لقد كان توليد الطاقة التي لا نهاية لها بدون انبعاثات من خلال ضرب ذرات الهيدروجين فقط معًا إلى حد ما حلمًا لعقود. الآن ، ربما يقترب العلماء خطوة صغيرة من قوة الانصهار الممكنة ، بفضل تجربة مستقبلية وعشرات من بنادق البلازما.
توجد 18 بندقية من 36 بندقية بلازما على الجهاز يمكن أن تجعل قوة الانصهار حقيقة واقعة. هذه البنادق هي المكونات الرئيسية لتجربة بطانة البلازما في مختبر لوس ألاموس الوطني (PLX) ، والتي تستخدم نهجًا جديدًا للمشكلة. ستعمل PLX ، إذا نجحت ، على الجمع بين طريقتين حاليتين لضرب ذرات الهيدروجين أحادية البروتون معًا لتشكيل ذرات الهيليوم ثنائية البروتون. وتولد هذه العملية كميات هائلة من الطاقة لكل بقعة وقود ، أكثر من تقسيم الذرات الثقيلة (الانشطار). الأمل هو أن الطريقة الرائدة في PLX ستعلم العلماء كيفية إنشاء تلك الطاقة بكفاءة كافية لتكون مجدية للاستخدام في العالم الحقيقي.
وعد الاندماج هو أنه ينتج أطنان من الطاقة. في كل مرة تندمج ذرتان هيدروجين في الهيليوم ، يتحول جزء صغير من مادتها إلى كمية كبيرة من الطاقة.
مشكلة الانصهار هي أن أحداً لم يتوصل إلى كيفية توليد تلك الطاقة بطريقة مفيدة.
المبادئ بسيطة بما فيه الكفاية ، لكن التنفيذ هو التحدي. في الوقت الحالي ، هناك الكثير من قنابل اندماج الهيدروجين في العالم يمكنها إطلاق كل طاقتها في ومضة وتدمير نفسها (وكل شيء آخر على بعد أميال). حتى يتمكن الطفل من حين لآخر من بناء مفاعل اندماج صغير غير فعال في غرفة اللعب الخاصة بهم. لكن مفاعلات الاندماج الحالية تمتص طاقة أكثر مما تخلق. لم ينجح أحد حتى الآن في إنشاء تفاعل اندماج متحكم فيه ومستدام ينفث طاقة أكثر مما تستهلكه الآلة التي تقوم بإنشاء التفاعل واحتواءه.
تسمى الطريقة الأولى التي تجمع بين PLX الحصر المغناطيسي. هذا ما يستخدم في مفاعلات الاندماج التي تسمى توكاماك ، والتي تستخدم مغناطيسًا قويًا لتعليق البلازما شديدة الحرارة فائقة الصهر من ذرات الاندماج داخل الآلة حتى تستمر في الاندماج ولا تفلت. أكبرها هي ITER ، وهي آلة 25000 طن (23000 طن متري) في فرنسا. لكن هذا المشروع واجه تأخيرات وتجاوزات في التكاليف ، وحتى التوقعات المتفائلة تشير إلى أنه لن يكتمل حتى عام 2050 ، كما ذكرت بي بي سي في عام 2017.
النهج الثاني يسمى الحبس القصوري. مختبر لورنس ليفرمور الوطني ، وهو مرفق آخر تابع لوزارة الطاقة ، لديه آلة تسمى مرفق الإشعال الوطني (NIF) الذي يأخذ هذا الطريق إلى الاندماج. إن NIF هو في الأساس نظام كبير جدًا لإطلاق أشعة الليزر فائقة القوة على خلايا الوقود الصغيرة التي تحتوي على الهيدروجين. عندما تضرب أشعة الليزر الوقود ، يسخن الهيدروجين ويحبس داخل خلية الوقود. NIF قيد التشغيل ، لكنه لا يولد طاقة أكثر مما يستخدم.
وفقًا لبيان صادر عن الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS) ، يختلف PLX قليلاً عن أي منهما. يستخدم المغناطيس لاحتواء الهيدروجين ، مثل tokamak. لكن هذا الهيدروجين يتم جلبه إلى درجات حرارة وضغوط الاندماج من خلال الطائرات الساخنة لإطلاق البلازما من البنادق المنتشرة حول الغرفة الكروية للجهاز ، باستخدام البنادق بدلاً من الليزر مثل تلك المستخدمة في NIF.
قام الفيزيائيون الذين يقودون مشروع PLX ببعض التجارب المبكرة باستخدام 18 بندقية مثبتة بالفعل ، وفقًا لـ APS. قدمت هذه التجارب للباحثين بيانات مبكرة حول كيفية تصرف طائرات البلازما عندما تصطدم داخل الجهاز ، وقدم الباحثون تلك البيانات أمس (21 أكتوبر) في الاجتماع السنوي لقسم APS لفيزياء البلازما في فورت لودرديل بولاية فلوريدا. وقال الباحثون إن هذه البيانات مهمة ، لأن هناك نماذج نظرية متناقضة لكيفية تصرف البلازما بالضبط عندما تصطدم بهذه الأنواع من التصادمات.
قال لوس ألاموس إن الفريق يأمل في تثبيت البنادق الـ 18 المتبقية في أوائل عام 2020 وإجراء تجارب باستخدام بطارية بندقية بلازما كاملة 36 بنهاية ذلك العام.
