طاقة الشمس على الأرض (الجزء الأول) مفاعل الإندماج النووي (ITER)

هل وصلنا للمستقبل المرتقب ...

هل نستطيع الوصول لطاقة الشمس ونحن على الأرض

هذا بالضبط ما نتمناه من إيتر ...

مشروع إيتر هو ببساطة، تكوين شمس صغيرة على الأرض، واستغلال الطاقة الناتجة منها. فكما نعلم أن طاقة الشمس تنتج من الإندماج النووي، وأن هذا التفاعل يحتاج إلى ظروف خاصة لكي يحدث.

سمعنا عن القنابل النووية والمفاعلات النووية وكلا التطبيقين يستخدم تفاعلات الإنشطار النووي لنوى العناصر الثقيلة غير المستقرة إلى نوى عناصر أخف عن طريق تحفيزها بمصدر نيوتروني، ونتيجة لهذا التفاعل تنتج طاقة كبيرة ونيترونات جديدة، وستحفز هذه النيوترونات إنشاطارات جديدة، وبهذا يحصل التفاعل المتسلسل، وهذا التفاعل إما أن يكون مسيطر عليه كما في المفاعلات النووية التي تـُنتِج الطاقة الكهربائية في الكثير من الدول، أو غيرمسيطر عليه حيث تقوم النيوترونات الجديدة بتحفيز إنشطارات جديدة، وهذا سيؤدي إلى زيادة كبيرة في عدد الإنشطارات خلال جزء من الثانية و إطلاق طاقة هائلة - كما يحدث في القنابل النووية- .

إن القنابل الهيدروجينية كانت من أبرز تجارب البشر في طاقة الإندماج النووي على الأرض ، والتي تستخدم القنابل الذرية كفتيل إشعال للقنبلة الهيدروجينية، حيث تتكون من جزئين الأول هو القشرة وهو عبارة عن قنبلة نووية والجزء الثاني القلب و هو عبارة عن مزيج من نظائر الهيدروجين، وعند انفجار القنبلة النووية سوف ينتج حرارة وضغط على نظائر الهيدروجين مشابه لما يحدث في الشمس يؤدي إلى تحرير طاقة هائلة تسبب انفجارا هائلا جدا .(1)

أما المحاولات السابقة لمحاكات ظروف الشمس في الأرض، فأبتدأت منذ عام 1930 لإنتاج تفاعلات الإندماج النووي، حيث أجريت عدة تجارب لزيادة درجة حرارة مزيج نظائر الهيدروجين إلى أن تتحول إلى الحالة الرابعة للمادة أي البلازما، ولكن كانت الصعوبة بعزل البلازما عن جدار المفاعل مما يؤدي إلى برودة البلازما قبل وصولها إلى مرحلة الإندماج، حتى توصل العلماء السوفيت في عام 1968 إلى تصميم لعزل البلازما عن الجدار مستغلين أن البلازما غير متعادلة كهربائيا وتتكون من أنوية موجبة وإلكترونات سالبة الشحنة كل على حدة بصورة مستقلة وبتسليط مجال مغناطيسي قوي جدا بالإمكان عزل البلازما عن الجدار ومنعها من ملامسته واحتوائها داخل حيز من الفراغ والسيطرة عليها وخلق منطقة فراغ بينها وبين الجدار، مما يؤدي إلى الحفاظ على حرارتها فكما نعلم أن أفضل عازل حراري هو الفراغ بل ويعتبر عازل مثالي للحرارة وتتم عملية حجز البلازما داخل حيز من الفراغ في حجرة على شكل حلقي وسمي هذا المفاعل بالتوكاماك ونجحوا بالحصول على اندماج نووي داخل المختبر لثواني معدودة فقط ، وتكررت عملية صناعة مفاعل التوكاماك في عدة مراكز أبحاث حول العالم حيث بُنِي أكثر من 200 مفاعل إندماج نووي توكاماك في أنحاء العالم لأغراض بحثية وحققت نتائج ونجاحات بدرجات مختلفة وأعلى وقت تم الحصول عليه للبلازما الساخنة والتي يحدث داخلها اندماج هو ست دقائق وثلاثون ثانية .(2)

واعتمادا على التجارب السابقة تم تصميم مفاعل الاندماج النووي الجديد إيتر لكي يحقق تفاعل اندماج نووي مستمر مع قابلية إنتاج طاقة مفيدة وبضعف حجم أكبر توكاماك تم صنعه من قبل، حيث اتفقت مجموعة من الدول الصناعية العظمى على إنتاج مصدر طاقة نظيفة بإمكانه أن يسد الطلب الكبير للطاقة ويحل محل الوقود الإحفوري.(3)

اجتمعت الدول العظمى عام 1985 في جنوا، ودارت نقاشات بين قادة العالم أنذاك متمثتلين بالرئيس الفرنسي متران ورئيسة وزارء المملكة المتحدة تاتشر ورئيس الولايات المتحدة الامريكية ريغان ورئيس الإتحاد السوفيتي السابق كورباتشوف، وكتبوا الأحرف الأولى لاتفاق تصميم وتصنيع مفاعل الإندماج النووي.

ومن هذا الإجتماع ولد مشروع إيتر، حيث تعتبر الولايات المتحدة الأمريكية والإتحاد السوفيتي سابقا والإتحاد الأوربي عبر منظمة الطاقة النووية الأوربية المؤسسين الأساسين للمشروع وانضم لاحقا إلى المشروع جمهورية الصين واليابان وكوريا الجنوبية في عام 2003 ، و في عام 2005 انضمت الهند إلى المشروع ليصبح أول مشروع يجمع أكثر من نصف سكان العالم.

وفعلا بدأ وضع التصاميم الأولية في عام 1988 للمشروع وكان التصميم جاهزا في عام 2001، وابتدأ العمل بمشروع إيتر الذي يعني باللاتينية الطريق، وأخذ كل عضو في المشروع بإنشاء منظمة خاصة بمشروع إيتر تقوم بإعداد الأبحاث والخطط المالية والكوادر لإنجاح المشروع، واتفق الأعضاءعلى المشاركة بالمشروع وما قد ينتج عنه في المدى الطويل، حيث يمكن لكل عضو أن يبني مفاعل الإندماج الخاص به عند نجاح المشروع، و تم اختيار موقع إنشاء المفاعل في منطقة كاداراج جنوب فرنسا.(4)

المصادر:

[1] هنا

[2] هنا

[3] هنا

[4] هنا