اختراق Proxima Fusion يقرب الاندماج النووي التجاري

إن خفض انبعاثات الكربون في قطاع الطاقة أمر حاسم لمواجهة تحدي تغير المناخ. وتزداد الحاجة إلى مصادر طاقة خالية من الكربون بسبب صعود تقنيات جديدة مثل الذكاء الاصطناعي (AI)، الذي يستهلك الكثير من الطاقة.

إلى جانب الكهرباء النظيفة، هناك أيضًا طلب متزايد على الطاقة لتوليد حرارة خالية من الكربون، وتحلية المياه، وإزالة الكربون مباشرة من الغلاف الجوي.

في حين أن مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والرياح والطاقة الحرارية الأرضية تكتسب زخماً، هناك خيار أقوى يقدم موثوقية عالية، وسعة كبيرة، وثباتًا مع بصمة كربونية منخفضة نسبيًا.

ذلك المصدر القوي للطاقة الخالية من الكربون هو محطات طاقة الاندماج، التي تهدف إلى تلبية جزء كبير من طلبات الطاقة النظيفة المستقبلية للعالم.

قوة الاندماج هي الطريق لتسريع خفض الانبعاثات

يُعد الاندماج من أكثر مصادر الطاقة صديقة للبيئة لأنه لا ينتج انبعاثات ضارة في الغلاف الجوي. وهذا يعني أن الاندماج لا يساهم في انبعاثات الغازات الدفيئة (GHG) وبالتالي لا يساهم في الاحتباس الحراري.

في الوقت نفسه، تشير التقديرات إلى أن تكلفة طاقة الاندماج ستكون تنافسية حتى في مراحلها التقنية المبكرة نسبيًا. وتستنتج الدراسات أن تكاليف القدرة لمحطات الاندماج المستقبلية تتراوح بين 1–10 دولارات لكل واط، مما يؤدي إلى تقديرات تكلفة طاقة الاندماج بين 20–100 دولار لكل ميغاواط ساعة.

تجمع عملية الاندماج عنصرين خفيفين لتكوين نواة أثقل مع إطلاق طاقة هائلة. وتحدث التفاعلات في حالة مادة تُسمى البلازما، وهي غاز ساخن ومشحون يتكون من أيونات موجبة وإلكترونات حرة الحركة ذات خصائص فريدة.

هذا يختلف عن الانشطار، حيث يتم تقسيم عنصر ثقيل إلى شظايا. بالنسبة للوقود، يستخدم الاندماج مصادر مثل الهيدروجين والليثيوم، التي تتوفر بوفرة وسهولة.

الآن، مفاعل الاندماج هو جهاز يستخدم الاندماج النووي لتوليد الكهرباء. تُعد مفاعل إيتير توكاماك أكبر وأقوى مفاعل اندماج في العالم.

إيتير هو مشروع دولي للبحث والهندسة في مجال الاندماج النووي يضم الصين والاتحاد الأوروبي والهند واليابان وكوريا وروسيا والولايات المتحدة، ويهدف إلى إنتاج الطاقة عبر عملية اندماج مشابهة لتلك التي تحدث في شمسنا والنجوم.

إن تكرار هذا الاندماج النووي على نطاق صناعي على الأرض يمكن أن يوفر طاقة نظيفة وآمنة وميسورة التكلفة بلا حدود تقريبًا. وبالتالي، تُبذل جهود مستمرة لإعادة خلقه واستغلال الطاقة الناتجة منه.

انقر هنا لتعرف ما يجعل الاندماج النووي الحل النهائي للطاقة النظيفة.

تقديم طاقة اندماج تجارية قابلة للتطبيق

لقد مرت عدة عقود منذ أن فهم العلماء لأول مرة نظرية الاندماج النووي. ومنذ ذلك الحين، تعمل المشاريع الضخمة على سد الفجوة نحو بناء محطة طاقة اندماج باستخدام أساليب الحجز المغناطيسي.

ويشمل ذلك برنامج STEP لتوكمك الكروي في المملكة المتحدة، ومفاعل SPARC في الولايات المتحدة، وCFETR في الصين، بالإضافة إلى مفاعل إيتير توكاماك.

في حين يُنظر إلى التوكمكات على أنها المسار الأكثر وعدًا نحو محطة طاقة اندماج، فإنها تواجه تحديات بسبب تعرضها لانقطاعات البلازما. وهذا يشكل عائقًا كبيرًا أمام التشغيل التجاري القابل للتطبيق. وبالتالي، تُجرى أبحاث لحل هذه المشكلة عبر أساليب التنبؤ والتخفيف. ومع ذلك، لم تُظهر أي تجارب عملية حتى الآن جدوى محطة طاقة.

تُظهر ورقة بحثية من شركة Proxima Fusion الناشئة الألمانية أول ستيلاريتر شبه إيزوديناميكي (QI) مع خسائر منخفضة للجسيمات السريعة. ويُعتقد أن تصميم مفاعل طاقة الاندماج يقدم أسرع طريق للوصول إلى طاقة اندماج تجارية قابلة للتطبيق.

المسمى Stellaris، صُمم “للتشغيل في وضع مستمر وأن يكون مستقرًا بطبيعته”، وفقًا لما صرح به المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Proxima، فرانشيسكو سيورتيونو. “لم يُظهر أي تصميم آخر لمحطة طاقة اندماج القدرة على ذلك بعد.”

في حين أن الستيلاريترات تشبه التوكمكات من حيث خصائص احتجاز الطاقة المتقاربة، فإن تصميمها يتجنب اضطرابات البلازما التي تُسببها التيارات. هذه الستيلاريترات التي لا تحتوي على تيار طوروي صافي في البلازما لديها القدرة على العمل في حالة ثابتة. وهذا يعني أنها تقلل بطبيعتها من إجهاد المكونات الحراري والميكانيكي وتلغي الحاجة إلى نظام دفع التيار البلازمي المكلف.

لذلك، تتمتع الستيلاريترات بعدة مزايا مقارنةً بالتوكمكات، مثل كونها أكثر استقرارًا وتحتاج إلى طاقة أقل للتشغيل. كما أن عدم وجود حد كثافة شبيه بحد جرينوالد في الستيلاريترات يعني أنها يمكن أن تعمل بكثافات أعلى بشكل ملحوظ، وهو ما يُفيد بسبب مقياس طاقة الاندماج الإيجابي مع كثافة الوقود.

الستيلاريتر QI يُظهر واعدة خاصة لتطبيقات المفاعلات بسبب تقليل التيارات الذاتية المولدة بطبيعته. من بين خيارات الستيلاريتر التي تم التحقيق فيها، يُعد الستيلاريتر المعياري منخفض القصبة QI هو الأعلى جاهزية تكنولوجية، والذي يُستكشف في أكبر ستيلاريتر في العالم، وهو Wendelstein 7-X. وهو نتاج تمويل يزيد عن 1.3 مليار يورو من الحكومة الفدرالية الألمانية والاتحاد الأوروبي.

بدأ تشغيل W7-X قبل عقد من الزمن، لكنه وصل إلى مواصفاته التصميمية الكاملة قبل بضع سنوات فقط. وقد حققت تجارب W7-X الآن تقليل النقل النيوكلاسيكي إلى مستوى يصبح فيه الاضطراب هو العامل الرئيسي لنقل الحرارة في البلازما.

هذا يعني أن الستيلاريترات المُحسّنة يمكن الآن تصميمها لتحقيق مستويات نقل نيوكلاسيكي مشابهة لتلك الخاصة بالتوكمكات. وبالتالي، تُقيد الستيلاريترات المُحسّنة أساسًا بنفس القيود الفيزيائية التي تواجه التوكمكات، مع الحفاظ على استقرار الستيلاريترات الضروري.

مع ذلك، بينما يُطوّر Wendelstein 7-X لأغراض البحث ويقع في معهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما (IPP) في ألمانيا، قد يزوّد Stellaris الشبكة الكهربائية يومًا ما.

“إن معهد ماكس بلانك هو رائد في تحسين الستيلاريتر. في السنوات الأخيرة، تمكنا من تصميم ستيلاريترات تُتوقع خصائصها الفيزيائية أن توفر أداءً غير مسبوق. لا يزال هناك العديد من التحديات التكنولوجية والهندسية، وهي مشاكل تم معالجتها بشجاعة من قبل Proxima Fusion بالتعاون مع IPP في هذه الدراسة الأولى من نوعها،” قال البروفيسور الدكتور بير هيلاندر، رئيس قسم نظرية الستيلاريتر في معهد ماكس بلانك. “هذا عمل مهم وضروري على الطريق نحو محطة طاقة اندماج، نأمل أن نسرّعه من خلال هذا التعاون.”

سيُجسد التصميم من خلال أول نموذج تجريبي لشركة Proxima، والذي من المتوقع أن يُستكمل خلال ست سنوات. سيكون نموذج الستيلاريتر التجريبي Alpha هو أول جهاز اندماج يُظهر إنتاج طاقة صافية في حالة ثابتة.

سيُؤسس ذلك لبدء تشغيل أول مفاعل اندماج بقدرة 1 جيجاواط للشركة، والتي تأمل في تشغيله في أحد أوقات عقد الثلاثينات.

الاستفادة من الذكاء الاصطناعي لمواجهة أكبر تحدٍ

انطلقت Proxima من معهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما، وقد جمعت شركة Proxima التي تتخذ من ميونخ مقرًا لها 20 مليون يورو من التمويل الصيف الماضي لبناء الجيل الأول من محطات طاقة الاندماج القائمة على ستيلاريترات QI مع موصلات فائقة التوصيل ذات درجة حرارة عالية وتحويل الاندماج إلى عمل تجاري قابل للتطبيق.

قادت جولة التمويل الأولية المتجاوزة للطلب شركة رأس المال المخاطر السويسرية Redalpine، بمشاركة من صندوق DeepTech & Climate Fonds المدعوم من الحكومة الألمانية، وصندوق Bayern Kapital المدعوم من حكومة بافاريا، ومؤسسة ماكس بلانك.

كما ضاعف المستثمرون الحاليون، بما في ذلك Tomorrow Fund وWilbe وHigh-Tech Gründerfonds وUVC Partners وPlural، استثماراتهم في مرحلة ما قبل البذرة.

تركّز Proxima Fusion، كما أوضحنا، على ستيلاريترات QI، التي تقول إنها تحمل وعدًا بمصدر طاقة آمن وخالٍ من الكربون ولا نهائي تقريبًا. الستيلاريتر هو حلقة من المغناطيسات على شكل حلقة دائرية (دونات). تُوضع هذه المغناطيسات بدقة ويمكنها احتواء البلازما.

في ذلك الوقت، أشارت الشركة إلى أن نتائج تحسين الستيلاريتر قد غيرت مجال الاندماج النووي، مما مكنه من معالجة التحديات من خلال نهج يركز على الهندسة والمحاكاة ويستفيد من الحوسبة المتقدمة.

التقدم في قوة الحوسبة هو ما يتيح لشركة Proxima Fusion مواجهة أكبر تحدٍ في الستيلاريترات — تعقيد تصميمها وبنائها. كان هذا التعقيد هو السبب الذي دفع العلماء لاختيار التوكمك في الستينات.

مع ذلك، تساعد حواسيب الذكاء الاصطناعي الفائقة الآن فريق Proxima، الذي يضم مهندسين من Google وSpaceX (SPCX ) وTesla (TSLA ) وMIT وMcLaren Formula‑1، في بناء تصميم مفاعل الاندماج الخاص بهم.

يتيح الذكاء الاصطناعي للشركة تكرار تصاميم مفاعل الاندماج الأفضل بسرعة استنادًا إلى معايير رئيسية مثل التكلفة والكفاءة وتوافر المواد. وهذا يلغي الحاجة إلى بناء نماذج أولية متعددة، مما يمكّن Proxima من بدء بناء نموذج تجريبي فعال على الفور. وفقًا لسيورتيونو:

“فهم الهندسة المعقدة وعواقبها هو كل شيء في الستيلاريترات. يساعد الذكاء الاصطناعي Proxima على اكتشاف الأنماط التي تؤدي إلى تصاميم أبسط وأسرع وأرخص.”

يُصمم Stellaris هنا لتوليد طاقة أكبر لكل وحدة حجم مقارنةً بأي ستيلاريتر آخر. لهذا، تُستخدم مغناطيسات فائقة التوصيل ذات درجة حرارة عالية (HTS) لإنشاء حقول مغناطيسية أقوى. وهذا لا يسمح فقط بتقليل الحجم، بل يتيح أيضًا مفاعلات أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة وسرعة في البناء.

تستخدم الشركة أيضًا موادًا متوفرة حاليًا، مما يعني أن المفاعلات يمكن بناؤها باستخدام سلاسل الإمداد المتاحة.

“لأول مرة، نُظهر أن محطات طاقة الاندماج القائمة على ستيلاريترات QI‑HTS ممكنة. يغطي تصميم Stellaris نطاقًا غير مسبوق من التحليلات الفيزيائية والهندسية في تصميم واحد متكامل. لجعل طاقة الاندماج حقيقة، نحتاج الآن إلى الانتقال إلى تصميم هندسي كامل ومواصلة تطوير التقنيات الممكنة.”

– الدكتور جوريت ليون، المؤسس المشارك والعالم الرئيسي في Proxima Fusion

مع كل هذه النتائج، صرّح إيان هوغارث، شريك في Plural، أن Proxima أثبتت ما سعت لتحقيقه مع Stellaris من حيث الموقع:

“ستيلاريترات QI‑HTS كالتقنية الرائدة في السباق العالمي نحو الاندماج التجاري.”

تخطط الشركة لتجربة ملف النموذج التجريبي للستيلاريتر (SMC) في عام 2027، والذي سيختبر ويُثبت التقنية وراء الملفات المستخدمة في المفاعل، مُظهرًا جدوى استخدام مواد HTS في نظام ملفات مغناطيسية معقد كهذا. سيُزيل ذلك المخاطر بالكامل عن تقنية HTS قبل بناء جهاز ستيلاريتر كامل النطاق مثل “Alpha”، والذي من المتوقع أن يحقق إنتاج طاقة اندماج صافية.

“نظرًا لتزايد الطلب العالمي على الطاقة وارتفاع الحاجة إلى أمن الطاقة الأوروبي، فإن فتح طاقة لا حدود لها ونظيفة عبر الاندماج لم يكن أبدًا أكثر إلحاحًا، وتلتزم Proxima بقيادة أوروبا نحو مستقبل مدعوم بالاندماج.”

– سيورتيونو

انقر هنا لتعرف كيف يساعد الذكاء الاصطناعي في تحسين الاندماج النووي.

الدفع النووي الكبير بين الشركات التقنية الضخمة

من المثير للاهتمام، أن ليس فقط الشركات الخاصة الصغيرة بل حتى المنظمات العامة الكبيرة تحقق تقدمًا في هذا المجال. بينما تستثمر في محطات طاقة الاندماج، يتركّز اهتمامها أساسًا على المفاعلات النمطية الصغيرة (SMRs)، التي ليست محطات اندماج بل نوع من مفاعلات الانشطار النووي. هذه الـ SMRs لا تُشغل بسرعة فقط لأن بناءها يستغرق وقتًا أقل، بل هي أيضًا أكثر كفاءة من المفاعلات النووية الكبيرة التي تُدفع بجنون الذكاء الاصطناعي.

نظرًا لاعتبارها محركًا رئيسيًا للنمو الاقتصادي في المستقبل، استثمر كل من القطاع الخاص والحكومات مليارات الدولارات في أبحاث محطات طاقة الاندماج لأنها لا تزال في مرحلة الاستكشاف ولم تُطرح بعد للجمهور.

تمت دراسة الاندماج النووي فعليًا منذ حوالي 75 عامًا، وعلى الرغم من ذلك، لم ينتج طاقة صافية بشكل ملموس. وفقًا لتقرير “الأفكار الكبيرة لعام 2025” من Ark Invest بقيادة كاثي وود، بينما تعد الشركات الخاصة للاندماج باختراقات في السنوات القليلة القادمة، “قد تستغرق عملية التسويق التجاري حوالي 15 سنة أخرى.”

1. Microsoft

في سبتمبر من العام الماضي، أمنت شركة Microsoft (MSFT ) صفقة مع Constellation Energy (CEG ) لإعادة فتح محطة نووية Three Mile Island لمساعدة العملاق التقني في تلبية طلبه المتصاعد للطاقة. تم إغلاق المنشأة في عام 2019، لكنها ستُعاد فتحها في عام 2028 وستظل تعمل حتى ما لا يقل عن عام 2054.

“القرار هنا هو أقوى رمز لبعث طاقة نووية جديدة كمصدر طاقة نظيف وموثوق به،” قال جو دومينغيز، الرئيس التنفيذي لشركة Constellation Energy Corp. (CEG)، وهي شركة ذات قيمة سوقية تبلغ 75.7 مليار دولار وأسهمها تتداول حاليًا عند 241.65 دولار، بارتفاع 7.65٪ منذ بداية العام.

كونستليشن هي أكبر منتج للطاقة الخالية من الكربون في الولايات المتحدة، وتدير أسطولًا من المحطات النووية. سيُوفر إعادة تشغيل Three Mile Island أكثر من 800 ميغاواط من الطاقة، وسيتم شراء جميعها من قبل Microsoft بموجب عقد إمداد طاقة لمدة 20 سنة.

بالإضافة إلى ذلك، لدى Microsoft عقد مع Helion لشراء الكهرباء من أول محطة طاقة اندماج لها بمجرد أن تبدأ في توليد الطاقة في عام 2028.

بقيمة سوقية تبلغ 2.95 تريليون دولار، تتداول أسهم MSFT حاليًا عند 398.60 دولار، بانخفاض 5.81٪. تدفع الشركة عائد توزيعات بنسبة 0.84٪. في الربع الرابع من عام 2024، أبلغت الشركة عن إيرادات قدرها 69.63 مليار دولار، بزيادة 12.3٪ على أساس سنوي، بينما كان ربح السهم (EPS) 3.23 دولار.

تقود Microsoft في تجاريّة الذكاء الاصطناعي، حيث وصل عملها في مجال الذكاء الاصطناعي إلى 13 مليار دولار كإيرادات سنوية مُعتمدة هذا العام. وقد تحقق ذلك بفضل شراكتها الوثيقة مع صانعة ChatGPT، OpenAI. كما أطلقت الشركة مساعدات ذكاء اصطناعي تحت علامة Copilot العام الماضي.

2. Google

قامت Google بشراكة مع Kairos Power لتطوير ما يصل إلى سبعة مفاعلات SMR بسعة إجمالية تبلغ 500 ميغاواط. سيساعد ذلك الشركة الناشئة التي تبلغ سبع سنوات على تشغيل أول مفاعل تجاري بحلول نهاية هذا الربع ومفاعلات إضافية بحلول عام 2035. كما حصلت Kairos على تمويل بقيمة 300 مليون دولار من وزارة الطاقة الأمريكية لمشروع Hermes، وهو محطة تجريبية لمفاعل نووي.

ووصف مايكل تيريل، المدير الأعلى للطاقة والمناخ في Google، هذه الاتفاقية بأنها “معلم”، وقال:

“نعتقد أن الطاقة النووية يمكن أن تلعب دورًا مهمًا في مساعدتنا على تلبية طلبنا، ومساعدتنا على تلبية طلبنا بنظافة وعلى مدار الساعة.”

إلى جانب دعم النمو النظيف، يعتقد تيريل أن الطاقة النووية ستساعدهم على “تحقيق تقدم الذكاء الاصطناعي”. علاوة على ذلك، إذا تم توسيع هذه المشاريع عالميًا، فإنها يمكن أن تساعد Google على “توفير فوائد هائلة للمجتمعات وشبكات الطاقة حول العالم”، أضاف.

بالإضافة إلى ذلك، استثمرت Google أيضًا في شركة TAE Technologies، وهي شركة عملت في وضع سري لسنوات وجمعت أكثر من مليار دولار لتطوير طاقة الاندماج. وتعاونت Google مع TAE منذ عام 2014.

بقيمة سوقية تبلغ 2.08 تريليون دولار، تتداول أسهم GOOGL حاليًا عند 171.65 دولار، بانخفاض 10.05٪. تدفع الشركة عائد توزيعات بنسبة 0.47٪. في الربع الرابع من عام 2024، أبلغت الشركة الأم Alphabet (GOOG ) عن إيرادات قدرها 96.47 مليار دولار وربح السهم (EPS) 2.15 دولار.

أفادت الشركة أن إيراداتها بلغت 11.96 مليار دولار، مدفوعة بانتعاش الذكاء الاصطناعي، رغم أنها لا تزال تتخلف عن Microsoft وAmazon. وتُقدّر إنفاقها الرأسمالي لهذا العام بـ 75 مليار دولار، مدفوعًا بإنشاء مراكز البيانات والبنية التحتية للذكاء الاصطناعي.

الخلاصة

يتزايد الاهتمام بالطاقة النووية، سواء الاندماج أو الانشطار، مع سعي العالم إلى مصدر طاقة نظيف وموثوق لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة، ودعم مبادرات الذكاء الاصطناعي، وتحقيق أهداف صافية الصفر من الكربون الطموحة.

فيما يتعلق بطاقة الاندماج، تُستخدم التوكمكات تاريخيًا كأجهزة حجز مغناطيسي في مفاعلات الاندماج. لكن بينما تحافظ على حرارة البلازما، تحظى الستيلاريترات الآن بالاهتمام بفضل قدرتها على الحفاظ على استقرار البلازما. ومع معالجة الذكاء الاصطناعي لأكبر تحدٍ في الستيلاريترات — التعقيد — قد تصبح الخيار المفضّل لمستقبل محطات طاقة الاندماج.

هنا، تقود Proxima Fusion المسيرة نحو حل تجاري قابل للتطبيق من خلال الاستفادة من التصميم المدفوع بالذكاء الاصطناعي، والمغناطيسات فائقة التوصيل ذات درجة حرارة عالية، وتكنولوجيا الستيلاريتر. مع نموذجها التجريبي الأول المتوقع الانتهاء منه خلال ست سنوات وخططها لمفاعل اندماج بقدرة 1 جيجاواط في عقد الثلاثينات، تضع Proxima معايير جديدة في السباق لفتح مصدر طاقة لا حدود له وخالٍ من الكربون.

مع تزايد الطلب العالمي على الطاقة وتفاقم الحاجة إلى خفض الانبعاثات، يصبح الاندماج حقيقة قريبة بسرعة!

انقر هنا لتعرف عن أول مشروع تجاري للاندماج النووي تم الإعلان عنه.

مرجع الدراسة:

1. Lion, J., Anglès, J.-C., Bonauer, L., et al. (2025). Stellaris: A high-field quasi-isodynamic stellarator for a prototypical fusion power plant. Fusion Engineering and Design, In Press, Corrected Proof, 114868. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2025.114868