نقول أننا سنضع الشمس في صندوق. الفكرة جميلة. المشكلة هي أننا لا نعرف كيف اعمل الصندوق.

بيير جيل دي جين
الحائز على جائزة نوبل الفرنسية

جميع الأجهزة والآلات الإلكترونية تحتاج إلى الطاقة والإنسانية تستهلك الكثير منها. ولكن الوقود الأحفوري بدأ في النفاد، والطاقة البديلة ليست فعالة بالقدر الكافي بعد.
هناك طريقة للحصول على الطاقة التي تناسب جميع المتطلبات بشكل مثالي - الاندماج النووي الحراري. التفاعل الحراري الاندماج النووي(تحويل الهيدروجين إلى هيليوم وإطلاق الطاقة) يحدث باستمرار في الشمس وهذه العملية تعطي الكوكب طاقة على شكل أشعة الشمس. كل ما عليك فعله هو تقليده على الأرض، على نطاق أصغر. يكفي توفير ضغط مرتفع ودرجة حرارة عالية جدًا (أعلى بعشر مرات من الشمس) وسيتم إطلاق تفاعل الاندماج. لإنشاء مثل هذه الظروف، تحتاج إلى بناء مفاعل نووي حراري. وسوف تستخدم موارد أكثر وفرة على الأرض، وستكون أكثر أمانا وأقوى من محطات الطاقة النووية التقليدية. منذ أكثر من 40 عامًا، جرت محاولات لبنائه وأجريت التجارب. في السنوات الاخيرةفي أحد النماذج الأولية، كان من الممكن الحصول على طاقة أكبر مما تم إنفاقه. وفيما يلي أهم المشاريع الطموحة في هذا المجال:

المشاريع الحكومية

تم مؤخرًا إيلاء الاهتمام العام الأكبر لتصميم مفاعل نووي حراري آخر - وهو مفاعل Wendelstein 7-X stellarator (المفاعل النجمي أكثر تعقيدًا في بنيته الداخلية من ITER، وهو توكاماك). بعد أن أنفق العلماء الألمان ما يزيد قليلاً عن مليار دولار، قاموا ببناء نموذج تجريبي مصغر للمفاعل في 9 سنوات بحلول عام 2015. إذا أظهرت نتائج جيدة، سيتم بناء نسخة أكبر.

سيكون جهاز MegaJoule Laser الفرنسي أقوى ليزر في العالم وسيحاول تطوير طريقة تعتمد على الليزر لبناء مفاعل اندماجي. ومن المتوقع أن يتم تشغيل التركيب الفرنسي في عام 2018.

تم بناء NIF (مرفق الإشعال الوطني) في الولايات المتحدة الأمريكية على مدار 12 عامًا بتكلفة 4 مليارات دولار بحلول عام 2012. وكان من المتوقع اختبار التكنولوجيا ثم بناء مفاعل على الفور، ولكن اتضح أنه، كما ذكرت ويكيبيديا، هناك حاجة إلى عمل كبير إذا النظاممن أي وقت مضى للوصول إلى الاشتعال. ونتيجة لذلك، تم إلغاء الخطط الفخمة وبدأ العلماء في تحسين الليزر تدريجياً. التحدي الأخير هو رفع كفاءة نقل الطاقة من 7% إلى 15%. وإلا فإن تمويل الكونجرس لهذه الطريقة لتحقيق التوليف قد يتوقف.

في نهاية عام 2015، بدأ تشييد مبنى أقوى تركيب ليزر في العالم في ساروف. سيكون أقوى من المفاعل الأمريكي الحالي والفرنسيين المستقبليين وسيمكن من إجراء التجارب اللازمة لبناء نسخة "ليزر" من المفاعل. الانتهاء من البناء في عام 2020.

يقع ليزر الاندماج MagLIF في الولايات المتحدة الأمريكية، ويُعرف بأنه الحصان الأسود بين طرق تحقيق الاندماج النووي الحراري. وقد أظهرت هذه الطريقة مؤخرًا نتائج أفضل مما كان متوقعًا، ولكن لا تزال هناك حاجة إلى زيادة الطاقة بمقدار 1000 مرة. يخضع الليزر حاليًا للترقية، وبحلول عام 2018، يأمل العلماء في الحصول على نفس كمية الطاقة التي أنفقوها. إذا نجحت، سيتم بناء نسخة أكبر.

لقد جرب معهد الفيزياء النووية الروسي باستمرار طريقة "الفخ المفتوح"، التي تخلت عنها الولايات المتحدة في التسعينيات. ونتيجة لذلك تم الحصول على مؤشرات اعتبرت مستحيلة لهذه الطريقة. يعتقد علماء BINP أن تركيبهم الآن على مستوى Wendelstein 7-X الألماني (Q=0.1)، ولكنه أرخص. الآن يقومون ببناء منشأة جديدة مقابل 3 مليارات روبل

يذكر رئيس معهد كورشاتوف باستمرار خطط بناء مفاعل نووي حراري صغير في روسيا - إيجنيتور. ووفقاً للخطة، ينبغي أن يكون فعالاً مثل ITER، وإن كان أصغر. كان من المفترض أن يبدأ بنائه قبل 3 سنوات، لكن هذا الوضع نموذجي للمشاريع العلمية الكبيرة.

وفي بداية عام 2016، تمكن توكاماك إيست الصيني من الوصول إلى درجة حرارة 50 مليون درجة والمحافظة عليها لمدة 102 ثانية. قبل البدء في بناء المفاعلات الضخمة وأشعة الليزر، كانت كل الأخبار حول الاندماج النووي الحراري هكذا. قد يعتقد المرء أن هذه مجرد منافسة بين العلماء لمعرفة من يستطيع تحمل درجة الحرارة المتزايدة الارتفاع لفترة أطول. كلما ارتفعت درجة حرارة البلازما وزادت إمكانية الحفاظ عليها لفترة أطول، كلما اقتربنا من بداية تفاعل الاندماج. هناك العشرات من هذه المنشآت في العالم، ويتم بناء عدد قليل منها () ()، لذلك سيتم كسر الرقم القياسي الشرقي قريبًا. في جوهرها، هذه المفاعلات الصغيرة هي مجرد معدات اختبار قبل إرسالها إلى ITER.

أعلنت شركة لوكهيد مارتن عن اختراق في مجال الطاقة الاندماجية في عام 2015 من شأنه أن يسمح لها ببناء مفاعل اندماجي صغير ومتنقل في غضون 10 سنوات. وبالنظر إلى أنه من غير المتوقع إنشاء مفاعلات تجارية كبيرة جدًا وغير متنقلة على الإطلاق قبل عام 2040، فقد قوبل إعلان الشركة بالتشكيك. لكن الشركة لديها الكثير من الموارد، فمن يدري. ومن المتوقع وجود نموذج أولي في عام 2020.

تمتلك شركة Helion Energy الناشئة في وادي السيليكون خطتها الفريدة لتحقيق الاندماج النووي الحراري. جمعت الشركة أكثر من 10 ملايين دولار وتتوقع إنشاء نموذج أولي بحلول عام 2019.

حققت شركة Tri Alpha Energy الناشئة غير البارزة مؤخرًا نتائج مبهرة في الترويج لطريقة الاندماج الخاصة بها (طور المنظرون أكثر من 100 طريقة نظرية لتحقيق الاندماج، التوكاماك هو ببساطة الأبسط والأكثر شيوعًا). كما جمعت الشركة أكثر من 100 مليون دولار من أموال المستثمرين.

ويختلف مشروع المفاعل التابع للشركة الكندية الناشئة General Fusion عن المشاريع الأخرى، لكن المطورين واثقون منه وقد جمعوا أكثر من 100 مليون دولار خلال 10 سنوات لبناء المفاعل بحلول عام 2020.

تمتلك شركة First Light الناشئة في المملكة المتحدة الموقع الإلكتروني الأكثر سهولة للوصول، والذي تم إنشاؤه في عام 2014، وأعلنت عن خطط لاستخدام أحدث البيانات العلمية لتحقيق الاندماج النووي بتكلفة أقل.

كتب علماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ورقة بحثية تصف مفاعل الاندماج المدمج. إنهم يعتمدون على التقنيات الجديدة التي ظهرت بعد بدء بناء التوكاماك العملاقة ويعدون بإكمال المشروع في غضون 10 سنوات. ولم يعرف بعد ما إذا كان سيتم منحهم الضوء الأخضر لبدء البناء. حتى لو تمت الموافقة على ذلك، فإن المقال في مجلة يعد مرحلة مبكرة حتى من بدء التشغيل

ربما يكون الاندماج النووي هو الصناعة الأقل ملاءمة للتمويل الجماعي. ولكن بمساعدته وبتمويل وكالة ناسا أيضًا، ستقوم شركة Lawrenceville Plasma Physics ببناء نموذج أولي لمفاعلها. من بين جميع المشاريع الجارية، يبدو هذا المشروع أشبه بعملية احتيال، ولكن من يدري، ربما سيجلبون شيئًا مفيدًا لهذا العمل الفخم.

سيكون ITER مجرد نموذج أولي لبناء منشأة تجريبية كاملة - أول مفاعل اندماج تجاري. ومن المقرر الآن إطلاقه في عام 2044، ولا يزال هذا توقعًا متفائلاً.

ولكن هناك خطط للمرحلة المقبلة. سيتلقى المفاعل النووي الحراري الهجين الطاقة من كل من الاضمحلال الذري (مثل محطة الطاقة النووية التقليدية) والاندماج. في هذا التكوين، يمكن أن تكون الطاقة 10 مرات أكثر، ولكن السلامة أقل. وتأمل الصين في بناء نموذج أولي بحلول عام 2030، لكن الخبراء يقولون إن ذلك سيكون مثل محاولة بناء سيارات هجينة قبل اختراع محرك الاحتراق الداخلي.

الحد الأدنى

لا يوجد نقص في الأشخاص الراغبين في جلب مصدر جديد للطاقة إلى العالم. أفضل الفرصويتمتع مشروع ITER بذلك، نظرا لحجمه وتمويله، ولكن لا ينبغي لنا أن نستبعد الأساليب الأخرى، فضلا عن المشاريع الخاصة. لقد عمل العلماء لعقود من الزمن للحصول على تفاعل الاندماج دون نجاح كبير. ولكن يوجد الآن عدد أكبر من المشاريع لتحقيق تفاعل نووي حراري أكثر من أي وقت مضى. وحتى لو فشل كل واحد منهم، سيتم بذل محاولات جديدة. من غير المحتمل أن نستريح حتى نضيء نسخة مصغرة من الشمس، هنا على الأرض.

العلامات: إضافة العلامات

اليوم، تشارك العديد من البلدان في البحوث النووية الحرارية. القادة هم الاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة وروسيا واليابان، في حين أن البرامج في الصين والبرازيل وكندا وكوريا تتوسع بسرعة. في البداية، ارتبطت المفاعلات النووية الحرارية في الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفييتي بالتطور أسلحة نوويةوبقيت سرا حتى مؤتمر الذرة من أجل السلام الذي انعقد في جنيف عام 1958. بعد إنشاء التوكاماك السوفييتي، أصبحت أبحاث الاندماج النووي «علمًا كبيرًا» في السبعينيات. لكن تكلفة الأجهزة وتعقيدها زادت إلى الحد الذي أصبح فيه التعاون الدولي هو السبيل الوحيد للمضي قدما.

المفاعلات النووية الحرارية في العالم

منذ السبعينيات، كان الاستخدام التجاري لطاقة الاندماج يتأخر باستمرار لمدة 40 عامًا. ومع ذلك، فقد حدث الكثير في السنوات الأخيرة مما قد يسمح بتقصير هذه الفترة.

تم بناء العديد من التوكاماك، بما في ذلك الطائرة الأوروبية JET، ومفاعل MAST البريطاني، ومفاعل الاندماج التجريبي TFTR في برينستون، الولايات المتحدة الأمريكية. مشروع ITER الدولي قيد الإنشاء حاليًا في كاداراش بفرنسا. وسيكون أكبر توكاماك عندما يبدأ العمل في عام 2020. وفي عام 2030، ستقوم الصين ببناء CFETR، والذي سيتفوق على ITER. وفي الوقت نفسه، تجري الصين أبحاثًا حول توكاماك إيست التجريبي فائق التوصيل.

وهناك نوع آخر من مفاعلات الاندماج النووي، وهو المفاعلات النجمية، يحظى بشعبية كبيرة أيضًا بين الباحثين. بدأ أحد أكبرها، وهو LHD، العمل في المعهد الوطني الياباني في عام 1998. يتم استخدامه للعثور على أفضل التكوين المغناطيسي لحبس البلازما. أجرى معهد ماكس بلانك الألماني أبحاثا في مفاعل Wendelstein 7-AS في جارشينج بين عامي 1988 و2002، وحاليا في مفاعل Wendelstein 7-X، الذي استغرق بناؤه أكثر من 19 عاما. هناك مُصنِّع نجمي آخر من نوع TJII قيد التشغيل في مدريد بإسبانيا. في الولايات المتحدة، توقف مختبر برينستون (PPPL)، الذي بنى أول مفاعل اندماجي من هذا النوع في عام 1951، عن بناء NCSX في عام 2008 بسبب تجاوز التكاليف ونقص التمويل.

بالإضافة إلى ذلك، تم إحراز تقدم كبير في أبحاث الاندماج بالقصور الذاتي. تم الانتهاء من بناء مرفق الإشعال الوطني (NIF) في مختبر ليفرمور الوطني (LLNL) بتكلفة 7 مليارات دولار، بتمويل من الإدارة الوطنية للأمن النووي، في مارس 2009. وبدأت محطة الليزر ميجاجول الفرنسية (LMJ) عملياتها في أكتوبر 2014. تستخدم مفاعلات الاندماج أشعة الليزر التي توفر حوالي 2 مليون جول من الطاقة الضوئية خلال بضعة أجزاء من المليار من الثانية إلى هدف يبلغ حجمه بضعة ملليمترات لتحفيز تفاعل الاندماج النووي. المهمة الأساسية لـ NIF وLMJ هي البحث لدعم البرامج النووية العسكرية الوطنية.

ايتر

في عام 1985 الاتحاد السوفياتياقترح بناء الجيل القادم من توكاماك بالاشتراك مع أوروبا واليابان والولايات المتحدة الأمريكية. وتم تنفيذ العمل تحت رعاية الوكالة الدولية للطاقة الذرية. بين عامي 1988 و1990، تم إنشاء التصاميم الأولى للمفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي ITER، والذي يعني أيضًا "المسار" أو "الرحلة" باللغة اللاتينية، لإثبات أن الاندماج يمكن أن ينتج طاقة أكثر مما يمتصها. وشاركت كندا وكازاخستان أيضًا بوساطة الجماعة الأوروبية للطاقة الذرية وروسيا على التوالي.

وبعد ست سنوات، وافق مجلس إدارة ITER على أول تصميم شامل للمفاعل يعتمد على الفيزياء والتكنولوجيا الراسخة، بتكلفة 6 مليارات دولار. ثم انسحبت الولايات المتحدة من الكونسورتيوم، مما أجبرهم على خفض التكاليف إلى النصف وتغيير المشروع. والنتيجة هي ITER-FEAT، التي تبلغ تكلفتها 3 مليارات دولار ولكنها تحقق استجابة مستدامة ذاتيًا وتوازن إيجابي للقوى.

وفي عام 2003، انضمت الولايات المتحدة مرة أخرى إلى الكونسورتيوم، وأعلنت الصين رغبتها في المشاركة. ونتيجة لذلك، وافق الشركاء في منتصف عام 2005 على بناء ITER في كاداراش في جنوب فرنسا. وساهم الاتحاد الأوروبي وفرنسا بنصف المبلغ البالغ 12.8 مليار يورو، في حين ساهمت اليابان والصين كوريا الجنوبيةوالولايات المتحدة الأمريكية وروسيا - 10% لكل منهما. فقد قدمت اليابان مكونات عالية التقنية، وحافظت على مرفق IFMIF بقيمة مليار يورو مصمم لاختبار المواد، وكان لها الحق في بناء مفاعل الاختبار التالي. تشمل التكلفة الإجمالية للمفاعل التجريبي الحراري التجريبي الدولي نصف التكاليف لمدة 10 سنوات من البناء والنصف الآخر لمدة 20 عامًا من التشغيل. أصبحت الهند العضو السابع في ITER في نهاية عام 2005.

ومن المقرر أن تبدأ التجارب في عام 2018 باستخدام الهيدروجين لتجنب تنشيط المغناطيس. باستخدام دي تيومن غير المتوقع البلازما قبل عام 2026.

هدف ITER هو توليد 500 ميجاوات (على الأقل لمدة 400 ثانية) باستخدام أقل من 50 ميجاوات من مدخلات الطاقة دون توليد الكهرباء.

ستنتج محطة الطاقة التجريبية التي تبلغ طاقتها 2 جيجاوات إنتاجًا واسع النطاق بشكل مستمر. سيتم الانتهاء من التصميم المفاهيمي للعرض التجريبي بحلول عام 2017، على أن يبدأ البناء في عام 2024. سيتم الإطلاق في عام 2033.

طائرة نفاثة

في عام 1978 بدأ الاتحاد الأوروبي (اليوراتوم والسويد وسويسرا) المشروع الأوروبي المشترك JET في المملكة المتحدة. JET هي اليوم أكبر توكاماك عاملة في العالم. ويعمل مفاعل مماثل من طراز JT-60 في المعهد الوطني للاندماج النووي في اليابان، ولكن JET هو الوحيد القادر على استخدام وقود الديوتيريوم والتريتيوم.

تم إطلاق المفاعل في عام 1983، وأصبح أول تجربة أسفرت عن اندماج نووي حراري متحكم فيه بقوة تصل إلى 16 ميجاوات لثانية واحدة و5 ميجاوات من الطاقة المستقرة على بلازما الديوتيريوم والتريتيوم في نوفمبر 1991. تم إجراء العديد من التجارب لدراسة أنظمة التدفئة المختلفة والتقنيات الأخرى.

تتضمن التحسينات الإضافية على JET زيادة قوتها. يتم تطوير مفاعل MAST المدمج بالتعاون مع JET وهو جزء من مشروع ITER.

كيه ستار

K-STAR هو توكاماك كوري فائق التوصيل من المعهد الوطني لأبحاث الاندماج (NFRI) في دايجون، والذي أنتج أول بلازما له في منتصف عام 2008. ITER، وهو نتيجة للتعاون الدولي. يُعد مفاعل توكاماك، الذي يبلغ قطره 1.8 مترًا، أول مفاعل يستخدم مغناطيسات فائقة التوصيل من نوع Nb3Sn، وهي نفس المفاعلات المخطط لها في ITER. خلال المرحلة الأولى، التي اكتملت بحلول عام 2012، كان على K-STAR إثبات جدوى التقنيات الأساسية وتحقيق نبضات بلازما تصل إلى 20 ثانية. وفي المرحلة الثانية (2013-2017)، يتم تحديثه لدراسة النبضات الطويلة التي تصل إلى 300 ثانية في الوضع H والانتقال إلى وضع AT عالي الأداء. والهدف من المرحلة الثالثة (2018-2023) هو تحقيق إنتاجية وكفاءة عالية في وضع النبض الطويل. وفي المرحلة الرابعة (2023-2025)، سيتم اختبار تقنيات العرض التجريبي. الجهاز غير قادر على التعامل مع التريتيوم و وقود دي تيلا تستخدم.

ك-ديمو

تم تطويره بالتعاون مع مختبر برينستون لفيزياء البلازما (PPPL) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية وNFRI في كوريا الجنوبية، والمقصود من K-DEMO هو أن يكون الخطوة التالية في تطوير المفاعلات التجارية بعد ITER، وستكون أول محطة طاقة قادرة على توليد الطاقة إلى الشبكة الكهربائية أي مليون كيلوواط خلال أسابيع قليلة. سيكون قطره 6.65 مترًا وسيحتوي على وحدة منطقة استنساخ تم إنشاؤها كجزء من المشروع التجريبي. وتخطط وزارة التعليم والعلوم والتكنولوجيا الكورية لاستثمار حوالي تريليون وون كوري (941 مليون دولار) فيه.

شرق

أنشأ توكاماك التجريبي فائق التوصيل الصيني (EAST) في معهد الفيزياء الصيني في خفي بلازما الهيدروجين عند درجة حرارة 50 مليون درجة مئوية وحافظ عليها لمدة 102 ثانية.

TFTR

في المختبر الأمريكي PPPL، تم تشغيل مفاعل الاندماج التجريبي TFTR من عام 1982 إلى عام 1997. في ديسمبر 1993، أصبح TFTR أول توكاماك مغناطيسي يجري تجارب واسعة النطاق على بلازما الديوتيريوم والتريتيوم. في العام القادمأنتج المفاعل 10.7 ميجاوات من الطاقة التي يمكن التحكم بها، وهو رقم قياسي في ذلك الوقت، وفي عام 1995 تم تحقيق رقم قياسي في درجة الحرارة قدره 510 مليون درجة مئوية. ومع ذلك، لم تحقق المنشأة هدف التعادل المتمثل في طاقة الاندماج، ولكنها حققت بنجاح أهداف تصميم الأجهزة، مما ساهم بشكل كبير في تطوير ITER.

LHD

كان LHD الموجود في معهد الاندماج الوطني الياباني في توكي بمحافظة جيفو، أكبر نجم في العالم. تم إطلاق مفاعل الاندماج في عام 1998 وأظهر خصائص احتجاز البلازما المماثلة للمرافق الكبيرة الأخرى. تم تحقيق درجة حرارة أيون تبلغ 13.5 كيلو إلكترون فولت (حوالي 160 مليون درجة مئوية) وطاقة قدرها 1.44 ميجا جول.

ويندلستين 7-X

وبعد عام من الاختبارات، التي بدأت في أواخر عام 2015، وصلت درجات حرارة الهيليوم لفترة وجيزة إلى مليون درجة مئوية. في عام 2016، وصل مفاعل اندماج بلازما الهيدروجين باستخدام 2 ميجاوات من الطاقة إلى درجة حرارة 80 مليون درجة مئوية خلال ربع ثانية. يعد W7-X أكبر نجم في العالم ومن المخطط أن يعمل بشكل متواصل لمدة 30 دقيقة. وبلغت تكلفة المفاعل مليار يورو.

نيف

تم الانتهاء من مرفق الإشعال الوطني (NIF) في مختبر ليفرمور الوطني (LLNL) في مارس 2009. وباستخدام 192 شعاع ليزر، يستطيع NIF تركيز طاقة أكبر بـ 60 مرة من أي نظام ليزر سابق.

الانصهار البارد

في مارس 1989، أعلن اثنان من الباحثين، الأمريكي ستانلي بونس والبريطاني مارتن فليشمان، أنهما أطلقا مفاعلًا بسيطًا للاندماج البارد منضدية يعمل في درجة حرارة الغرفة. تضمنت العملية التحليل الكهربائي للماء الثقيل باستخدام أقطاب البلاديوم التي تم فيها تركيز نوى الديوتيريوم بكثافة عالية. يقول الباحثون إنها أنتجت حرارة لا يمكن تفسيرها إلا من خلال العمليات النووية، وكانت هناك منتجات ثانوية للاندماج بما في ذلك الهيليوم والتريتيوم والنيوترونات. ومع ذلك، لم يتمكن المجربون الآخرون من تكرار هذه التجربة. لا يعتقد معظم المجتمع العلمي أن مفاعلات الاندماج البارد حقيقية.

التفاعلات النووية منخفضة الطاقة

بدأت الأبحاث بادعاءات "الاندماج البارد"، واستمرت الأبحاث في مجال الطاقة المنخفضة مع بعض الدعم التجريبي، ولكن لا يوجد تفسير علمي مقبول بشكل عام. على ما يبدو، يتم استخدام التفاعلات النووية الضعيفة لإنشاء النيوترونات والتقاطها (وليس قوة قوية، كما هو الحال في اندماجها). تتضمن التجارب مرور الهيدروجين أو الديوتيريوم عبر طبقة تحفيزية والتفاعل مع المعدن. أبلغ الباحثون عن إطلاق ملحوظ للطاقة. والمثال العملي الرئيسي هو تفاعل الهيدروجين مع مسحوق النيكل، مما يؤدي إلى إطلاق حرارة بكمية أكبر مما يمكن أن ينتج عن أي تفاعل كيميائي.

ومؤخرًا، استضاف معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا عرضًا تقديميًا روسيًا لمشروع ITER، والذي من المخطط من خلاله إنشاء مفاعل نووي حراري يعمل على مبدأ توكاماك. تحدثت مجموعة من العلماء من روسيا عن المشروع الدولي ومشاركة الفيزيائيين الروس في إنشاء هذا الجسم. حضر Lenta.ru العرض التقديمي لـ ITER وتحدث مع أحد المشاركين في المشروع.

ITER (المفاعل التجريبي النووي الحراري الدولي) هو مشروع مفاعل نووي حراري يسمح بعرض وبحث التقنيات النووية الحرارية لاستخدامها مرة أخرى للأغراض السلمية والتجارية. يعتقد مبدعو المشروع أن الاندماج النووي الحراري الخاضع للرقابة يمكن أن يصبح طاقة المستقبل ويكون بمثابة بديل للغاز والنفط والفحم الحديث. لاحظ الباحثون سلامة تكنولوجيا ITER وصداقتها للبيئة وإمكانية الوصول إليها مقارنة بالطاقة التقليدية. تعقيد المشروع يمكن مقارنته بمصادم الهادرونات الكبير؛ يتضمن تركيب المفاعل أكثر من عشرة ملايين عنصر هيكلي.

حول ايتر

تتطلب مغناطيسات التوكاماك الحلقية 80 ألف كيلومتر من الخيوط فائقة التوصيل؛ يصل وزنها الإجمالي إلى 400 طن. وسيزن المفاعل نفسه حوالي 23 ألف طن. وللمقارنة يبلغ وزن برج إيفل في باريس 7.3 ألف طن فقط. سيصل حجم البلازما في التوكاماك إلى 840 مترًا مكعبًا، بينما، على سبيل المثال، في أكبر مفاعل من هذا النوع يعمل في المملكة المتحدة - JET - يساوي الحجم مائة متر مكعب.

ويبلغ ارتفاع التوكاماك 73 مترًا، منها 60 مترًا فوق سطح الأرض و13 مترًا تحته. للمقارنة، يبلغ ارتفاع برج سباسكايا في موسكو الكرملين 71 مترا. وستغطي منصة المفاعل الرئيسية مساحة 42 هكتارا، أي ما يعادل مساحة 60 ملعبا لكرة القدم. وستصل درجة الحرارة في بلازما التوكاماك إلى 150 مليون درجة مئوية، وهي أعلى بعشر مرات من درجة الحرارة في مركز الشمس.

في بناء ITER في النصف الثاني من عام 2010، من المخطط أن يشارك ما يصل إلى خمسة آلاف شخص في وقت واحد - وهذا يشمل العمال والمهندسين، فضلا عن الموظفين الإداريين. سيتم نقل العديد من مكونات ITER من الميناء القريب من البحر الأبيض المتوسط ​​عبر طريق تم تشييده خصيصًا ويبلغ طوله حوالي 104 كيلومترات. على وجه الخصوص، سيتم نقل الجزء الأثقل من التثبيت، الذي ستكون كتلته أكثر من 900 طن، وسيكون الطول حوالي عشرة أمتار. سيتم إزالة أكثر من 2.5 مليون متر مكعب من التربة من موقع بناء منشأة ITER.

وتقدر التكلفة الإجمالية لأعمال التصميم والبناء بنحو 13 مليار يورو. يتم تخصيص هذه الأموال من قبل سبعة مشاركين رئيسيين في المشروع يمثلون مصالح 35 دولة. وللمقارنة، فإن التكاليف الإجمالية لبناء وصيانة مصادم الهادرونات الكبير تبلغ حوالي النصف، وتبلغ تكلفة بناء وصيانة محطة الفضاء الدولية ما يقرب من مرة ونصف.

توكاماك

يوجد اليوم في العالم مشروعان واعدان للمفاعلات النووية الحرارية: توكاماك ( الذي - التي roidal كاقياس مع أماهفاسد لأتوشكي) والنجم. في كلا التركيبين يتم احتواء البلازما حقل مغناطيسيومع ذلك، في التوكاماك يأخذ شكل سلك حلقي يتم من خلاله تمرير تيار كهربائي، بينما في النجمي يتم تحفيز المجال المغناطيسي بواسطة ملفات خارجية. في المفاعلات النووية الحرارية، تحدث تفاعلات تخليق العناصر الثقيلة من العناصر الخفيفة (الهيليوم من نظائر الهيدروجين - الديوتيريوم والتريتيوم)، على عكس المفاعلات التقليدية، حيث تبدأ عمليات تحلل النوى الثقيلة إلى نوى أخف.

الصورة: المركز الوطني للبحوث “معهد كورشاتوف” / nrcki.ru

يُستخدم التيار الكهربائي الموجود في التوكاماك أيضًا لتسخين البلازما في البداية إلى درجة حرارة تبلغ حوالي 30 مليون درجة مئوية؛ يتم إجراء مزيد من التدفئة بواسطة أجهزة خاصة.

تم اقتراح التصميم النظري للتوكاماك في عام 1951 من قبل الفيزيائيين السوفييت أندريه ساخاروف وإيجور تام، وتم بناء أول تركيب في الاتحاد السوفيتي في عام 1954. ومع ذلك، لم يتمكن العلماء من الحفاظ على البلازما في حالة مستقرة لفترة طويلة، وبحلول منتصف الستينيات كان العالم مقتنعًا بأن الاندماج النووي الحراري المتحكم فيه المعتمد على التوكاماك كان مستحيلاً.

ولكن بعد ثلاث سنوات فقط، في تركيب T-3 في معهد كورشاتوف للطاقة الذرية، تحت قيادة ليف أرتسيموفيتش، كان من الممكن تسخين البلازما إلى درجة حرارة تزيد عن خمسة ملايين درجة مئوية والاحتفاظ بها لفترة قصيرة. وقت؛ سجل علماء من بريطانيا العظمى الذين حضروا التجربة درجة حرارة تبلغ حوالي عشرة ملايين درجة على أجهزتهم. بعد ذلك بدأت طفرة التوكاماك الحقيقية في العالم، بحيث تم بناء حوالي 300 منشأة في العالم، أكبرها في أوروبا واليابان والولايات المتحدة الأمريكية وروسيا.

الصورة: رفاسبيند/wikipedia.org

إدارة ITER

ما هو أساس الثقة بأن ITER سوف يكون جاهزاً للعمل خلال 5 إلى 10 سنوات؟ وعلى أي تطورات عملية ونظرية؟

ومن الجانب الروسي، نحن نلتزم بجدول العمل المعلن ولن ننتهكه. ولسوء الحظ، فإننا نرى بعض التأخير في العمل الذي ينفذه آخرون، وخاصة في أوروبا؛ هناك تأخير جزئي في أمريكا وهناك اتجاه لتأخير المشروع بعض الشيء. تم احتجازه ولكن لم يتم إيقافه. هناك ثقة بأنها ستنجح. مفهوم المشروع نفسه نظري تمامًا ومحسوب عمليًا وموثوق به، لذلك أعتقد أنه سينجح. وما إذا كانت ستعطي النتائج المعلنة بالكامل... سننتظر ونرى.

هل المشروع أكثر من مشروع بحثي؟

بالتأكيد. النتيجة المعلنة ليست النتيجة التي تم الحصول عليها. إذا تم استلامها بالكامل، سأكون سعيدًا للغاية.

ما هي التقنيات الجديدة التي ظهرت أو تظهر أو ستظهر في مشروع ITER؟

مشروع ITER ليس مجرد مشروع معقد للغاية، ولكنه أيضًا مشروع مرهق للغاية. مرهقة من حيث حمل الطاقة، وظروف تشغيل بعض العناصر، بما في ذلك أنظمتنا. لذلك، يجب ببساطة أن تولد تقنيات جديدة في هذا المشروع.

هل هناك مثال؟

فضاء. على سبيل المثال، أجهزة الكشف عن الماس لدينا. ناقشنا إمكانية استخدام أجهزة كشف الألماس لدينا في الشاحنات الفضائية، وهي مركبات نووية تنقل أجسامًا معينة مثل الأقمار الصناعية أو المحطات من مدار إلى مدار. هناك مثل هذا المشروع لشاحنة فضائية. نظرًا لأن هذا الجهاز يحتوي على مفاعل نووي، فإن ظروف التشغيل المعقدة تتطلب التحليل والتحكم، لذلك يمكن لأجهزة الكشف لدينا القيام بذلك بسهولة. في الوقت الحالي، لم يتم تمويل موضوع إنشاء مثل هذه التشخيصات بعد. إذا تم إنشاؤها فيمكن تطبيقها، وحينها لن تكون هناك حاجة لاستثمار الأموال فيها في مرحلة التطوير، بل فقط في مرحلة التطوير والتنفيذ.

ما هي حصة التطورات الروسية الحديثة في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين والتسعينيات مقارنة بالتطورات السوفيتية والغربية؟

إن حصة المساهمة العلمية الروسية في ITER مقارنة بالمساهمة العالمية كبيرة جدًا. لا أعرف ذلك بالضبط، لكنه مهم للغاية. ومن الواضح أنها لا تقل عن النسبة الروسية للمشاركة المالية في المشروع، لأن العديد من الفرق الأخرى فعلت ذلك عدد كبير منالروس الذين سافروا إلى الخارج للعمل في معاهد أخرى. في اليابان وأمريكا، في كل مكان، نتواصل ونعمل معهم بشكل جيد للغاية، بعضهم يمثل أوروبا، وبعضهم يمثل أمريكا. بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا مدارس علمية هناك. لذلك، بخصوص هل نطور أكثر أو أكثر ما فعلناه من قبل... قال أحد العظماء "إننا نقف على أكتاف الجبابرة"، لذلك فإن القاعدة التي تم تطويرها في العهد السوفييتي كبيرة لا يمكن إنكارها وبدونها نحن لا شيء لم نتمكن من ذلك. لكن حتى في هذه اللحظة، نحن لا نقف مكتوفي الأيدي، بل نتحرك.

ما الذي تفعله مجموعتك بالضبط في ITER؟

لدي قطاع في القسم. يقوم القسم بتطوير العديد من أدوات التشخيص؛ يقوم قطاعنا على وجه التحديد بتطوير غرفة نيوترونية رأسية، وتشخيص نيوترونات ITER ويحل مجموعة واسعة من المشكلات بدءًا من التصميم وحتى التصنيع، بالإضافة إلى إجراء أعمال بحثية ذات صلة تتعلق بتطوير الماس، على وجه الخصوص. أجهزة الكشف. جهاز كشف الألماس هو جهاز فريد من نوعه، تم تصنيعه في الأصل في مختبرنا. تم استخدامه سابقًا في العديد من المنشآت النووية الحرارية، ويستخدم الآن على نطاق واسع في العديد من المختبرات من أمريكا إلى اليابان؛ لنفترض أنهم تابعونا، لكننا نستمر في البقاء في القمة. نقوم الآن بتصنيع أجهزة كشف الماس وسنصل إلى مستوى الإنتاج الصناعي (الإنتاج على نطاق صغير).

ما هي الصناعات التي يمكن استخدام هذه الكاشفات فيها؟

في هذه الحالة، هذه أبحاث نووية حرارية، في المستقبل، نفترض أنها ستكون مطلوبة في مجال الطاقة النووية.

ما الذي تفعله أجهزة الكشف بالضبط، وماذا تقيس؟

النيوترونات. لا يوجد منتج أكثر قيمة من النيوترون. أنت وأنا نتكون أيضًا من النيوترونات.

ما هي خصائص النيوترونات التي يقيسونها؟

طيفي. أولاً، المهمة المباشرة التي تم حلها في ITER هي قياس أطياف طاقة النيوترونات. بالإضافة إلى ذلك، يقومون بمراقبة عدد النيوترونات وطاقتها. أما المهمة الثانية الإضافية، فهي تتعلق بالطاقة النووية: فلدينا تطورات موازية يمكنها أيضًا قياس النيوترونات الحرارية، التي تشكل أساس المفاعلات النووية. هذه مهمة ثانوية بالنسبة لنا، ولكنها قيد التطوير أيضًا، أي أنه يمكننا العمل هنا وفي نفس الوقت إجراء تطورات يمكن تطبيقها بنجاح في مجال الطاقة النووية.

ما الأساليب التي تستخدمها في بحثك: النمذجة النظرية والعملية والحاسوبية؟

الجميع: من الرياضيات المعقدة (طرق الفيزياء الرياضية) والنمذجة الرياضية إلى التجارب. يتم تأكيد جميع أنواع الحسابات المختلفة التي نجريها والتحقق منها من خلال التجارب، لأن لدينا مباشرة مختبرًا تجريبيًا به العديد من مولدات النيوترونات العاملة، والتي نختبر عليها الأنظمة التي نطورها بأنفسنا.

هل لديك مفاعل عامل في مختبرك؟

ليس مفاعلاً، بل مولد نيوترون. مولد النيوترونات هو في الواقع نموذج مصغر للتفاعلات النووية الحرارية المعنية. كل شيء هو نفسه هناك، فقط العملية هناك مختلفة قليلاً. إنه يعمل على مبدأ المسرع - وهو عبارة عن شعاع من أيونات معينة يضرب الهدف. أي أنه في حالة البلازما، لدينا جسم ساخن تتمتع كل ذرة فيه بطاقة عالية، وفي حالتنا، يصطدم أيون متسارع بشكل خاص بهدف مشبع بأيونات مماثلة. وفقا لذلك، يحدث رد فعل. دعنا نقول فقط أن هذه إحدى الطرق التي يمكنك من خلالها القيام بنفس الشيء رد فعل نووي حراري; الشيء الوحيد الذي تم إثباته هو أن هذه الطريقة ليس لها كفاءة عالية، أي أنك لن تحصل على خرج طاقة موجب، بل ستحصل على التفاعل نفسه - نلاحظ بشكل مباشر هذا التفاعل والجزيئات وكل ما يدخل فيه .

بدأ مشروع المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي ITER في عام 2007. تقع في كاداراش في جنوب فرنسا. المهمة الرئيسية لـ ITER، وفقًا لأولئك الذين تصوروا المشروع ونفذوه، هي إظهار إمكانيات الاستخدام التجاري للاندماج النووي الحراري.

ITER هي مبادرة علمية دولية استراتيجية، تشارك في تنفيذها أكثر من 30 دولة.

"نحن في قلب مفاعل الاندماج المستقبلي. ويعادل وزنه ثلاثة أبراج إيفل، وتبلغ مساحته الإجمالية 60 ملعب كرة قدم.

يتم إنشاء مفاعل اندماجي أو تركيب حلقي لحبس البلازما المغناطيسي، ويسمى أيضًا توكوماك، من أجل تحقيق الظروف اللازمة لحدوث اندماج نووي حراري متحكم فيه. لا يتم الاحتفاظ بالبلازما الموجودة في التوكاماك بواسطة جدران الغرفة، ولكن بواسطة مجال مغناطيسي مدمج تم إنشاؤه خصيصًا - وهو مجال حلقي خارجي وبولويدال للتيار المتدفق عبر سلك البلازما. بالمقارنة مع المنشآت الأخرى التي تستخدم المجال المغناطيسي لحصر البلازما، فإن استخدام التيار الكهربائيهي السمة الرئيسية للتوكاماك

عند تنفيذ الاندماج النووي الحراري الخاضع للرقابة، سيتم استخدام الديوتيريوم والتريتيوم في التوكاماك.
التفاصيل في المقابلة مع المدير العام لـ ITER برنارد بيجوت.

ما فائدة الطاقة المنتجة من خلال الاندماج النووي المتحكم فيه؟

"بادئ ذي بدء، في استخدام نظائر الهيدروجين، والتي تعتبر بدورها مصدرًا لا ينضب تقريبًا: يوجد الهيدروجين في كل مكان، بما في ذلك المحيط العالمي. لذلك طالما أن هناك مياه على الأرض والبحر والعذبة، فسيتم تزويدنا بالوقود للتوكاماك - نحن نتحدث عن ملايين السنين. والميزة الثانية هي أن النفايات المشعة لها نصف عمر قصير إلى حد ما: عدة مئات من السنين، مقارنة بمنتجات نفايات الاندماج النووي.

يتم التحكم في الاندماج النووي الحراري، ووفقًا لبرنارد بيجوت، فمن السهل نسبيًا إيقافه في حالة وقوع حادث. ينشأ موقف مختلف في حالة مماثلة مع الاندماج النووي.

عن طريق تسخين المادة، يمكن تحقيق تفاعل نووي. وهذه العلاقة بين تسخين المادة والتفاعل النووي هي ما ينعكس في مصطلح "التفاعل النووي الحراري".

ويتم تصميم مكونات توكاماك من خلال جهود الدول المشاركة في ITER، ويتم إنتاج الأجزاء والمكونات التكنولوجية للتوكاماك في اليابان وكوريا الجنوبية وروسيا والصين والولايات المتحدة الأمريكية ودول أخرى. عند بناء توكاماك، يتم أخذ الاحتمال بعين الاعتبار أنواع مختلفةحوادث

برنارد بيجو: «ومع ذلك، من الممكن حدوث تسرب للعناصر المشعة. بعض المقصورة لن تكون مغلقة بما فيه الكفاية. لكن عددهم سيكون ضئيلا، وبالنسبة لأولئك الذين يعيشون بالقرب من المفاعل لن يكون هناك خطر كبير على الصحة أو الحياة”.

لكن احتمال وقوع حادث وتسرب منصوص عليه في المشروع، على وجه الخصوص، سيتم تجهيز الغرف التي يتم فيها الاندماج النووي الحراري والغرف المجاورة بأعمدة تهوية خاصة سيتم امتصاص العناصر المشعة فيها لمنع تكوّنها. الافراج إلى الخارج.

لا أعتقد أن التقديرات البالغة نحو 16 مليار يورو تبدو ضخمة للغاية، خاصة عندما تفكر في تكلفة الطاقة التي سيتم إنتاجها هنا. علاوة على ذلك، يستغرق الإنتاج وقتا طويلا، وقتا طويلا جدا، وبالتالي فإن جميع التكاليف ستكون مبررة حتى على المدى المتوسط،" كما يخلص برنارد بيجوت.

أبلغت NIIEFA الروسية مؤخرًا عن اختبار ناجح لنموذج أولي واسع النطاق لنظام مقاومة التبريد لحماية الملفات فائقة التوصيل، والتي تم تصميمها خصيصًا لـ ITER.

ومن المقرر أن يتم تشغيل مجمع ITER بأكمله في كاداراش بفرنسا في عام 2020.

تقترب البشرية تدريجياً من حدود الاستنزاف الذي لا رجعة فيه لموارد الأرض الهيدروكربونية. لقد قمنا باستخراج النفط والغاز والفحم من أحشاء الكوكب منذ ما يقرب من قرنين من الزمان، ومن الواضح بالفعل أن احتياطياتها تستنزف بسرعة هائلة. لطالما فكرت الدول الرائدة في العالم في إنشاء مصدر جديد للطاقة، صديق للبيئة، آمن من وجهة نظر التشغيل، مع احتياطيات هائلة من الوقود.

مفاعل الانصهار

اليوم هناك الكثير من الحديث عن استخدام ما يسمى بأنواع الطاقة البديلة - المصادر المتجددة في شكل الخلايا الكهروضوئية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية. من الواضح أن هذه الاتجاهات، نظرًا لخصائصها، لا يمكن أن تعمل إلا كمصادر مساعدة لإمدادات الطاقة.

وباعتبارها احتمالا طويل الأمد للبشرية، فلا يمكن النظر إلا في الطاقة القائمة على التفاعلات النووية.

فمن ناحية، تبدي المزيد والمزيد من الدول اهتماما ببناء مفاعلات نووية على أراضيها. ولكن لا تزال هناك مشكلة ملحة للطاقة النووية وهي معالجة النفايات المشعة والتخلص منها، وهذا يؤثر على المؤشرات الاقتصادية والبيئية. في منتصف القرن العشرين، لجأ كبار علماء الفيزياء في العالم، بحثًا عن أنواع جديدة من الطاقة، إلى مصدر الحياة على الأرض - الشمس، التي في أعماقها، عند درجة حرارة حوالي 20 مليون درجة، تحدث تفاعلات يتم تخليق (اندماج) العناصر الخفيفة مع إطلاق طاقة هائلة.

تولى المتخصصون المحليون مهمة تطوير منشأة لتنفيذ تفاعلات الاندماج النووي في ظل الظروف الأرضية بشكل أفضل. إن المعرفة والخبرة في مجال الاندماج النووي الحراري الخاضع للرقابة (CTF)، والتي تم الحصول عليها في روسيا، شكلت أساس المشروع، الذي يمثل، دون مبالغة، أمل الطاقة للبشرية - المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (ITER)، الذي يجري بناؤه بني في كاداراش (فرنسا).

تاريخ الاندماج النووي الحراري

بدأت الأبحاث النووية الحرارية الأولى في البلدان التي تعمل في برامج الدفاع الذري الخاصة بها. هذا ليس مفاجئًا، لأنه في فجر العصر الذري، كان الغرض الرئيسي من ظهور مفاعلات بلازما الديوتيريوم هو دراسة العمليات الفيزيائية في البلازما الساخنة، والتي كانت معرفتها ضرورية، من بين أمور أخرى، لإنشاء أسلحة نووية حرارية . وفقًا للبيانات التي رفعت عنها السرية، بدأ الاتحاد السوفييتي والولايات المتحدة في وقت واحد تقريبًا في الخمسينيات من القرن الماضي. العمل على UTS. ولكن في نفس الوقت هناك الأدلة التاريخية، أنه في عام 1932، كان الثوري القديم والصديق المقرب لزعيم البروليتاريا العالمية نيكولاي بوخارين، الذي كان يشغل في ذلك الوقت منصب رئيس لجنة المجلس الاقتصادي الأعلى ويتابع التطور العلوم السوفيتيةاقترح إطلاق مشروع في البلاد لدراسة التفاعلات النووية الحرارية الخاضعة للرقابة.

إن تاريخ المشروع النووي الحراري السوفييتي لا يخلو من حقيقة ممتعة. من المستقبل أكاديمي مشهورومبتكر القنبلة الهيدروجينية، أندريه دميترييفيتش ساخاروف، استلهم فكرة العزل الحراري المغناطيسي للبلازما عالية الحرارة من رسالة جندي الجيش السوفيتي. في عام 1950، أرسل الرقيب أوليغ لافرينتييف، الذي خدم في سخالين، رسالة إلى اللجنة المركزية للحزب الشيوعي لعموم الاتحاد يقترح فيها استخدام قنبلة هيدروجينيةديوتريد الليثيوم 6 بدلاً من الديوتيريوم والتريتيوم المسال، وكذلك إنشاء نظام مع الحبس الكهروستاتيكي للبلازما الساخنة للاندماج النووي الحراري المتحكم فيه. وقد راجع الرسالة العالم الشاب آنذاك أندريه ساخاروف، الذي كتب في مراجعته أنه "يرى أنه من الضروري إجراء مناقشة مفصلة لمشروع الرفيق لافرنتييف".

بحلول أكتوبر 1950، قام أندريه ساخاروف وزميله إيجور تام بوضع التقديرات الأولى لمفاعل نووي حراري مغناطيسي (MTR). تم بناء أول تركيب حلقي بمجال مغناطيسي طولي قوي، بناءً على أفكار I. Tamm وA. Sakharov، في عام 1955 في LIPAN. كان يطلق عليه TMP - طارة ذات مجال مغناطيسي. تم بالفعل استدعاء التثبيتات اللاحقة TOKAMAK، بعد الجمع بين المقاطع الأولية في عبارة "TORIDAL CHAMBER MAGNETIC COIL". في نسخته الكلاسيكية، التوكاماك عبارة عن غرفة حلقية على شكل كعكة دائرية موضوعة في مجال مغناطيسي حلقي. من 1955 إلى 1966 في معهد كورشاتوف، تم بناء 8 منشآت من هذا القبيل، حيث تم إجراء الكثير من الدراسات المختلفة. إذا تم بناء توكاماك قبل عام 1969 خارج الاتحاد السوفييتي في أستراليا فقط، فقد تم بناؤه في السنوات اللاحقة في 29 دولة، بما في ذلك الولايات المتحدة الأمريكية واليابان والدول الأوروبية والهند والصين وكندا وليبيا ومصر. في المجمل، تم بناء حوالي 300 توكاماك في العالم حتى الآن، بما في ذلك 31 في الاتحاد السوفييتي وروسيا، و30 في الولايات المتحدة، و32 في أوروبا، و27 في اليابان. في الواقع، انخرطت ثلاث دول - الاتحاد السوفييتي وبريطانيا العظمى والولايات المتحدة الأمريكية - في منافسة غير معلنة لمعرفة من سيكون أول من يستخدم البلازما ويبدأ فعليًا في إنتاج الطاقة "من الماء".

الميزة الأكثر أهمية للمفاعل النووي الحراري هي تقليل الخطر البيولوجي الإشعاعي بحوالي ألف مرة مقارنة بجميع مفاعلات الطاقة النووية الحديثة.

لا ينبعث المفاعل النووي الحراري ثاني أكسيد الكربون ولا ينتج نفايات مشعة "ثقيلة". يمكن وضع هذا المفاعل في أي مكان وفي أي مكان.

خطوة نصف قرن

في عام 1985، اقترح الأكاديمي إيفجيني فيليخوف، نيابة عن اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، أن يعمل العلماء من أوروبا والولايات المتحدة واليابان معًا لإنشاء مفاعل نووي حراري، وفي عام 1986 بالفعل تم التوصل إلى اتفاق في جنيف بشأن تصميم المنشأة، التي تلقت لاحقًا الاسم ايتر. وفي عام 1992، وقع الشركاء اتفاقية رباعية لتطوير التصميم الهندسي للمفاعل. ومن المقرر الانتهاء من المرحلة الأولى من البناء بحلول عام 2020، حيث من المقرر أن تتلقى البلازما الأولى. وفي عام 2011، بدأ البناء الحقيقي في موقع ITER.

ويتبع تصميم ITER تصميم توكاماك الروسي الكلاسيكي، الذي تم تطويره في الستينيات. ومن المخطط أن يعمل المفاعل في المرحلة الأولى في الوضع النبضي بقوة تفاعلات نووية حرارية تتراوح بين 400-500 ميجاوات، وفي المرحلة الثانية سيتم اختبار التشغيل المستمر للمفاعل وكذلك نظام إعادة إنتاج التريتيوم. .

ليس من قبيل الصدفة أن يطلق على مفاعل ITER اسم مستقبل الطاقة للبشرية. أولاً، إنها الأكبر في العالم مشروع علمي، لأنه يتم بناؤه على أراضي فرنسا من قبل العالم كله تقريبًا: ويشارك فيه الاتحاد الأوروبي + سويسرا والصين والهند واليابان وكوريا الجنوبية وروسيا والولايات المتحدة الأمريكية. تم التوقيع على اتفاقية بناء المنشأة في عام 2006. وتساهم الدول الأوروبية بحوالي 50% من تمويل المشروع، وتمثل روسيا ما يقرب من 10% من المبلغ الإجمالي، والذي سيتم استثماره في شكل معدات عالية التقنية. لكن المساهمة الروسية الأكثر أهمية هي تكنولوجيا التوكاماك نفسها، والتي شكلت أساس مفاعل ITER.

ثانيا، ستكون هذه أول محاولة واسعة النطاق لاستخدام التفاعل النووي الحراري الذي يحدث في الشمس لتوليد الكهرباء. ثالثا هذا عمل علمييجب أن يحقق نتائج عملية للغاية، وبحلول نهاية القرن، يتوقع العالم ظهور النموذج الأولي الأول لمحطة توليد الطاقة النووية الحرارية التجارية.

يفترض العلماء أنه سيتم إنتاج أول بلازما في المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي في ديسمبر 2025.

لماذا بدأ المجتمع العلمي العالمي بأكمله حرفيًا في بناء مثل هذا المفاعل؟ والحقيقة هي أن العديد من التقنيات التي من المقرر استخدامها في بناء ITER لا تنتمي إلى جميع البلدان في وقت واحد. لا يمكن لدولة واحدة، حتى الأكثر تطوراً من الناحية العلمية والتقنية، أن تمتلك على الفور مائة تقنية من أعلى المستويات العالمية في جميع مجالات التكنولوجيا المستخدمة في مثل هذا المشروع عالي التقنية والاختراق كمفاعل نووي حراري. لكن ITER يتكون من مئات التقنيات المشابهة.

تتفوق روسيا على المستوى العالمي في العديد من تقنيات الاندماج النووي الحراري. ولكن، على سبيل المثال، يتمتع العلماء النوويون اليابانيون أيضًا بكفاءات فريدة في هذا المجال، وهي قابلة للتطبيق تمامًا في ITER.

لذلك، في بداية المشروع، توصلت الدول الشريكة إلى اتفاقيات حول من وماذا سيتم توفيره للموقع، وأن هذا لا ينبغي أن يكون مجرد تعاون في الهندسة، بل فرصة لكل من الشركاء لتلقي تقنيات جديدة من المشاركين الآخرين حتى تقوم بتطويرهم بنفسك في المستقبل.

أندريه ريتينجر صحفي دولي