.jpg)
الجزء الداخلي من الغرفة المستهدفة في مرفق الإشعال الوطني NIF ، حيث يحدث الاندماج النووي
أكد فيزيائيون أمريكيون أنهم حققوا العام الماضي مرحلة في الاندماج النووي أطلق عليها اسم "حرق البلازما".
هناك جهد طويل الأمد لكسر قوة الاندماج لأنها تعد مصدر غير محدود للطاقة النظيفة.
يحدث حرق البلازما عندما تصبح تفاعلات الاندماج هي المصدر الرئيسي للتدفئة في العملية ، بدلاً من الطاقة التي يتم إدخالها من الخارج.
شوهدت المرحلة في التجارب التي أجريت في مرفق الإشعال الوطني (NIF) في كاليفورنيا.
تم وصف الإنجاز في ورقتين نشرتا في المجلة الأكاديمية Nature.
تعتمد الطاقة النووية الحالية على عملية تسمى الانشطار ، حيث يتم تقسيم عنصر كيميائي ثقيل لإنتاج عناصر أخف. يعمل الانصهار من خلال الجمع بين عنصرين خفيفين لصنع عنصر أثقل.
يعمل الباحثون على مشكلة الاندماج النووي منذ الخمسينيات. إنها العملية التي تمد الشمس بالطاقة ، وقد تم تشبيه هذا الجهد أحيانًا ببناء نجم على الأرض. ومع ذلك ، فقد ثبت أن تحويل الاندماج النووي إلى مصدر طاقة قابل للتطبيق تجاريًا أمر بعيد المنال.
• مختبر الولايات المتحدة يقف على عتبة هدف الاندماج الرئيسي
• اجتياز الانصهار في مختبر الولايات المتحدة
• نجم من صنع الإنسان لفتح الأسرار الكونية
إن الحصول على ردود الأفعال ليس هو المشكلة ؛ الحيلة هي الحصول على طاقة من عملية الاندماج أكثر مما تضعه.
تحقيقًا لهذه الغاية ، يستخدم NIF ليزرًا قويًا لتسخين وضغط وقود الهيدروجين داخل كبسولة. يتم توجيه 192 حزمة من هذا الليزر - أعلى مثال للطاقة في العالم - نحو كبسولة بحجم حبة الفلفل تحتوي على الديوتيريوم والتريتيوم - أشكال مختلفة من عنصر الهيدروجين.
يؤدي هذا إلى ضغط الوقود إلى 100 مرة كثافة الرصاص وتسخينه إلى 100 مليون درجة مئوية - أكثر سخونة من مركز الشمس. يولد تسخين الهدف بهذه الطريقة غازًا مشحونًا كهربائيًا يسمى البلازما. في البلازما ، يتم تجريد جزيئات الإلكترون من الذرات ، تاركًا الأجزاء المعروفة باسم النوى الذرية. يمكن أن تندمج معًا لتوليد الطاقة في هذه العملية.
.jpg)
يقع مقر NIF في ليفرمور في كاليفورنيا
عندما تصبح تفاعلات الاندماج هي المصدر الرئيسي للتدفئة في البلازما ، بدلاً من طاقة الليزر المطلوبة لبدء العملية ، توفر الحرارة الطاقة لمزيد من الاندماج.
"في هذه التجارب ، حققنا ، لأول مرة في أي منشأة أبحاث اندماجية ، حالة بلازما محترقة حيث تنبعث من الوقود طاقة اندماج أكثر مما هو مطلوب لبدء تفاعلات الاندماج ، أو مقدار العمل المنجز على الوقود ،" قالت آني كريتشر ، عالمة الفيزياء في مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL) حيث يوجد NIF.
أضاف زميلها في LLNL أليكس زيلسترا: "لقد أنتجت التجارب على مدى عقود تفاعلات اندماجية باستخدام كميات كبيرة من التسخين" الخارجي "لتسخين البلازما - والآن ولأول مرة ، لدينا نظام يوفر الاندماج نفسه معظم التدفئة .
"هذا معلم رئيسي في الطريق إلى مستويات أعلى من أداء الاندماج."
كانت المحاولات السابقة للوصول إلى هذه المرحلة محدودة بسبب التحديات في التحكم في شكل البلازما. لكن الباحثين في NIF توصلوا إلى تصميم تجريبي محسّن يتضمن استخدام كبسولات يمكنها الاحتفاظ بمزيد من الوقود وامتصاص المزيد من الطاقة أثناء احتواء البلازما.
حتى عندما يتم حرق البلازما ، لا تزال الطاقة مفقودة من العملية. ولكن هذا هو آخر المعالم المتبقية قبل هدف NIF الأكبر المتمثل في "الإشعال" وإنتاج الطاقة المستدام ذاتيًا.
أثناء الاشتعال ، الطاقة المنبعثة من خلال تفاعلات الاندماج تتجاوز تلك التي يتم توصيلها للوقود بواسطة الليزر.
المصدر