تصنيع جهاز ينتج طاقة لانهائية
إن الجهاز
الذى يمتلك وينتج طاقة شبه لانهائية ويعتبر قطعة من الجحيم على الأرض ( المفاعل
النووى الاندماجى ) حيث أن درجة حرارته تصل داخله إلى ( 100 مليون درجة م ) حيث أن
درجة حرارة قلب الشمس ( 15 مليون درجة م ) مما يعنى أن المفاعل النووى الاندماجى
يعمل عند درجات حرارة غير موجودة فى أى مكان فى الكون غير فى قلب النجوم والمفاعل
النووى الاندماجى ينتج طاقة عن طريق نفس العملية التى تنتج بها الشمس الطاقة حيث
يطلق على ( المفاعل النووى الاندماجى )
( المفاعل
النجمى ) الذى سيعمل ثورة حقيقية فى إنتاج الطاقة للبشر .
إن العالم
يعمل فى أبحاث كيف يمكن إنتاج طاقة لا ينتج عنها أى تلوث بيئى وتكاد تكون لا
نهائية عن طريق استخدام المفاعلات النووية الاندماجية ومن ( 20 سنة ) بدأ
المهندسين والعلماء فى معهد ما بتصميم وبناء المفاعل النووى الاندماجى والذى يعتبر
واحد من أكبر المفاعلات النووية الاندماجية فى العالم والمفاعل النووى الاندماجى
الهدف منه هو إجراء التجارب والاختبارات للتعمق أكثر فى تكنولوجيا توليد طاقة
جبارة عن طريق مفاعلات الاندماج النووى والذى ينتج عنها طاقة نظيفة تكاد تكون لا
نهائية لأن هذه هى نفس التفاعلات التى تحدث فى قلب النجوم بما فيهم الشمس وهذه
التفاعلات هى الوقود الذى يغذى الشمس على مدار ( 4.5 مليار سنة ) ومن المتوقع أنها
تستمر ( 4 مليار سنة ) أخرى والاندماج النووى يختلف عن الانشطار النووى الذى يولد
منه الطاقة فى محطات الطاقة النووية وعلى الرغم من أن الاندماج النووى ينتج طاقة
أكبر بكثير ولا ينتج عنه أى نفايات مشعة يعنى لا يوجد أى تلوث بيئى وأكثر أمان من
توليد طاقة من الانشطار النووى ولكن توليد طاقة عن طريق المفاعلات النووية
الاندماجية ما زالت قيد البحث والدراسة لأنها تتطلب وجود جهاز يستطيع إنتاج والتحكم
فى كتلة بلازما درجة حرارتها
( 100 مليون
درجة م ) حيث يوجد المفاعل النووى الاندماجى ( فندلشتاين × 7 ) وفكرة عمل المفاعل
ليست جديدة ولكن فكرة تصميمه اقترحت لأول مرة فى ( 60 / ق 20 ) حيث احتاجت البشرية
أكثر من ( 60 سنة ) حتى تتمكن التكنولوجيا من اللحاق بالفيزياء النظرية حيث أن فى
ذلك الوقت لم تكن موجودة التكنولوجيا اللازمة لتصميم جهاز يستطيع تحمل درجات حرارة
7 أضعاف الموجودة فى قلب الشمس وفى سنة ( 2015 ) تم تشغيل المفاعل النووى
الاندماجى لبداية التجارب عليه حيث أن التصميم العبقرى للمفاعل النووى الاندماجى
الذى يستطيع تحمل درجات الحرارة الفائقة جدا وما هى التفاعلات التى تحدث داخله حيث
أن قطر المفاعل النووى الاندماجى ( 16 م ) والجزء الداخلى للمفاعل النووى
الاندماجى عبارة عن مسار مفرغ ينضغط فيه غاز الهيدروجين ويتم إثارته بشكل كبير عن
طريق الليزر أو الميكروويف والذى يرفع درجة حرارته بشكل رهيب وعن طريق تأثير
الكوانتم أو نفق الكم فذرات العناصر الأخف وزنا كالهيدروجين تبدأ تندمج مع بعضها
وتشكل عنصر أثقل ( الهليوم ) عن طريق ( الاندماج النووى ) ومع التسخين لدرجات
حرارة عالية جدا تتفكك الذرات لجزيئات مشحونة والغاز يتحول لبلازما كالبلازما التى
تتكون منها الشمس وعن طريق المغناطيسيات فائقة التوصيل تحبس البلازما داخل قفص
مغناطيسى حيث أن ذرات الهيدروجين تنفصل فيها الإلكترونات سالبة الشحنة عن النوى
الذرية موجبة الشحنة ( الأيونات ) وعملية ( الاندماج النووى ) عملية صعبة الحدوث
جدا لوجود قوة تنافر كبيرة بين نوى الذرات موجبة الشحنة وبعضها والذى يمنعها من
الاقتراب من بعضها بالقدر الكافى لكى تندمج مع بعض لأن الأجسام التى تحمل الشحنات
متشابهة يحدث بينهم تنافر والعكس والتنافر ينتج بسبب القوى الكهرواستاتيكية بسبب
تشابه شحناتهم ولكى تحدث عملية ( الاندماج النووى ) لا بد من التغلب على قوة
التنافر فلا بد أن تكون الأنوية الذرية المتشابهة الشحنة تقترب من بعض لمسافة
كافية لكى تندمج مع بعض حيث أن القوة النووية الضعيفة التى هى واحدة من ( 4 قوى )
الأساسية فى الطبيعة ( الجاذبية / الكهرومغناطيسية / القوة النووية القوية / القوة
النووية الضعيفة ) بحيث تربط ( القوة النووية الضعيفة ) البروتونات والنيوترونات
مع بعض فى نواة الذرة والتى ستتغلب على القوى الكهرواستاتيكية التى تحدث تنافر بين
الأنوية الموجبة وسوف تبدأ أنوية الذرات تندمج مع بعض وتحدث تفاعلات الاندماج
النووى عندما تزداد درجة الحرارة جدا حيث أن الأيونات تتحرك بشكل أسرع حتى تصل
لسرعات عالية جدا تجعل الأيونات تقترب من بعضها بشكل كافى وتتغلب على قوة التنافر
حيث تبدأ النوى الذرية تندمج مع بعض والعملية ينتج عنها طاقة هائلة ودرجة حرارة
تصل إلى ( 100 مليون درجة م ) وكانت هذه أكبر مشكلة واجهت المهندسين والعلماء فى
المفاعل النووى الاندماجى الجديد لأنه كان مطلوب تصميم وتصنيع جهاز يتحمل درجة
حرارة تكافىء ( 7 أضعاف ) درجة حرارة قلب الشمس نفسها فما هى المادة الموجودة على
الأرض والتى تتمكن من أن تتحمل درجة الحرارة الهائلة ؟ حيث أن المسار المفرغ والتى
يتكون فيه البلازما موجود حوله ( 50 ) من المغناطيسيات فائقة التوصيل وزنهم أكثر
من ( 425 طن ) وتم صناعتهم باستخدام الكمبيوترات الفائقة وتصميم شكلهم بمنتهى الدقة
حيث أن وظيفتهم عمل ( قفص مغناطيسى ) حول البلازما بحيث يمكن الحفاظ على مجالهم
المغناطيسى على مجال البلازما بعيد عن الجدار الداخلى للمفاعل النووى الاندماجى
مما جعل البلازما تطير فى الهواء من غير أن تلمس أى مادة من المواد المصنوع منها
المفاعل النووى الاندماجى من الداخل بحيث تكون بعيدة عن جدران المسار المفرغ الذى
تتكون فيه والمغناطيسيات فائقة التوصيل يتم تبريدهم لدرجة حرارة ( - 270 درجة م )
تحت الصفر بحيث تكون أعلى من أقل درجة حرارة ممكن الوصول إليها فى الكون ب ( 3
درجات ) ( الصفر المطلق ) والتبريد يتم عن طريق استخدام 425 طن من غاز ( الهليوم
السائل ) حيث أن التبريد الرهيب للمغناطيسيات فائقة التوصيل تكون قريبة جدا من
البلازما التى تعتبر قطعة من الجحيم وهدف العلماء هو الحفاظ على احتواء البلازما عند
( 100 مليون درجة م ) لمدة نصف ساعة على الأقل لأن العلماء لا يستطيعون الحفاظ على
بقائها بعد إنتاجها داخل المفاعل النووى الاندماجى غير ثوانى قليلة جدا حيث أن
طبيعة التجارب التى تحدث فى المفاعل النووى الاندماجى ففى ( 3 / 2 / 2016 ) قام
المهندسون الذين يعملون التجارب على ( فندلشتاين × 7 ) بدأوا فى إنتاج أول بلازما
هيدروجين عن طريق استخدام نبضات ميكروويف بقوة ( 4 ميجا واط ) من أجل تسخين غاز
الهيدروجين حيث نتج أول بلازما هيدروجين والتى استمرت لمدة ( 1 ث ) ووصلت حرارة
الإلكترونات فى البلازما إلى
( 100 مليون
درجة م ) والأيونات وصلت إلى ( 10 مليون درجة م ) وأطول مدة تمكن فيها العلماء من
الحفاظ على البلازما كانت لمدة ( 10 ثوانى ) عن طريق تسخين عينة من ( 1 مللجم ) من
غاز ( الهليوم ) حيث أطلق عليه نبضة ليزر قوتها
( 1.8 ميجا
واط ) حيث تشكلت بلازما الهليوم وأصبحت مستقرة لمدة ( 10 ثوانى ) حيث أن الهدف
النهائى من التجارب التى تحدث فى المفاعل النووى الاندماجى هو الوصول لطريقة لإنتاج
بلازما الهيدروجين بشكل دائم .
فما الفرق
بين مفاعلات الاندماج النووى وبين المفاعلات النووية الانشطارية فالمفاعلات
النووية الانشطارية المستخدمة فى محطات الطاقة النووية تعتمد على تفاعلات الانشطار
النووى لعنصر ( اليورانيوم / 235 ) والعملية تتم داخل المفاعلات عن طريق اصطدام
النيوترونات بذرات ( اليورانيوم / 235 ) وهذا يؤدى لانقسام نواة ذرة ( اليورانيوم
/ 235 ) عن طريق الانشطار النووى وبسبب الانقسام ينتج قدر كبير من الطاقة حيث أن
فى كل مرة يصطدم النيوترون بذرة ( اليورانيوم / 235 ) حيث تنقسم ذرة ( اليورانيوم
/ 235 ) إلى ذرتين أو أكثر بحيث يكونوا أصغر أو حتى ذرات أخف وتنتج طاقة ضخمة
ونيوترونات أكثر والتى تصطدم مع ذرات أخرى من ( اليورانيوم / 235 ) وتنتج حرارة
أكبر ونيوترونات أكثر والنيوترونات تتفاعل مع ذرات يورانيوم
235 أكثر
وهكذا ( التفاعل النووى المتسلسل ) وفى محطات الطاقة النووية يتم التحكم فى هذه
التفاعلات من أجل تحديد كمية الحرارة والطاقة المطلوب إنتاجها وتفاعلات الانشطار
النووى لا تحدث فى الكون بشكل طبيعى أبدا مما يعنى أنه لا بد من عملها داخل
المفاعلات النووية وهى نفس التفاعلات التى تحدث فى القنابل النووية .
حيث يوجد
نوع آخر من المفاعلات النووية ( المفاعلات النووية الاندماجية ) وهذه التكنولوجيا
ما زالت مستقبلية وقيد الدراسة والبحث عن طريق المفاعلات الاختبارية كمفاعل (
فندلشتاين × 7 ) ويوجد مفاعل نووى اختبارى آخر ( توما ماك ) وتفاعلات الاندماج
النووى تكون عبارة عن اصطدام أنوية بعض العناصر الكيميائية والتى تندمج مع بعض
وتشكل أنوية أثقل وعملية الاندماج النووى تطلق كمية رهيبة من الطاقة فمصدر الطاقة
التى تنتج من عملية الاندماج النووى تكون بسبب أن الكتلة الكلية للنواة الأثقل
والتى نتجت من التفاعل تكون أقل من كتلة النواتين قبل أن يندمجوا مع بعض والكتلة
التى قلت هى التى تتحول لطاقة وهذا الذى تخبر به معادلة آينشتين العبقرية فى نظرية
( النسبية الخاصة ) والتى تخبر بأن الطاقة والكتلة هما وجهان لعملة واحدة وأن
الطاقة يمكن أن تتحول إلى كتلة وأن الكتلة يمكن أن تتحول إلى طاقة وهذا الذى يحدث
فى تفاعلات الاندماج النووى والحرارة والطاقة التى تنتج من التفاعلات تكون أكبر
بكثير جدا من الطاقة التى تنتج من عملية الانشطار النووى ولكنها تحتاج لطاقة عالية
جدا ليمكن دمج الذرات مع بعض فى قلب المفاعل النووى الاندماجى وتتغلب على قوة التنافر
بين الأنوية الذرية والتفاعلات هى نفس التفاعلات التى تحدث فى النجوم وفى القنابل
الهيدروجينية حيث أن تفاعلات الانشطار النووى يحدث انقسام لذرات ( اليورانيوم /
235 ) وفى تفاعلات الاندماج النووى يحدث اندماج لبعض العناصر الكيميائية وتشكل
عناصر أثقل والنوعين من التفاعلات ينتج عنهم حرارة وطاقة ضخمة ولكن تفاعلات
الاندماج النووى والحرارة والطاقة التى تنتج منها تكون أكبر بكثير جدا .
أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف
4 / 6 / 2023
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق