حققت شركة Tokamak Energy البريطانية إنجازاً تاريخياً في طريق الوصول إلى طاقة الاندماج النووي التجارية، بعد أن نجحت لأول مرة عالمياً في محاكاة الحقول المغناطيسية الخاصة بمحطات الاندماج باستخدام منظومة مغناطيسية كاملة تعتمد على موصلات فائقة عالية الحرارة HTS ضمن نظام Demo4.

اختبار هذا النظام في مقر الشركة قرب أكسفورد كشف قدرته على توليد مجالات مغناطيسية بقوة 11.8 تسلا عند درجة حرارة 243- درجة مئوية (405.4- فهرنهايت)، وهو مستوى يقترب من متطلبات تشغيل مفاعلات الاندماج النووي المستقبلية.

وقد تمكّن Demo4 من تمرير سبعة ملايين أمبير/لفة من التيار الكهربائي عبر عموده المركزي، ضمن تكوين مغناطيسي كامل يحاكي هندسة المفاعلات من نوع توكا ماك.

مرحلة مفصلية: إثبات أداء منظومة كاملة وليست مغناطيسات منفردة

يحتاج الاندماج النووي إلى حقول مغناطيسية شديدة القوة لحصر وقود الهيدروجين الذي يُسخَّن إلى حالة البلازما بحرارة تفوق حرارة مركز الشمس عدة مرات. ورغم أن مغناطيسات HTS المنفردة ظهرت سابقاً، إلا أن الإنجاز الجديد يتمثل في تشغيل منظومة مغناطيسية كاملة تعمل بتناغم، وهو تحدٍّ هندسي أساسي قبل بناء محطات اندماج حقيقية.

يشمل نظام Demo4:

• 14 مغناطيساً للحقل الحلقي Toroidal Field Magnets
• مغناطيسين للحقل القطبي Poloidal Field Magnets

ويتيح هذا التكوين للمهندسين دراسة القوى المغناطيسية الحقيقية التي ستتعرض لها ملفات المفاعلات التجارية، إضافة إلى اختبار أداء شرائط الموصلات الفائقة في بيئة معقدة.

وقال غراهام دانبار، كبير المهندسين في Demo4:

“هذا ليس مجرد رقم أو إنجاز تقني. إنه خطوة تمنحنا الثقة والخبرة اللازمة لبناء منظومات اندماج مستقبلية قادرة على إنتاج الطاقة”.

قوة هائلة… وإنجاز بعد عقد من التطوير

وصف وارِك ماثيوز، الرئيس التنفيذي للشركة، هذه النتائج بأنها “انتصار كبير” للقطاع، مضيفاً:

“Demo4 يمثل أكثر من عقد من الابتكار في مجال الموصلات الفائقة. هذا الاختبار يؤكد أحد الحلول التقنية الأساسية لجلب طاقة الاندماج النظيفة واللا محدودة والآمنة إلى الشبكات الكهربائية”.

تطبيقات صناعية هائلة خارج قطاع الاندماج

لم تقتصر أهمية HTS على الاندماج النووي فحسب، فالاختبارات أبرزت إمكان استخدامها في قطاعات متعددة، إذ توفر موصلات HTS كثافة تيار أعلى بـ 200 مرة مقارنة بالنحاس، ما يجعلها مناسبة لـ:

• أنظمة نقل الطاقة لمسافات طويلة
• محركات الطائرات الكهربائية عديمة الانبعاثات
• أنظمة النقل بالرفع المغناطيسي
• مراكز البيانات ذات الاستهلاك الكهربائي الهائل

كما أن هذه المغانط أصغر وأخف وأقل تكلفة تشغيلية من المغانط فائقة التوصيل التقليدية.

نظرة إلى المستقبل

تستعد الشركة لمراحل اختبارية جديدة تهدف إلى بلوغ حقول مغناطيسية أقوى، على أن تُعلَن نتائجها مطلع عام 2026.

وفي تطور متصل، نشرت Tokamak Energy سابقاً أول صور ملوّنة عالية السرعة لحركة البلازما داخل جهاز اندماج، ما يوفر بيانات فريدة حول تفاعل البلازما مع عناصر مثل الليثيوم، بهدف تطوير نمط التشغيل المعروف بـ X-point Radiator (XPR) الذي قد يقلل تآكل مكوّنات المفاعل ويحسن الأداء.

يمثل اختراق Demo4 خطوة حاسمة في سباق الوصول إلى طاقة اندماج تجارية، إذ يبرهن لأول مرة أن منظومة كاملة من مغناطيسات HTS يمكن أن تعمل في بيئة شبيهة بمحطات الاندماج المستقبلية. كما يفتح الباب أمام ثورة صناعية في عدة قطاعات، وليس فقط في مجال الطاقة النظيفة.

المصدر: interesting engineering