتقد دائماً أن الإشتعال بعيد المنال تقريباً. ولكن النتيجة في كانون الثاني كانت مثيرة للاهتمام".
وتأمل شركة "Diamond Materials" أن تكون قادرة على استثمار المزيد من الوقت في البحث. ويقول وايلد: "يشارك حوالي 20 في المئة من فريقنا في الأبحاث، كما أن اثنين من المديرين الإداريين هما أيضاً فيزيائيان".
وتابع بأن "البحث على المستوى الذي ننتجه يتطلب الكثير من الموارد ولا يمكننا إهمال الإنتاج. لذلك من المحتمل أن نستمر في تنمية الفريق. وبعد كل شيء، البحث اليوم يؤدي إلى منتجات الغد".
وفي هذا السياق، تتدافع الفرق حول العالم لبناء محطة طاقة اندماجية عاملة، باستخدام جميع أنواع الأساليب. لكن الأمر سيستغرق سنوات عديدة واستثمارات بمليارات الدولارات.
كما ستكون هناك حاجة إلى هذا الاستثمار للتغلّب على التحديات الهندسية الكبيرة التي تواجه بناء محطة طاقة عاملة، كإيجاد المواد التي يمكنها تحمل الطاقة العالية المنبعثة من عملية الاندماج.
