طاقة الاندماج النووي تقترب من الواقع الأمريكي

شركة Commonwealth Fusion Systems، ومقرّها ولاية ماساتشوستس، خطت هذا الأسبوع خطوةً جديدة في سباقها لتكون الأولى التي تُوصّل طاقة الاندماج النووي الطاقة ذاتها التي تُشعل الشمس والنجوم إلى شبكة الكهرباء الأمريكية.

تبني الشركة حالياً جهازاً على شكل دونات يُعرف بـ التوكاماك (Tokamak)، وهو غرفةٌ يُضخّ فيها البلازما عند درجة حرارة تبلغ 100 مليون درجة مئوية لتحطيم الذرّات وإجبارها على الاندماج. هذا التفاعل النووي يُولّد طاقةً حرارية بالطريقة ذاتها التي تعمل بها الشمس، وهو نقيضٌ تامّ للطاقة النووية التقليدية القائمة على الانشطار الذي يُفكّك الذرّات. والاندماج النووي قد يكون المفتاح لطاقةٍ شبه لا محدودة، دون نفاياتٍ نووية ودون غازات دفيئة تُسهم في الاحترار العالمي. والوقود المستخدم وفيرٌ في الطبيعة؛ إذ يُستخلص من الديوتيريوم (Deuterium) الموجود في مياه البحر، والتريتيوم (Tritium) المُستخرَج من الليثيوم.

التوكاماك التجريبي الذي تبنيه الشركة في ماساتشوستس اكتمل بنسبة 75%، ومن المقرّر أن يدخل الخدمة في أواخر العام المقبل. وإن نجح في تحقيق صافي الطاقة أي إنتاج طاقةٍ أكثر ممّا يستهلكه تشغيله فإنّ الخطوة التالية ستكون إنشاء محطّة توليد بالاندماج النووي بقدرة 400 ميغاواط في ولاية فيرجينيا، أعلنت الشركة يوم الثلاثاء أنّها ستحمل اسم Fall Line Fusion Power Station.

إن تحقّق هذا الهدف، فسيكون إنجازاً تاريخياً طال انتظاره عقوداً. وقد أحرز العلماء في أوروبا والولايات المتحدة سلسلةً من الاختراقات في مجال الاندماج النووي خلال السنوات الأخيرة، أثبتت أنّ تحقيق صافي طاقة موجبة أمرٌ ممكن فعلاً.

التحدّي الكبير الذي لا يزال قائماً هو الحفاظ على استمرارية التفاعل لفترةٍ كافية لتغذية شبكات الكهرباء وأنظمة التدفئة حول العالم. يرى بعض الخبراء أنّ ذلك لا يزال بعيداً بسنواتٍ طويلة، غير أنّ Bob Mumgaard، الرئيس التنفيذي لـ Commonwealth Fusion، وآخرين يعتقدون أنّ الجدول الزمني قد يكون أقصر ممّا يُتوقَّع.

بناء أوّل محطّة اندماج نووي بحجمها الكامل يعني أيضاً أنّ Commonwealth هي أوّل شركة تتّخذ خطواتٍ فعلية لإيصال هذا النوع من التوليد إلى الشبكة الكهربائية الأمريكية. وأعلنت الشركة يوم الثلاثاء أنّها تقدّمت بطلبٍ إلى PJM، أكبر مشغّل لشبكات الكهرباء في الولايات المتحدة، للربط بالشبكة التي تنقل الكهرباء من محطّات التوليد إلى المنازل والمنشآت التجارية. وستستغرق عملية الموافقة سنواتٍ عدة، وتستهدف الشركة إيصال طاقتها إلى الشبكة في ثلاثينيات هذا القرن.

يقول Mumgaard: "حتى لو بدا الاندماج النووي بعيداً، فإنّ جدوله الزمني لا يختلف كثيراً عن غيره من مصادر الطاقة التي يتحدّث عنها الناس." فعلى سبيل المثال، تجاوزت أوقات انتظار تصنيع توربينات الغاز المستخدمة في محطّات الغاز خمس سنوات، بسبب الطلب الهائل الذي يملأ أوامر التصنيع.

Loading image...

ويُقرّ الرئيس التنفيذي بأنّ تحوّل الاندماج النووي إلى واقعٍ ملموس لا يزال غير مضمون، وأنّ المشروع في مرحلة "التطوير الفعّال".

ويضيف: "معظم التقنيات المؤثّرة تنتقل من المستحيل إلى الحتمي بسرعةٍ كبيرة. انظر إلى ما يجري الآن؛ ما يُبنى في الأرض، وأين يتّجه أذكى الناس، وأين يتدفّق المال."

على الرغم من الطابع المستقبلي لهذا المصدر، فإنّ ربط محطّة الاندماج النووي بالشبكة لا يختلف جوهرياً عن ربط أيّ نوعٍ آخر من محطّات التوليد، سواءٌ أكانت نووية تقليدية أم فحمية أم متجدّدة هكذا يقول Rob Gramlich، الرئيس التنفيذي لشركة الاستشارات Grid Strategies LLC. فمحطّة بقدرة 400 ميغاواط "ليست كبيرةً بالمقارنة مع غيرها على الشبكة"، وطاقتها مماثلة لمحطّة غاز، وأصغر من مفاعلات الانشطار النووي ومعظم محطّات الفحم. وتوليد الكهرباء فيها يسير على المنوال ذاته: الماء الساخن يُنتج البخار الذي يُدير التوربينات التي تُولّد الكهرباء. الفارق الوحيد هو الطريقة التي يُسخَّن بها الماء.

يقول Gramlich: "لا أعتقد أنّ هناك أيّ تعقيداتٍ استثنائية. لا أرى سبباً يمنع الشبكة من استيعابها."

ويُضيف أنّ الكميات الصغيرة من الوقود التي تحتاجها المحطّات النووية الصغيرة سواءٌ بالانشطار أو الاندماج تمنحها ميزةً تنافسية، إذ يسهل إنشاؤها في مناطق أكثر كثافةً سكانية وأقرب إلى البنية التحتية القائمة للشبكة.

"تستطيع وضعها قرب مراكز الاستهلاك، قرب مراكز البيانات، وأحياناً أقرب إلى حيث يعيش الناس"، يقول Gramlich. "إن لم تكن لديك مساحاتٌ شاسعة كتلك الموجودة في غرب تكساس، يمكنك تركيز قدرٍ كبير من الطاقة في مساحةٍ صغيرة."

وأشار Mumgaard إلى أنّ معظم أسئلة PJM حتى الآن تمحورت حول كمية الوقود التي ستحتاجها المحطّة في الموقع، ومقدار الطاقة والوقت اللازم لتشغيلها، ومدى انتظام إنتاجها.

تستغرق عملية الموافقة مع PJM ما بين 4 و 6 سنوات. ويقول Mumgaard إنّ شركته كانت على تواصلٍ مع PJM منذ سنتين قبل تقديم الطلب الرسمي.

Loading image...

المتحدّث باسم PJM لم يُعلّق مباشرةً على طلب Commonwealth، لكنّه أعرب عن "حماسٍ" للتنوّع في مصادر الطاقة المتقدّمة بطلبات الربط بالشبكة.

الطاقة التي ستُنتجها محطّة فيرجينيا وجدت مشترَيْن بالفعل: شركة Google وشركة الطاقة الإيطالية Eni. وهذا يعني أنّ تكاليف إنشاء المحطّة وربطها بالشبكة لن تنعكس على فواتير المستهلكين العاديين والشركات الصغيرة. قال Mumgaard:"كان ذلك مهمّاً للغاية؛ محطّةٌ من نوعها الأوّل، لا تريد أن يتحمّل المستهلكون العاديون تبعاتها".