في 8 أغسطس 2021 ، ضخت 192 شعاع ليزر طاقة أكبر بكثير من الشبكة الكهربائية الأمريكية بأكملها في كبسولة ذهبية صغيرة وأشعلت ، لجزء من الثانية ، نفس النيران الحرارية النووية التي تغذي الشمس.
تجربة قوة الاندماج ، التي أجراها مرفق الإشعال الوطني في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا ، تم استكشافها بالتفصيل في ثلاث أوراق بحثية جديدة – نُشرت إحداها في خطابات الفحص البدنيو منهمأوراق نشر في الفحص البدني هـ – الذين يجادلون بأن الباحثين قد وصلوا إلى “الاشتعال” ، وهي خطوة حاسمة تثبت أن الاندماج النووي المتحكم فيه ممكن. لكن تعريفات ما يشكل “الاشتعال” تختلف ، وبغض النظر عن التعريف ، لا تزال نتائج عام 2021 بعيدة كل البعد عن مفاعل الاندماج العملي ، على الرغم من إنتاج كمية كبيرة جدًا من الطاقة.
يتضمن الاندماج النووي اندماج عنصرين ، عادة نظائر الهيدروجين ، في عنصر أثقل هيليوم. إنها تطلق كميات هائلة من الطاقة في هذه العملية ، وهي العملية التي تمد النجوم مثل الشمس بالطاقة.
ستنتج محطة توليد الطاقة الاندماجية طاقة وفيرة باستخدام الهيدروجين من الماء فقط كوقود وتنتج الهيليوم كنفايات ، مع عدم وجود خطر الانصهار أو الإشعاع. يتناقض هذا مع الانشطار النووي ، وهو نوع التفاعل في محطات الطاقة النووية المعاصرة ، والذي يقسم نوى العناصر الثقيلة مثل اليورانيوم لإنتاج الطاقة.
بينما تحدث تفاعلات الاندماج في الشمس ويحدث الاندماج غير المنضبط في انفجارات الأسلحة النووية الحرارية ، إلا أن التحكم في تفاعل الاندماج المستمر لتوليد الطاقة قد استعصى على المهندسين النوويين لعقود. نجحت التجارب ذات التصميم المتنوع في إنتاج تفاعلات الاندماج لفترات قصيرة جدًا ، لكنها لم تصل أبدًا إلى “الاشتعال” ، وهي النقطة التي تكون فيها الطاقة المنبعثة من تفاعل الاندماج أكبر من كمية الطاقة اللازمة لتوليد هذا التفاعل والحفاظ عليه. .
فريق National Ignition Facility ومؤلفو إحدى الأوراق الثلاثة الجديدة ، و واحد منشور في المجلة خطابات الفحص البدني، يجادل بأن “الاشتعال هو حالة يمكن أن تبدأ فيها بلازما الاندماج” انتشار الاحتراق “في الوقود البارد المحيط ، مما يسمح بإمكانية اكتساب طاقة عالية.” بمعنى آخر ، بدأ الاندماج في الهيدروجين البارد وتوسع التفاعل لتوليد طاقة أكثر بكثير مما كانت عليه في التجارب السابقة.
تطلبت تجربة 8 أغسطس 2021 1.9 ميغا جول من الطاقة على شكل ليزر فوق بنفسجي لبدء تفاعل اندماج في حبيبات صغيرة مجمدة من نظائر الهيدروجين ، – تصميم تفاعل اندماج حبس قصور ذاتي – وأطلق 1.3 ميغا جول من الطاقة ، حوالي 70٪ من الطاقة المستثمرة في التجربة. بعبارة أخرى ، كان الناتج أكثر من كوادريليون واط من الطاقة ، حتى لو تم إطلاقه لجزء ضئيل من الثانية.
“كان السجل إنجازًا علميًا كبيرًا في أبحاث الاندماج ، والذي يثبت أن الاشتعال الاندماجي المختبري ممكن في NIF ،” عمر إعصار ، كبير العلماء في برنامج اندماج الحبس الذاتي في مختبر لورانس ليفرمور الوطني ، قال في بيان صحفي. “إن تحقيق الشروط اللازمة للاشتعال هو هدف طويل الأمد لجميع الأبحاث حول اندماج الحبس الذاتي ويفتح الوصول إلى نظام تجريبي جديد حيث يتجاوز التسخين الذاتي لجزيئات ألفا جميع آليات التبريد. في بلازما الاندماج.”
أنتجت المحاولات اللاحقة لتكرار التجربة طاقة إنتاجية أقل بكثير ، معظمها في نطاق 400-700 كيلوجول ، مما دفع بعض الباحثين إلى اقتراح أن التصميم التجريبي لمرفق الإشعال الوطني هو طريق مسدود تقنيًا. بناء على التقارير من خلال خدمة الأخبار في الصحيفة الطبيعة.
قال ستيفن بودنر ، الفيزيائي والباحث السابق في مجال اندماج الليزر في مختبر أبحاث البحرية الأمريكية: “أعتقد أنه ينبغي عليهم وصف ذلك بالنجاح والتوقف”. الطبيعة.
كلف مرفق الإشعال الوطني 3.5 مليار دولار ، أي أكثر من ملياري دولار أكثر مما كان متوقعًا ، وهو متأخر عن الجدول الزمني ، حيث استهدف الباحثون في البداية عام 2012 حيث أن الموعد النهائي لإثبات أن الإشعال كان ممكنًا باستخدام التصميم.
تشير الدراسات الجديدة إلى أن الباحثين مستعدون لمواصلة استكشاف قدرات مرفق الإشعال الوطني ، لا سيما لأنه ، على عكس الباحثين الآخرين في مجال الاندماج ، لا يركز الباحثون في المنشأة بشكل أساسي على تطوير محطات الطاقة الاندماجية ، ولكن على فهم أفضل للطاقة النووية الحرارية. أسلحة.
وقال الدكتور هوريكان “نحن نعمل في ظل نظام لم يتمكن أي باحث من الوصول إليه منذ انتهاء التجارب النووية”. “إنها فرصة رائعة لتوسيع معرفتنا مع استمرارنا في التقدم.”
