يُتوقع أن تعلن وزارة الطاقة الأميركية، اليوم الثلاثاء، عن «اختراق علمي كبير» حققه باحثوها في مجال الاندماج النووي، وهي تكنولوجيا يُنظر إليها على أنها مصدر ثوري بديل للطاقة.
ويعمل العلماء منذ عقود على تطوير الاندماج النووي الذي يصفه مؤيدوه بأنه مصدر نظيف ووفير وآمن للطاقة، يمكن أن يسمح للبشرية في نهاية المطاف بإنهاء اعتمادها على الوقود الأحفوري الذي يسبب أزمة المناخ العالمية.
ورفضت وزارة الطاقة إعطاء أي تفاصيل محددة حول ما ستعلنه اليوم؛ لكن صحيفة «فايننشيال تايمز» نشرت في نهاية الأسبوع تقريراً أثار كثيراً من الجلبة في المجتمع العلمي.
قالت الصحيفة -ومقرها في المملكة المتحدة- إن باحثين في مختبر «لورانس ليفرمور الوطني» في كاليفورنيا، نجح للمرة الأولى في إنتاج «رصيد صافٍ من الطاقة» من الاندماج النووي، وهذا يعني إنتاج طاقة أكبر في التفاعل مما تم استخدامها في تفعيلها.
وقال الفيزيائي جيريمي تشيتندين، من «إمبريال كوليدج لندن»، إنه إذا تم تأكيد الإنجاز «فهي لحظة اختراق حقيقية مثيرة للآمال... إنه يثبت أن الهدف المنشود منذ فترة طويلة، الاندماج الذي نتوق إليه، يمكن تحقيقه بالفعل».
ولإنتاج الطاقة، تستخدم محطات الطاقة النووية حول العالم حالياً «الانشطار» الذي يقوم على شطر نواة ذرة ثقيلة. أما «الاندماج» فيجمع بين ذرتين من الهيدروجين الخفيف لتكوين ذرة أثقل من الهيليوم، وتُطلق كمية كبيرة من الطاقة خلال هذه العملية. وهذه هي العملية التي تحدث داخل النجوم، بما فيها الشمس.
على الأرض، يمكن إثارة تفاعلات الاندماج، بتسخين الهيدروجين إلى درجات حرارة قصوى داخل أجهزة متخصصة.
ويستخدم الباحثون في مختبر «لورانس ليفرمور الوطني» منشأة الإشعال الوطنية الضخمة التي تضم 192 ليزراً فائقة القوة موجهة جميعها إلى أسطوانة بحجم كشتبان، مملوءة بالهيدروجين.
وقالت «فايننشيال تايمز» إن علماء مختبر «لورانس ليفرمور الوطني» أنتجوا مؤخراً نحو 2.5 ميغاغول من الطاقة، في تفاعل اندماج نووي، أو نحو 120 في المائة من 2.1 ميغاغول استخدمها الليزر لبدء التفاعل.
* عقود
ستوفر هذه النتيجة أخيراً دليلاً على المبادئ الفيزيائية التي حددها باحثو الاندماج قبل عقود. وستمثل ما قال توني رولستون، المحاضر في جامعة كامبريدج، إنه «نجاح للعلم».
مثل الانشطار، يكون الاندماج خالياً من الكربون خلال التشغيل، ولكن مزاياه لا تتوقف عند هذا الحد؛ فهو لا يطرح خطر حدوث كارثة نووية، وينتج نفايات مشعة أقل بكثير من الانصهار.
لكن الطريق ما زال طويلاً قبل أن يصبح الاندماج قابلاً للتطبيق على نطاق صناعي. وقال تشيتندين: «لتحويل الاندماج إلى مصدر طاقة، سنحتاج إلى زيادة ما نكسبه من الطاقة على نحو أكبر. سنحتاج أيضاً إلى إيجاد طريقة لإعادة إنتاج التأثير نفسه على نحو متكرر، وبتكلفة أقل بكثير قبل أن نتمكن من تحويل هذا بشكل واقعي إلى محطة لإنتاج الطاقة».
وقال إريك لوفيفر، مدير المشروع، في لجنة الطاقة الذرية الفرنسية، لوكالة «الصحافة الفرنسية»، إن ذلك قد يستغرق 20 أو 30 عاماً أخرى.
ولكن خبراء المناخ يحذرون من أن العالم لا يمكنه الانتظار كل هذا الوقت، لتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، والحد من تأثيراته الخطيرة.
يجري تطوير مشروعات أخرى للاندماج النووي في مختلف أنحاء العالم، بما في ذلك المشروع الدولي الكبير، المعروف باسم المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (إيتر) ITER، وهو قيد الإنشاء حالياً في فرنسا.
بدلاً من الليزر، سيستخدم ITER تكنولوجيا تُعرف باسم الحصر المغناطيسي، تحتوي على كتلة دوامة من بلازما الهيدروجين الاندماجية داخل حجرة ضخمة على شكل كعكة دائرية.