recent
أخبار ساخنة

الشمس الاصطناعية التي تم إنشاؤها على الأرض - Chammam

تابعنا على موقع شمام

 مع تطور الصناعة ، يتزايد طلب البشرية على الطاقة.

ومع ذلك ، تعتمد مصادر الطاقة التقليدية في الغالب على الوقود الأحفوري ، في أعماق قشرة الأرض.

لا يقتصر الأمر على الموارد المحدودة ، بل إنها تسبب أيضًا تلوثًا خطيرًا للبيئة.

من أجل حل مشكلة الأزمة الطاقية  ، ظل العلماء يبحثون عن أفكار جديدة لعقود من الزمن.

يجب أن يكون هذا النوع من الطاقة نظيفًا وآمنًا وكافيًا لتلبية الطلب البشري على الطاقة ، ولكن هل هذه الطاقة النهائية موجودة بالفعل؟

كانت عملية الاندماج النووي مستمرة دائمًا داخل النجم. خذ لب الشمس كمثال. تستمر نوى الهيدروجين في الاصطدام مع بعضها البعض تحت درجة حرارة عالية وضغط للانصهار في ذرات هيليوم أثقل.

فقدان الكتلة في هذه العملية يجلب إطلاقًا ضخمًا للطاقة. تصبح هذه الطاقة أيضًا مصدرًا لتوهج الشمس المستمر وحرارتها.

chammam


منذ نهاية الحرب العالمية الثانية ، كانت فكرة تقليد الاندماج الحراري للنوى النجمية كمصدر للطاقة على الأرض موجودة دائمًا ، ولكن كيفية تحقيقها أصعب بكثير مما كان يتصور. فمن المكلف العثور على المواد مناسب لتفاعل الاندماج وفهم السلوك الفوضوي للحرارة. في غضون عشر سنوات ، يعد نوع الجهاز الذي يجب أن توضع فيه الشمس الاصطناعية على الأرض سؤالًا كبيرًا أيضًا ، وتوكاماك هي أفضل إجابة وجدها العلماء حتى الآن.

ما هو مفاعل التوكماك؟

أشار Xiang Keqiang ، الخبير في نظرية تقييد البلازما في الاندماج النووي والأستاذ بمعهد البلازما بجامعة Chenggong ، إلى أنه في الأيام الأولى لأبحاث الاندماج النووي ، كان لدى العلماء من مختلف البلدان العديد من الأفكار المختلفة حول أجهزة التقييد ، ولكن هذه كانت كل ذلك بعد أن أصدر الاتحاد السوفيتي بيانات tokmak في عام 1968. بعض التغييرات ، لأن النتائج التي حصلت عليها Tokmak كانت أفضل بنحو 10 مرات من جميع التصاميم في ذلك الوقت ، مما تسبب أيضًا في تخلي البلدان عن التصميم الأصلي بين عشية وضحاها.

في حالة عدم وجود الجاذبية النجمية الداخلية والبيئات الأخرى ، تكون درجة الحرارة المطلوبة لمفاعل الاندماج النووي العملي في المختبر أعلى بكثير من تلك الموجودة في اللب الشمسي. مع الأخذ في الاعتبار الجيل الأول الحالي من وقود الديوتيريوم (D) والتريتيوم (T) على سبيل المثال ، درجة الحرارة المطلوبة هي 150 مليون درجة مئوية ، أي حوالي 10 أضعاف درجة حرارة الشمس الأساسية. بالإضافة إلى درجات الحرارة المرتفعة للغاية ، يجب على العلماء أيضًا محاولة تقييد والحفاظ على استقرار البلازما وخلق بيئة مناسبة لجزيئات البلازما لإنتاج تفاعلات الاندماج النووي.

هذا هو بالضبط ما تمتلكه Tokmak. يتم توصيل الأنبوب الدائري الشكل بنظام الضخ لتشكيل حجرة مفرغة. يتم لف الطبقة الخارجية للأنبوب بدائرة من المغناطيسات فائقة التوصيل. تيار البلازما على شكل حلقة و يولد تيار الملف حبسًا للمجال المغناطيسي ، ولن تفقد جزيئات البلازما الداخلية الطاقة بسبب ملامستها لخط الأنابيب ، وتتم إزالة الخسارة النهائية لتحسين كفاءة الطاقة.

chammam

أوضح Xiang Keqiang أن الغرض الرئيسي من أبحاث الاندماج النووي هو إثبات أن قيمة Q (عامل اكتساب طاقة الاندماج) يمكن أن تكون أكبر من 1 ، أي أن الطاقة الناتجة من تفاعل الاندماج النووي هي أكثر من الطاقة الإضافية للحفاظ على تفاعل الاندماج النووي ، من أجل التأكد من أنه مفيد حقًا يستخدم لتوليد الطاقة.

ومن المثير للاهتمام أن معدل التقدم في أبحاث الاندماج النووي هو في الواقع مشابه جدًا لقانون مور في مجال أشباه الموصلات. سيتضاعف كل عامين تقريبًا ، وكانت النتائج الأخيرة في السنوات الأخيرة قريبة جدًا من الهدف الأصلي Q = 1.

"إذا عدنا من أول تجربة اندماج نووي في عام 1932 ، فإن الناس يمشون لما يقرب من قرن ، ويتخذون خطوة واحدة كل بضع سنوات ، والآن يتعين عليهم أخيرًا تجاوز هدف 1. بمجرد إثبات أن Q يمكن أن يكون أكبر من 1 أو حتى تصل إلى 10. سيكون إنجازًا كافيًا للفوز بجائزة نوبل ".

يحمل المفاعل التجريبي الدولي للاندماج النووي الحراري (ITER) بالقرب من بروفانس في جنوب فرنسا ، والذي يشارك في تعاون العديد من البلدان ، هذا الأمل ويستعد للتجربة. يختلف عن الغرض من محطات الطاقة التقليدية ، فإن هدف ITER ليس إنتاج الطاقة للاستخدام ، ولكن لإثبات أن توليد طاقة الاندماج النووي قد انتقل من البحث التجريبي لفيزياء البلازما إلى المرحلة العملية. في الوقت الحالي ، تم الانتهاء من البناء الأولي لـ ITER ، ومن المتوقع أن يتم إطلاق أول اختبار للبلازما في عام 2025 وسيتم إجراء تجربة اندماج الديوتيريوم والتريتيوم في عام 2035. الهدف النهائي هو استخدام طاقة الإدخال البالغة 50 ميغاواط اللازمة للحفاظ على تشغيل الجهاز لتوليد حوالي 500 ميغاواط من الطاقة ، وللحفاظ على تفاعل الاندماج النووي لمدة 400 ثانية على الأقل ، لإثبات أن Q يمكن أن يكون أكبر من أو يساوي إلى 10 ، وتقديم أدلة علمية لجدوى توليد طاقة الاندماج النووي.

ما هو الفرق بين توليد الطاقة بالاندماج النووي وتوليد الطاقة النووية؟ هل الشمس الاصطناعية آمنة؟

عندما يتعلق الأمر بالطاقة النووية ، قد يفكر الكثير من الناس في توليد الطاقة النووية الحالي لأول مرة ، ولكن يمكن القول إن الطاقة النووية وطاقة الاندماج النووي أمران مختلفان تمامًا. يستخدم توليد الطاقة النووية الحالي تقنية الانشطار النووي. ويعتمد جوهر توليد الطاقة على استخدام العناصر الثقيلة الشبيهة باليورانيوم للانقسام وتشكيل تفاعل متسلسل لإطلاق الطاقة. وعلى الرغم من أنه يمكن أن يوفر كمية كبيرة من الطاقة ، فإنه سينتج أيضًا النفايات النووية التي يبلغ عمر نصفها عشرات الآلاف من السنين ، والتي يمكن تخزينها لفترة طويلة ، كما أن المشكلات والتلوث البيئي هي الأكثر انتقادًا.

في المقابل ، تستخدم توكاماك تقنية الاندماج النووي ، التي تعزز اندماج نواتين خفيفتين لإنتاج الطاقة من خلال تهيئة بيئة مناسبة. خذ الديوتيريوم والتريتيوم المستخدم حاليًا في التفاعل كمثال. يمكن استخلاص الديوتيريوم من مياه البحر. على الرغم من أن التريتيوم ينتج عن طريق الأشعة الكونية وهو نادر جدًا في الطبيعة ، إلا أنه يمكن أيضًا إنتاجه من تفاعل الليثيوم والنيوترونات. النصف - عمر المنتجات المشعة 1200 سنة فقط على الأكثر. ذكر Xiang Keqiang أيضًا أن أحدث الأبحاث الأجنبية أشارت إلى أنه من خلال إعادة استخدام المنتج ، من الناحية المثالية يمكن التخلص منه مثل النفايات المشعة في المستشفى ، ناهيك عن إمكانية العثور على وقود الجيل الثاني والثالث الأكثر ملاءمة في المستقبل. قد يكون النشاط الإشعاعي للنفايات أقل.

شمام
تفاعل الاندماج النووي ، تفاعل الاندماج النووي للديوتيريوم والتريتيوم لإنتاج الهيليوم والنيوترونات ، والتي يتم خلالها إطلاق الطاقة النووية.

من حيث الأمان ، نظرًا لأن تفاعل الاندماج النووي يحتاج إلى وقود مضاف باستمرار ، على عكس الانشطار النووي ، فإنه ينتج تلقائيًا تفاعل متسلسل. بمجرد توقف النظام عن العمل ، سيتوقف تفاعل الاندماج الداخلي على الفور ، ولن يكون هناك قلب فرن الذوبان مثل محطة الطاقة النووية التقليدية. الضرر الناجم عن التسرب الإشعاعي والظروف الأخرى التي لا يمكن السيطرة عليها ، والبناء لا يتطلب مساحة كبيرة من الأرض ، وتصنيع الأجزاء أكثر ملاءمة للبيئة من عملية تصنيع الطاقة الشمسية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك لا توجد انبعاثات كربونية أثناء العملية ويتم إنتاج كمية صغيرة فقط من النفايات المشعة. ويمكن القول أن الاندماج النووي صديق للبيئة نسبيًا ويمكن أن يلبي متطلبات الطاقة. وبالمقارنة مع الطاقة النووية ، يجب أن يكون مصدرًا للطاقة أكثر قبولًا في المجتمع.


أصبح لدى الناس الآن فهم أعمق للانصهار النووي ، وقد أتقنوا العديد من الروابط التي لم تكن واضحة في البداية. ومع ذلك ، لا تزال الأبحاث حول توليد طاقة الاندماج النووي مستمرة. لن تبدأ تجربة ITER للديوتيريوم والتريتيوم حتى عام 2035 ، وتصميم محطة الطاقة لم يبدأ بعد ، وهناك طريق طويل الأمد لنقطعه ، وستستغرق تنمية المواهب عقودًا ، وإذا بدأنا الآن ، فربما سيستمر هذا التناسق. 

روابط ذات علاقة في موقع شمام | Chammam:


author-img
Chammam | شمام

تعليقات

ليست هناك تعليقات
إرسال تعليق
    google-playkhamsatmostaqltradent