تجربة الاندماج تحطم الرقم القياسي ، وتطلق 10 كوادريليون واط من الطاقة

بالعربي/ استخدم العلماء طريقة غير تقليدية لإنشاء اندماج نووي لإنتاج دفعة قياسية من الطاقة بأكثر من 10 كوادريليون واط ، عن طريق إطلاق حزم ضوئية مكثفة من أكبر ليزر في العالم على حبيبة صغيرة من الهيدروجين.

قال الباحثون في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في شمال كاليفورنيا إنهم ركزوا 192 ليزرًا عملاقًا في مرفق الإشعال الوطني (NIF) على حبيبات بحجم حبة البازلاء ، مما أدى إلى إطلاق 1.3 ميغا جول من الطاقة في 100 تريليون من الثانية – تقريبًا 10 ٪ من طاقة ضوء الشمس الذي يضرب الأرض في كل لحظة ، وحوالي 70٪ من الطاقة التي امتصتها الحبيبات من أشعة الليزر. يأمل العلماء يومًا ما أن يصلوا إلى نقطة التعادل أو نقطة “الاشتعال” للحبيبة ، حيث تعطي طاقة بنسبة 100٪ أو أكثر مما تمتصه. 

إنتاج الطاقة أكبر بكثير مما توقعه العلماء وأكبر بكثير من الرقم القياسي السابق البالغ 170 كيلوجول الذي سجلوه في فبراير.

يأمل الباحثون أن توسع النتيجة من قدرتهم على البحث عن أسلحة الاندماج النووي ، المهمة الأساسية لـ NIF ، ويمكن أن تؤدي إلى طرق جديدة لتسخير الطاقة من الاندماج النووي – العملية التي تمد الشمس والنجوم الأخرى بالطاقة. يأمل بعض العلماء أن يكون الاندماج النووي يومًا ما طريقة آمنة ومستدامة نسبيًا لتوليد الطاقة على الأرض.

وقال كيم بوديل ، مدير مختبر لورانس ليفرمور الوطني ، في بيان: “هذه النتيجة هي خطوة تاريخية إلى الأمام لأبحاث الاندماج في الحبس الذاتي ، وتفتح نظامًا جديدًا جوهريًا للاستكشاف وتعزيز مهام الأمن القومي الحاسمة” .أغلق0 seconds of 3 minutes, 12 secondsالحجم 0٪تشغيل الصوت

الليزر العملاق

تستخدم محطات الطاقة النووية الحديثة الانشطار النووي ، الذي يولد الطاقة عن طريق تقسيم النوى الثقيلة لعناصر مثل اليورانيوم والبلوتونيوم إلى نوى أخف. لكن النجوم يمكن أن تولد المزيد من الطاقة من الاندماج النووي ، وهي عملية تحطيم نوى أخف معًا لإنتاج عناصر أثقل.

يمكن للنجوم أن تدمج العديد من العناصر المختلفة ، بما في ذلك الكربون والأكسجين ، لكن مصدر طاقتها الرئيسي يأتي من اندماج الهيدروجين في الهيليوم . نظرًا لأن النجوم كبيرة جدًا ولديها مثل هذه الجاذبية القوية ، فإن عملية الاندماج تحدث عند ضغوط عالية جدًا داخل النجم.

تستخدم معظم الجهود الأرضية لتوليد الطاقة من الاندماج ، مثل مشروع ITER العملاق الذي يتم بناؤه في فرنسا ، بدلاً من ذلك ، حجرة على شكل دونات تسمى توكاماك لحصر بلازما رقيقة من الهيدروجين الساخن الثقيل النيوتروني داخل حقول مغناطيسية قوية .

لقد عمل العلماء والمهندسون لأكثر من 60 عامًا لتحقيق اندماج نووي مستدام داخل توكاماك ، بنجاح محدود فقط. لكن بعض الباحثين يعتقدون أنهم سيكونون قادرين على الحفاظ على الاندماج في التوكاماك في غضون بضع سنوات ، حسبما أفاد موقع Live Science سابقًا . (ليس من المتوقع أن يقوم ITER بذلك إلا بعد عام 2035. )

الطريقة التي تم تطويرها في مختبر لورانس ليفرمور الوطني هي إحدى الطرق القليلة لتحقيق الاندماج النووي دون استخدام توكاماك. 

بدلاً من ذلك ، يستخدم NFI مجموعة من مضخمات ضوء الليزر بحجم ثلاثة ملاعب كرة قدم لتركيز أشعة الليزر على كريات وقود الهيدروجين في “غرفة مستهدفة” معدنية كروية بعرض 33 قدمًا (10 أمتار). هذه الليزرات هي الأقوى في العالم ، وهي قادرة على توليد ما يصل إلى 4 ميغا جول من الطاقة.

تم تصميم هذه الطريقة في الأصل بحيث يمكن للعلماء دراسة سلوك الهيدروجين في الأسلحة النووية الحرارية – ما يسمى بالقنابل الهيدروجينية – لكن العلماء يعتقدون أنه يمكن أن يكون لها أيضًا تطبيقات لتوليد الطاقة من الاندماج النووي.

قوة الانصهار

على الرغم من أنه لا يمكن استخدام إعداد NIF في محطة توليد الطاقة الاندماجية – لا يمكن لأشعة الليزر الخاصة بها إطلاق النار إلا مرة واحدة يوميًا ، بينما ستحتاج محطة الطاقة إلى تبخير العديد من كريات الوقود كل ثانية – هناك جهود لتعديل العملية حتى تتمكن من ذلك يمكن استخدامها تجاريًا.

قال عالم فيزياء البلازما سيجفريد جلينزر من مختبر التسريع الوطني SLAC بجامعة ستانفورد ، والذي عمل سابقًا في منشأة ليفرمور ولكنه لم يشارك في البحث الجديد ، لصحيفة نيويورك تايمز إن العلماء في SLAC يعملون على نظام ليزر منخفض الطاقة يمكنه إطلاق النار بسرعة أكبر بكثير.المحتوى ذي الصلة

يأمل جلينزر أن تصبح الطاقة الناتجة عن الاندماج النووي بارزة في الجهود المبذولة لاستبدال الوقود الأحفوري ، الذي سيطرت عليه الطاقة الشمسية وغيرها من التقنيات في السنوات الأخيرة. وقال في مقال بصحيفة التايمز “هذا واعد للغاية بالنسبة لنا ، لتحقيق مصدر للطاقة على الكوكب لا ينبعث منه ثاني أكسيد الكربون” ، في إشارة إلى غاز ثاني أكسيد الكربون المسببة للاحتباس الحراري .الإعلانات

ينتقد الفيزيائي ستيفن بودنر ، الذي كان يرأس سابقًا أبحاث بلازما الليزر في مختبر الأبحاث البحرية في واشنطن العاصمة ، ولكنه متقاعد الآن ، بعض تفاصيل تصميم NIF. لكنه يعترف بأنه فوجئ بالنتائج ، التي اقتربت من “اشتعال” الحبيبات – النقطة التي تنبعث منها طاقة أكبر أو أكثر مما تمتصه. وقال بودنر للصحيفة “لقد اقتربوا بدرجة كافية من هدفهم المتمثل في الاشتعال وتحقيق التعادل ليصفوه بالنجاح”. 

على الرغم من تفضيل بودنر لتصميم مختلف ، “إلا أنه يوضح للمشككين أنه لا يوجد خطأ جوهري في مفهوم الاندماج بالليزر” ، على حد قوله. “لقد حان الوقت للولايات المتحدة للمضي قدمًا في برنامج رئيسي لطاقة الاندماج بالليزر”.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com