هل اقتربنا أكثر من طاقة الاندماج النووي

الشمس هية مصدر الطاقة الأكبر بمجموعتنا الشمسية وبتستمد طاقتها من الاندماج النووي. والعلماء من زمان بيحلمو يقلدو هالعملية بمختبراتون ويحصلو على كميات كبيرة من الطاقة فهل يا ترى صار هالحلم ممكن؟

لطالما كان تحقيق تفاعل اندماج نووي مستقر كالتفاعلات التي تولد طاقة النجوم حلما يراود الفيزيائيين و مهندسي الطاقة وبالتالي صنع نجم مصغر في المختبرات نستمد منه الطاقة. وقد ازداد قربنا من تحقيق ذلك استنادا للبحث الذي نشرته مجموعة في مجلة فيزياء البلازما.

فقد بين الباحثون أنه بالرغم من بقاء عقبة مهمة في طريق تحقيق هذا الهدف إلا أنهم قد تمكنوا من التغلب على الكثير من التحديات في سبيل ذلك منذ بدء تجاربهم عام 2010. وقد كان هذا المشروع نتاجا لتعاون عدد كبير من المنشأت والمختبرات متضمنا ذلك مشاركة من مختبرات جامعة روتشستر لطاقات الليزر, ومن مختبر لوس ألاموس, ومختبر سانديا الوطني و معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

ومن أجل أن يصل القائمون على التجربة لنقطة تصبح فيها الطاقة الناتجة اكبر من الطاقة الداخلة في التجربة – وبالتالي نكسب طاقة- فقد ركزوا 192 حزمة ليزر في آن واحد في نبضة مدتها واحد من مليار من الثانية داخل حجيرة مبردة اسطوانية بحجم ممحاة قلم رصاص تحوي داخلها خليطا كبسولة كروية تحوي نظيرين من نظائر الهيدروجين هما الديتيريوم والتريتيوم – النظائر هي ذرات لنفس العنصر ولكن نواتها تحوي نترونات اضافية مما يجعل خواصها الفيزيائية مختلفة- مما يولد داخل الحجيرة فرن أشعة سينية مما سيجعلها تبلغ من درجات الحرارة والضغط ما يقارب الظروف عند مركز الشمس. بحيث ينفجر الغلاف الخارجي للكبسولة بشكل مدروس ويضغط عينة الديتيريوم والتريتيوم ويطلق تفاعلات الاندماج المولدة للطاقة. وقد تمكن الباحثون من تحقيق عدة متطلبات لذلك كالشدة المناسبة من الأشعة السينية ضمن الحجيرة الصغيرة و نقل الطاقة بدقة للهدف المطلوب بالاضافة لتحقيق قيمة الضغط المطلوبة ولكن عقبة ضخمة لازالت مستعصية هي الانفجار المبكر للكبسولة.

وفي مقالتهم المنشورة يوضح جون ادواردز أن الفريق قام بعدة قياسات وطور عدة اساليب لتشخيص سبب المشكلة كقياس تشتت النترونات المنطلقة ووجدوها تختلف في عدة نقاط حول الكبسولة مما يوحي بأن سماكة قشرتها ليست منتظمة فهي اقل سماكة في بعض النقاط منها في نقاط أخرى. كما وجد في فحوصات ثانية أن شدة الأشعة السينية المنطلقة تدل على أن وقود الديتيريوم – تريتيوم المستخدم يتحرك بشكل يؤثر على الكبسولة وبالتالي على التفاعل بشكل سلبي.

يقول اداوردز أن الفريق يركز جهوده على التغلب على المشكلات التي تجعل العملية غير مستقرة ويستخدمون النتائج التي يحصلون عليها في تحسين تصميماتهم للكبسولة وللتجربة بشكل عام.والتغلب على هذه العقبة سوف يمهد الطريق نحو تحقيق التفاعل و اشتعال النجم المصغر في قلب التجربة.

حقوق الصورة: Damien Jemison/LLNL 

المصدر: هنا;

المقال المنشور في مجلة فيزياء البلازما : "Progress toward ignition on the National Ignition Facility" by M.J. Edwards et al. appears in the journal Physics of Plasmas: dx.doi.org/10.1063/1.4816115