Pacific Fusion تختبر طريقة جديدة لخفض تكاليف مفاعلات الاندماج النووي

أعلنت شركة Pacific Fusion عن نتائج سلسلة من التجارب التي أُجريت في Sandia National Laboratories (وهي منشأة بحثية أمريكية)، والتي قد تُلغي الحاجة إلى مكونات باهظة الثمن مثل الليزرات من تصميم مفاعلها. وتتبع الشركة الناشئة نهج “الاندماج بالقصور الذاتي المعتمد على النبضات الكهربائية” (pulser-driven inertial confinement fusion - ICF)، وهو نهج اندماجي يستخدم نبضات كهربائية لضغط الوقود. وتتشابه هذه الطريقة من حيث المفهوم مع تجارب الاندماج القائمة على الليزر التي تُجرى في National Ignition Facility، وهي منشأة بحثية أمريكية. ومع ذلك، فبدلاً من استخدام الليزرات لبدء الضغط، تخطط Pacific Fusion لاستخدام نبضات كهربائية هائلة لإنشاء مجال مغناطيسي حول حبيبات الوقود، مما يؤدي إلى ضغطها في أقل من 100 جزء من المليار من الثانية.

تاريخياً، تطلب نهج الاندماج بالقصور الذاتي المعتمد على النبضات الكهربائية دفعة طاقة أولية لتسخين الوقود مسبقاً قبل الضغط، وعادة ما تكون في حدود 5% إلى 10% من إجمالي طاقة النظام. وقد اعتمد هذا التسخين المسبق على ليزرات ومغناطيسات خارجية، مما يضيف تعقيداً وتكلفة أولية كبيرة. وفي تجاربها الأخيرة، قامت Pacific Fusion بتعديل تصميم الأسطوانة التي تغلف حبيبات الوقود للسماح لجزء من المجال المغناطيسي بالتسرب إلى الوقود قبل الضغط. ووفقاً للمؤسس المشارك والرئيس التنفيذي للتكنولوجيا Keith LeChien، فإن هذا التعديل يتطلب جزءاً صغيراً جداً من إجمالي الطاقة - أقل بكثير من 1% - مما يجعل استهلاك الطاقة غير ملحوظ فعلياً. ويتم تصنيع غلاف الأسطوانة باستخدام عملية تم صقلها وإتقانها على مدى أكثر من 100 عام. ومن شأن إلغاء نظام ليزر التسخين المسبق أن يقلل التكاليف بشكل كبير، حيث أشار LeChien إلى أن حجم الليزر المطلوب لتسخين هذه الأنظمة مسبقاً عند مستويات كسب عالية يتجاوز 100 مليون دولار.

يأتي هذا التطور في الوقت الذي تستهدف فيه معظم الشركات الناشئة في مجال الاندماج النووي الفترة ما بين أوائل ومنتصف ثلاثينيات القرن الحالي (2030s) لتشغيل أولى محطات طاقة الاندماج التجارية الخاصة بها. وتتخذ الشركات المنافسة مسارات مختلفة كثيفة رأس المال؛ فعلى سبيل المثال، تقوم شركة Commonwealth Fusion Systems ببناء مفاعل ضخم تبلغ تكلفته عدة مئات من ملايين الدولارات، ومن المقرر تشغيله في العام المقبل. وفي حين تعتمد العديد من مفاهيم الاندماج بشكل كبير على النماذج الحاسوبية، تؤكد Pacific Fusion على أهمية التحقق المادي. قال LeChien: “إن محاكاة شيء ما، وبنائه، واختباره، وجعله يعمل، هي لعبة مختلفة تماماً. وإغلاق تلك الحلقة أمر صعب”.

لماذا يهم

تشير تجارب Pacific Fusion إلى مسار لخفض تكلفة طاقة الاندماج من خلال إلغاء المكونات باهظة الثمن مثل الليزرات، مما يعالج التحدي الرئيسي الذي يواجه الصناعة والمتمثل في جعل الاندماج النووي منافساً اقتصادياً.