المشاريع الضخمة
إيتير: بناء شمس مصغرة على الأرض
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
إيتير، الطريق إلى الاندماج النووي
ITER، اختصار لـ International Thermonuclear Experimental Reactor، والذي يعني أيضًا “الطريق” باللاتينية، هو أكبر جهد عالمي نحو إتقان توليد الطاقة بالاندماج النووي.
يُموَّل إيتير ويُدار من قبل سبعة أطراف: الاتحاد الأوروبي (27 دولة)، الصين، الهند، اليابان، روسيا، كوريا الجنوبية، والولايات المتحدة. كما لديه اتفاقيات تعاون مع أستراليا، كندا، كازاخستان وتايلاند.
كانت المملكة المتحدة جزءًا من البرنامج عندما كانت في الاتحاد الأوروبي وتوقفت عن المشاركة في عام 2023.
المصدر: SciTech Daily
نظريًا، يمكن أن يكون إيتير النموذج الأولي والمظهر التجريبي للاندماج التجاري، مما يفتح أمام البشرية طاقة رخيصة غير محدودة تقريبًا.
هذا سيجعل مهام مثل خضرة الصحارى، مكافحة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، أو أن تصبح حضارة فضائية شبه تافهة.
لذلك، رغم أنه قد يستغرق وقتًا ليؤتي ثماره، فإن الإمكانات هائلة لدرجة أنه قد يُذكر كواحد من أهم المشاريع الضخمة التي تم إنشاؤها على الإطلاق.
الاندماج النووي
طاقة غير محدودة
الاندماج النووي يختلف عن الطاقة النووية الكلاسيكية (الانشطار) في أنه يستخدم عناصر خفيفة جدًا. بدلاً من تقسيم ذرات ثقيلة مثل اليورانيوم، يدمج ذرات خفيفة جدًا، عادةً الهيدروجين.
هذا نظريًا يجعل الاندماج النووي مصدرًا للطاقة غير المحدودة، حيث أن الهيدروجين هو الشكل الأكثر شيوعًا للمادة في الكون.
تنتج هذه العملية كميات هائلة من الطاقة، مما ينتج عنه طاقة أكثر بـ 3-10 مرات من الانشطار النووي ومصدر الطاقة الذي يغذي النجوم.
المصدر: Nature
غرام واحد من مزيج وقود الديوتيريوم-تريتيوم في عملية الاندماج النووي يعادل 11 طنًا من الفحم. يمكن لتلك الكمية تغطية استهلاك الطاقة طوال حياة شخص كامل من خلال زجاجة وقود صغيرة تُحمل باليد.
مزايا الاندماج النووي
ليس فقط أن الاندماج النووي يوفر الكثير من الطاقة، بل لديه بعض الفوائد الرئيسية التي لا يمكن لأي مصدر طاقة آخر أن يدعيها:
- الديوتيريوم وفير جدًا في محيطات الأرض ومياه السطح، لذا فهو عمليًا غير محدود ومتاحة للجميع على الأرض.
- التفاعل النووي لا ينتج نفايات مشعة، بل فقط هيليوم غير ضار كيميائيًا.
- كما أن التفاعل لا ينتج ثاني أكسيد الكربون أو أي منتجات ضارة بيئيًا أخرى.
- نظرًا لأنه لا ينتج يورانيوم مخصب أو بلوتونيوم أو مواد مشعة أخرى، لا يحمل الاندماج النووي خطر انتشار الأسلحة النووية.
- هذا يجعل اعتماد الاندماج النووي تقنية محايدة دون القيود المفروضة على تقنية الانشطار النووي.
- لا خطر من الانصهار أو تفاعل سلسلة غير مسيطر عليه. التفاعل صعب جدًا في الاستدامة بحيث أن أي فشل سيؤدي فورًا إلى اضطراب البلازما وانقطاع التفاعل النووي وإنتاج الطاقة.
- إذا كان مستدامًا ذاتيًا وإيجابيًا من حيث الطاقة، من المتوقع أن يكون تشغيل الاندماج النووي رخيصًا أو أرخص من محطات الطاقة النووية القائمة على الانشطار.
- ستؤدي التقدمات التكنولوجية الإضافية واقتصاديات الحجم من خلال بناء نفس تصميم المفاعل مرارًا وتكرارًا إلى خفض التكاليف مع الوقت.
الاندماج صعب
بالنظر إلى كل ذلك، لماذا لم نتمكن بعد من تزويد الحضارة البشرية بالاندماج النووي؟
حسنًا، الحقيقة هي أن الاندماج النووي صعب التحقيق. نوى ذرات الهيدروجين تحمل شحنة كهربائية موجبة وتتنافر طبيعيًا. لذا قد يكون من الصعب جدًا تقريبها من بعضها البعض للاندماج، مثل مغناطيسين فائقين يتنافران.
في الطبيعة، فقط جاذبية نجم كامل كافية لدفع ذرات الهيدروجين لتقريبها بما يكفي لإحداث الاندماج. حتى شيء كبير مثل المشتري لا يزال “صغيرًا جدًا” لتحقيق ذلك. لذا، جعل ذرات الهيدروجين تتقارب على الأرض أمر صعب جدًا.
مع ذلك، تم إنجازه لأول مرة بواسطة آلة اندماج في الخمسينيات. أظهرت هذه الآلات جدوى إنشاء الاندماج لكنها فشلت في إرجاع طاقة كافية مقارنةً بالطاقة المستخدمة لتشغيلها.
(تقنيًا، تم تحقيق الاندماج النووي على نطاق واسع في عام 1952 مع أول قنبلة حرارية نووية، لكن هذه التقنية بالكاد تُعد صالحة لإنشاء إمداد طاقة آمن.)
مشكلة أخرى مع الاندماج هي أن بلازما الاندماج النووي شديدة الحرارة، عادةً فوق 100 مليون درجة مئوية. لذا يجب احتواؤها تمامًا، وإلا ستذوب المفاعل.
بسبب كل هذه المشكلات التي تحتاج إلى حل، كان الاندماج النووي مجالًا بطيئ التطور، مع التعليق الساخر، “الاندماج دائمًا 30 سنة في المستقبل“.
جعل الاندماج يحدث على الأرض
لقد تمكن العلماء من الاندماج النووي في مفاعلات تجريبية لسنوات عديدة. يُستخدم تصميمان رئيسيان:
- يعتمد أحدهما على الليزر، يركز كمية هائلة من الطاقة على حبة هيدروجين صغيرة لتشغيل الاندماج.
- الآخر يستخدم آلة على شكل دونات تُسمى توكاماك ومغناطيسات فائقة القوة لاحتواء وضغط الهيدروجين إلى بلازما ذات إشعال ذاتي.
المشكلة مع الاندماج هي أن إنشاء الظروف المناسبة بدرجات حرارة تصل إلى عشرات الملايين من الدرجة يستهلك طاقة هائلة. لذا حتى إذا استطعنا تحقيق ذلك، فإن تفاعل الاندماج عادةً لا ينتج طاقة كافية ويصبح مستهلكًا صافيًا للطاقة.
البلازما غير مستقرة أيضًا، لذا من الصعب الحفاظ على تفاعل الاندماج لأكثر من بضع ثوانٍ.
بُني أول توكاماك في عام 1958، ويُعتبر التصميم الأكثر احتمالًا لاستمرار الاندماج لعدة دقائق، أو مثاليًا لساعات، وإنتاج عوائد طاقة إيجابية.
المصدر: DOE
إيتير هو تصميم توكاماك وسيكون أكبر مفاعل اندماج نووي تم إنشاؤه على الإطلاق، بحجم بلازما أكبر بـ 10 أضعاف من أكبر مفاعل حتى الآن (JT-60SA في اليابان) بمساحة 830 مترًا مكعبًا (29,000 قدم مكعب).
المصدر: ITER
جدول زمني لإيتير
إيتير هو الوريث لمفاعل التوكاماك الدولي، أو INTOR، وهو تعاون بين الغرب واليابان والاتحاد السوفيتي بدأ في عام 1978.
استمر التعاون حتى في ذروة الحرب الباردة. تم اتخاذ الهدف الأول في عام 1992، واكتملت أول أنشطة التصميم الهندسي (EDA) في عام 1998، مع تصميم تم التحقق منه في عام 2001.
أدى نقاش حاد حول التصميم النهائي، أي دولة ستمول ماذا، وأين يجب بناء المفاعل، إلى تأخير المشروع لفترة، حتى تم اختيار موقع كاداراش في فرنسا في عام 2005.
المصدر: Wikipedia
في تلك الفترة، انضمت الصين وكوريا الجنوبية إلى المشروع في عام 2003 والهند في عام 2005. بدأ العمل الإنشائي الأولي في عام 2007.
بدأ تجميع الآلة في عام 2020، مع تركيب قاعدة الكريوستات التي تزن 1,250 طن في مايو 2020. انتهى العمل المدني (البناء) للموقع في عام 2023.
من المتوقع إغلاق الكريوستات بحلول عام 2033. من المتوقع تحقيق الطاقة المغناطيسية الكاملة بحلول عام 2036، وبدء مرحلة تشغيل الديوتيريوم-تريتيوم في عام 2039.
ميزانية إيتير
كان الميزانية الأولية لإيتير تُقدَّر بـ “فقط” 6 مليارات يورو لتكاليف البناء، ولكن كما يحدث غالبًا مع المشاريع العلمية الضخمة، ارتفعت إلى تقدير حالي قدره $25.2 مليار، بينما تقدير آخر من وزارة الطاقة الأمريكية وضعه عند $65 مليار، وهو ما نفى إيتير بشدة.
حتى الآن، أنتج المشروع 34,000 “سنة عمل” وسينتج 74,000 سنة عمل أخرى قبل إكمال البناء.
أهداف إيتير
كلما كان حجرة البلازما أكبر، زادت احتمالية استقرارها بما يكفي لإنتاج عوائد طاقة إيجابية.
ولكن بالطبع، كلما زاد حجمها، زادت تكلفتها وتعقيدها.
الهدف المعلن لإيتير هو تحقيق إنتاج طاقة حرارية أكبر بـ 10 أضعاف من الطاقة الحرارية المدخلة. يجب أن تستمر نبضة الاندماج حتى 8 دقائق.
مجتمعةً، هذا يعني إنشاء 500 ميجاواط من الحرارة في 400-6000 ثانية فقط. يجب أن تصل إلى 150 مليون درجة مئوية، أي 10 أضعاف درجة الحرارة في نواة الشمس.
لتحقيق هذه النتائج، سيحتاج إيتير إلى ما يُسمى “البلازما المشتعلة”، حيث يأتي أكثر من نصف الطاقة التي تتلقاها البلازما من تفاعلات الاندماج (بدلاً من التحفيز الخارجي). البلازما المشتعلة ضرورية لأي محطة طاقة تجارية تستخدم الاندماج النووي وتكون إيجابية الطاقة.
لن يتم تحويل توليد الطاقة في إيتير إلى كهرباء، لأنه مجرد مظهر توضيحي تقني، وتحويل هذه الحرارة إلى طاقة هو تقنية معروفة تُستخدم بالفعل بانتظام في محطات الطاقة النووية القائمة على الانشطار باستخدام اليورانيوم.
هدف آخر للمفاعل هو اختبار تقنيات رئيسية لا تزال غير مثبتة في ظروف واقعية، مثل المغناطيسات فائقة التوصيل، التعامل عن بُعد (الصيانة بالروبوت)، الحماية من النيوترونات، تحويل الحرارة، ومفهوم توليد التريتيوم (انظر أدناه).
مفاعلات الاندماج التجريبية (DEMO)
سيتبع إيتير فئة مفاعلات DEMO، مع إعادة استخدام تصميم إيتير (مع تحسين محتمل من التغذية الراجعة التجريبية)، وستشكل هذه الجيل الأول من محطات الطاقة الاندماجية التجارية.
من المتوقع أن تنتج مفاعلات DEMO من 300 إلى 500 ميجاواط من الكهرباء الصافية لتوزيعها على الشبكة.
من بين المشاريع التجريبية الكبرى:
- الصين: المفاعل الصيني لاختبار هندسة الاندماج (CFETR) تم تصميمه في 2020، ومن المتوقع بناؤه بحلول 2040.
- أوروبا: محطة DEMO من المقرر بناؤها بحلول 2050. سيتprecede هذا المشروع بناء مرفق مصدر نيوترون حجمي قائم على البلازما (VNS) لاختبار التقنيات المconsidered لـ DEMO.
- اليابان: JA-DEMO من المتوقع إكماله في الأربعينيات-الخمسينيات من القرن الحالي، سيسعى لتوليد طاقة مستقرة تتجاوز عدة مئات من ميجاواط وإنتاج اندماج يصل إلى 1500 ميجاواط أو أكثر.
- كوريا الجنوبية: K-DEMO سيُبنى بعد 2050 مع سابقة Virtual DEMO (V-DEMO) تعتمد على الحوسبة الفائقة، الذكاء الاصطناعي، وتكنولوجيا التوأم الرقمي.
- روسيا: DEMO-RF من المتوقع بناؤه بحلول 2055. كما يُنظر في مرفق هجين للاندماج-الانشطار.
- الهند: ستركز البلاد أولاً على محطة تجريبية للاندماج بقدرة 200–300 ميجاواط قبل بناء مفاعل DEMO.
- الولايات المتحدة: لا تزال وزارة الطاقة الأمريكية تدرس الخطوات التالية، بما في ذلك الشراكة مع شركات خاصة للخطوات بعد إيتير.
توليد التريتيوم
كمشروع على حافة العلم، هناك العديد من المفاهيم التي تحتاج إلى إثبات تجريبي.
أحد الجوانب الحرجة هو إنتاج التريتيوم، حيث يعتمد تصميم إيتير على اندماج الديوتيريوم والتريتيوم (كلاهما نظائر الهيدروجين).
المصدر: Climate & Hope
سيكون الديوتيريوم-ديوتيريوم مثاليًا، حيث إن الديوتيريوم عنصر طبيعي، لكن ذلك سيجعل الاندماج الصناعي أصعب بسبب الحاجة إلى درجات حرارة أعلى.
المشكلة هي أن التريتيوم لا يوجد في الطبيعة ويجب إنتاجه صناعيًا في محطات الطاقة النووية (20 كغ سنويًا عالميًا). لكن إيتير سيستهلك كل إنتاج التريتيوم على الأرض.
على أي حال، المفاعلات الاندماجية المستقبلية لن يكون لديها ما يكفي من التريتيوم لإنتاج الطاقة، حيث سيتطلب كل مفاعل اندماج من 100 إلى 200 كغ سنويًا.
لذلك، يجب إنتاج التريتيوم مباشرة داخل المفاعل. هذه هي مهمة “بطانة توليد التريتيوم”.
هذه الغطاء بمساحة 600 م² على جدران المفاعل، المحتوي على الليثيوم، له مهمتان: توليد الطاقة عند تعرضه للنيوترونات (القاعدة لإنتاج الكهرباء المستقبلية) وإنتاج التريتيوم من خلال تحلل ذرات الليثيوم.
المصدر: C&EN
يجب الإشارة إلى أن العناصر الوسيطة مثل البيريليوم تضمن “إعادة توليد” تريتيوم واحد على الأقل لكل تفاعل اندماج نووي، من خلال مضاعفة عدد النيوترونات.
إجمالًا، سيتم اختبار 6 أنظمة مختلفة لتوليد التريتيوم في إيتير لتحديد التركيب المادي الأمثل، أنظمة التبريد، الليثيوم السائل مقابل الصلب، طريقة استخراج الليثيوم، إلخ.
تصميم إيتير
المبنى نفسه
بينما الجزء المثير للاهتمام بخصوص هندسة إيتير يكمن في التقنية المتقدمة المستخدمة للاندماج النووي، فإن المبنى نفسه ضخم ويحتوي ليس فقط على عناصر عالية التقنية بل أيضًا جميع الهياكل الداعمة، إمدادات الطاقة، أنظمة التبريد، أنظمة الصيانة، إلخ.
المصدر: ITER
مفاعل إيتير نفسه ضخم أيضًا، يزن 23,000 طن، أي 3 أضعاف وزن برج إيفل. إجمالًا، سيستقر 400,000 طن على قاعدة الأسفل السفلية لمجمع التوكاماك، أو أكثر من وزن مبنى إمباير ستيت في نيويورك.
المصدر: ITER
للتعامل مع كل ذلك، استُخدم حوالي 120,000 متر مكعب من الخرسانة خلال مرحلة الأعمال المدنية لبناء مجمع التوكاماك، مع بناء مصنع خرسانة كبير مباشرة في الموقع لإنتاج مجموعة واسعة من صيغ الخرسانة، كل منها مُكيف لمتطلبات مباني وإجراءات إيتير.
كما يُبنى المبنى باستخدام عوازل ضد الزلازل، ويحميه هيكل خرساني مسلح مصنف نوويًا.
اللوجستيات والبنية التحتية
قضية “أساسية” أخرى في مشروع إيتير هي لوجستيات نقل جميع المكونات الكبيرة المصنوعة في معاهد بحثية متخصصة حول العالم إلى الموقع.
على سبيل المثال، كل من 18 ملفًا على شكل حرف D للمجال المغناطيسي التوريدي لتوكاماك إيتير يزن 310 أطنان، وأثقل العناصر، بما في ذلك مركبة النقل، تزن حتى 900 طن. لذا يجب شحنها عن طريق البحر وليس الجو.
ثم تُنقل على طريق معدّل بطول 104 كلم (64 ميل)، حيث أن بعض العناصر قد يصل طولها إلى 33 مترًا (108 أقدام).
تطلب التركيب أيضًا تمديد خط طاقة بجهد 400 كيلوفولت ومرافق واسعة للمكاتب، الورش، تخزين المعدات، والراحة.
المصدر: ITER
أدى البناء نفسه، الذي غالبًا ما يتطلب التكيف مع مساحات ضيقة، إلى تصميم أكثر من 100 جهاز مخصص لتجميع آلات ومباني إيتير.
المصدر: ITER
تجميع التوكاماك، مع أكثر من 1,000,000 مكون، كان مشروعًا بحد ذاته.
المغناطيسات فائقة التوصيل
في قلب آلات إيتير، ستستخدم المغناطيسات خيوطًا فائقة التوصيل من النيوبيم-قصد (Nb3Sn). إجمالًا، سيحتاج إلى 100,000 كيلومتر (62,000 ميل) من هذه الخيوط، وهو ما يكفي للالتفاف حول خط استواء الأرض مرتين.
المصدر: ITER
تطلب ذلك جهدًا صناعيًا هائلًا. قبل توسيع إيتير، كان الإنتاج العالمي لخيوط النيوبيم-قصد 15 طنًا/سنة فقط. قامت الصين، أوروبا، اليابان، كوريا، روسيا، والولايات المتحدة بزيادة الإنتاج إلى 150 طنًا/سنة.
محطات التبريد وبرج التبريد
المغناطيسات فائقة التوصيل تكون فائقة التوصيل (بدون مقاومة كهربائية) فقط عندما تكون شديدة البرودة. إنها باردة جدًا بحيث لا تتجاوز 4.5 درجة مئوية فوق الصفر المطلق.
لذلك، تحتاج إلى محطة التبريد، وهو منشأة بحجم ملعب كرة قدم تخزن الهيليوم والنيتروجين لتبريدها وتحويل هذه الغازات إلى سوائل شديدة البرودة.
المصدر: ITER
يُستخدم 50 طنًا/يوم من النيتروجين السائل كمبرد أولي لمصنع الهيليوم السائل، ويُستخدم الهيليوم السائل لتبريد المغناطيسات. سيُدوَّر ما يقرب من 25 طنًا من الهيليوم السائل عند درجة -269 °C خلال تشغيل إيتير.
بينما يحتاج المغناطيس إلى برودة شديدة، سيولد الاندماج النووي حمولة حرارية قصوى تبلغ 1150 ميجاواط، والتي يجب إخلاؤها. هذه مهمة برج التبريد.
يُحقن مواد كيميائية لتقليل تآكل الأنابيب والحفاظ على درجة الحموضة المطلوبة للمياه. نظام توليد الأوزون يحافظ على حقن مستمر للأوزون، الذي يستهلك المواد العضوية ويمنع نمو البكتيريا.
مباني تحويل طاقة المغناطيس
نظام آخر يدعم المغناطيسات هو تحويل الطاقة، حيث يحول التيار المتردد من الشبكة إلى تيار مستمر يُستخدم بواسطة المغناطيسات فائقة التوصيل.
نظرًا لشدة التيار المستخدمة، لا يمكن استخدام الكابلات التقليدية لنقل الطاقة إلى المغناطيسات.
بدلاً من ذلك، تُستخدم قضبان ألمنيوم مُغطاة بالفولاذ تُسمى “حافلات الطاقة”—مُبرَّدة بنشاط عبر تدفق مستمر من الماء المضغوط. هي أساسًا أسلاك طاقة لكنها أسمك من سكة القطار.
المصدر: ITER
إجمالًا، ستمر 5 كلم (3.1 ميل) من الحافلات الثنائية القطب عبر مجمع إيتير.
حقن الحزمة النيوترونية
بمجرد تشغيل إمداد الطاقة والمغناطيسات، يحتاج إيتير إلى حقن الديوتيريوم الذي سيُشعل تفاعل الاندماج.
ستستخدم الحزمة التيار الكهربائي لتسريع الجسيمات إلى سرعات عالية جدًا، وتُدخل 33 ميجاواط من الطاقة المطلوبة من إجمالي 50 ميجاواط. ثم “تحيدها”، مما يسمح لها بالمرور عبر المجال المغناطيسي ونقل طاقتها إلى البلازما.
ستستخدم أكثر من 1 ميجاواط من جهد التيار المستمر، وهو مقدار استثنائي جدًا. سيتطلب ذلك مكونات مُصمَّمة خصيصًا، تتجاوز “ما هو متاح حاليًا”، وتُركب في مبنى مساحته 11,700 م² (126,000 قدم مربع).
المصدر: ITER
نظرًا لأهمية هذا المكوّن، تم بناء مرفق اختبار الحزمة النيوترونية (NBTF) في بادوفا، إيطاليا. سيساعد ذلك على إزالة بعض العقبات التقنية، على سبيل المثال أن حزمة الجسيمات المستخدمة في إيتير أسمك بكثير من التجارب السابقة للاندماج النووي.
قد يكون تحييد الأيونات على هذا النطاق صعبًا أيضًا، وستحتاج النتائج العملية إلى اختبار قبل تركيبها في إيتير.
المصدر: ITER
تسخين السيكلوترون
المصادر الأخرى للحرارة المستهدفة للبلازما هي أنظمة تسخين السيكلوترون للإلكترونات والأيونات. وتشمل ذلك تسخين الرنين السيكلوتريوني للإلكترونات (ECRH) وتسخين الرنين السيكلوتريوني للأيونات (ICRH).
تعتمد على موجات كهرومغناطيسية عالية التردد لخلق تأثير رنيني على الجسيمات في البلازما، تنقل الطاقة/الحرارة عن بُعد إلى قلب المفاعل. تجعل ECRH الإلكترونات تتردد عند تردد 170 جيجاهرتز، بينما تجعل ICRH الأيونات في البلازما تتردد عند تردد 40-55 جيجاهرتز.
منافسو إيتير
إيتير مشروع ضخم لدرجة أن العديد من العلماء المشاركين في تصميمه المبكر ربما لن يكونوا موجودين لرؤيته يعمل.
يمكن أن تكون هذه الطموحات أيضًا قيدًا على المشروع. فهو يعتمد في الغالب على تصميم تكنولوجيا الاندماج من أواخر التسعينيات وأوائل الألفينات، مع نقص في الافتراضات واختيار التكنولوجيا.
ذلك لأن مفاهيم اندماج جديدة ظهرت منذ ذلك الحين، وتستكشف عدة شركات خاصة طرقًا لجعل الاندماج النووي حقيقةً بآلات أصغر بكثير.
وقد أدى ذلك حتى إلى أن بعض النقاد وصفوا إيتير بأنه “قديم”. كما وُصف الطابع الدولي لإيتير، الذي يؤدي إلى بعض البيروقراطية والسياسة التي تتدخل في العلم، كإحدى المشكلات.
ناقشنا العديد من هذه الشركات الاندماجية (معظمها خاصة)، مثل General Fusion (GFUZ ) ، TAE Technologies، Helion، وLockheed Martin Corporation (LMT ) في مقالتنا “الاندماج النووي – الحل النهائي للطاقة النظيفة في الأفق”، التي تناقش أيضًا بدائل لتصاميم التوكاماك لتحقيق الاندماج النووي.
من بين الاختراقات التقنية المحتملة من هذه الشركات التي لن تكون موجودة في تصميم إيتير يمكن ذكرها:
- تقنية الاندماج المستهدف بالمغناطيس (MTF).
- الطباعة ثلاثية الأبعاد لمكونات المفاعل.
- مدفع البلازما، ربما أكثر لتوجيه الاندماج في الفضاء من إنتاج الطاقة.
- التقاط الكهرباء مباشرة من البلازما، باستخدام قانون فاراداي لتوليد التيار بدلاً من جمع الحرارة.
في ديسمبر 2024، أعلن Commonwealth Fusion Systems (CFS) أنه يهدف إلى أن يولد مفاعل ARC الخاص به 400 ميجاواط لشبكة الطاقة في فرجينيا، وهو ما يكفي لتزويد 150,000 منزل بالطاقة، مع بدء التشغيل في أوائل الثلاثينيات (تستخدم CFS مغناطيسات فائقة التوصيل ذات درجة حرارة عالية).
تقنيات أخرى قد تساعد أيضًا. أحدها هو الذكاء الاصطناعي، الذي قد يُستخدم لاكتشاف وتصحيح عدم استقرار البلازما في الوقت الحقيقي.
آخر هو المواد فائقة التوصيل في درجة حرارة الغرفة، التي أصبحت الآن أقرب من أي وقت مضى. سيُغيّر ذلك استهلاك الطاقة لمفاعل الاندماج جذريًا، من خلال جعل مغناطيساته أكثر كفاءة وموثوقية.
الخلاصة
قد يكون إيتير أحد أهم المساعي التي قامت بها البشرية على الإطلاق، على نفس المستوى أو ربما أكثر أهمية من برنامج أبولو.
وبينما من الممكن أن تحقق المبادرات الخاصة الاندماج التجاري قبل إيتير، فإن ذلك بعيد عن اليقين أيضًا.
إذا كان الاندماج النووي تقنية تتطلب مفاعلات ضخمة لتكون إيجابية الطاقة وقابلة اقتصاديًا، فمن المرجح أن الجهد الدولي مثل إيتير هو الوحيد القادر على تحقيق ذلك.
حتى إذا فشل، سيتوفر قاعدة صناعية وتدريب للكوادر العلمية اللازمة لاكتشاف مفتاح الاندماج النووي من خلال خيارات تصميم أخرى. لذا لا يمكن اعتباره هدرًا؛ خاصةً عند التفكير في الأثر الذي ستحققه طاقة الاندماج النووي على البشرية.
في المستقبل، يمكننا توقع تحسين تصميم شبيه بإيتير باستخدام تقنيات جديدة، بما في ذلك الذكاء الاصطناعي، المواد فائقة التوصيل في درجة حرارة الغرفة، التقاط الكهرباء مباشرة، إلخ.
مع ذلك، سيستغرق الأمر أكثر من عقد آخر قبل أن يبدأ إيتير تجاربه، مما يجعله أحد أكثر المشاريع العلمية المنتظرة والمترقبة في هذا الألفية.
شركة مرتبطة بإيتير
ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة
MHVYF مخطط السعر
العديد من المكونات المصنوعة لإيتير فريدة من نوعها صممتها معاهد البحث النووي. لكن العديد من الآخرين صُنعت بواسطة رواد الصناعة في الدول المشاركة، مما جلب خبراتهم في التصنيع والهندسة إلى المشروع العلمي الضخم.
مساهم مهم هو ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة.
تعود تاريخ الشركة إلى عام 1884 في بناء السفن. لاحقًا بدأت في تصنيع الآلات الثقيلة، الطائرات، القطارات، والسيارات.
في عام 1995، تم دمج ميتسوبيشي للطاقة الذرية في المجموعة، وقد بنت 24 مفاعلًا في اليابان.
اليوم، المصدر الرئيسي لإيرادات الشركة هو أنظمة الطاقة (النووية، الغازية، وأنظمة البخار) واللوجستيات والحرارة (التكييف، المحركات، الشاحنات). هي الأولى عالميًا في توربينات الغاز وأنظمة التقاط ثاني أكسيد الكربون. توظف أكثر من 77,000 شخص في 300 موقع حول العالم.
المصدر: Mitsubishi Heavy Industry
ساهمت ميتسوبيشي في العديد من المكونات الأساسية لإيتير، بما في ذلك ملف المجال المغناطيسي التوريدي (المغناطيس)، المبدد (احتجاز البلازما)، ومكونات تدفق الحرارة العالية، بما في ذلك نظام تسخين البلازما.
المصدر: Mitsubishi Heavy Industry
إلى جانب إيتير، تنوي الشركة الاستفادة من إعادة تشغيل الصناعة النووية في اليابان، وتزايد عدد المشاريع النووية عالميًا. كما تخطط الشركة لتطوير تكنولوجيا المفاعلات الصغيرة (SMR) الخاصة بها، بالإضافة إلى مفاعل سريع (يحرق النفايات النووية) وتقنيات مفاعلات الغاز ذات درجة حرارة عالية.
من المتوقع أن تستفيد ميزانيات الدفاع المتزايدة أيضًا قطاعات الطيران وبناء السفن في الشركة.
في مجال التكنولوجيا المستقبلية، تعمل ميتسوبيشي على إنتاج الهيدروجين الأخضر والأمونيا الخضراء، بما في ذلك أول مشروع لتزويد السفن بالأمونيا في سنغافورة لتشغيل السفن وتوربينات الغاز بالأمونيا بدلاً من الوقود والغاز الطبيعي.
يمكن أن يكون التقاط الكربون أيضًا نشاطًا أخضر متناميًا، بالإضافة إلى تبريد عالي الكفاءة لمراكز البيانات.
المصدر: Mitsubishi Heavy Industry
بشكل عام، ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة رائدة في العديد من التقنيات الرئيسية للمستقبل، خاصةً في مجال التبريد، إنتاج الطاقة (الغاز والنووي)، وبناء السفن، كما يتضح من اختيارها لبناء العديد من أهم مكونات إيتير.
