أطلقت تجربة اندماج في أكبر منشأة ليزر في العالم 1,3 مليون جول من الطاقة ، لتقترب شيئًا من نقطة التعادل المعروفة بالاشتعال. في هذه اللحظة يبدأ الاندماج النووي الحراري في إطلاق طاقة أكثر مما هو مطلوب لتفجيره.
كان جوهر التجربة هو أن العلماء من مختبر الإشعال الوطني (NIF) استخدموا الليزر لاختراق كبسولة صغيرة ، حيث بدأوا التفاعلات النووية الحرارية التي أنتجت أكثر من 10 كوادريليون واط من الطاقة في 100 تريليون جزء من الثانية. أطلقت التجربة حوالي 70٪ من طاقة ضوء الليزر المستخدم لتحفيز تفاعلات الاندماج ، مما جعل المنشأة أقرب بكثير إلى الاشتعال أكثر من أي وقت مضى.
تمكن العلماء من الوصول إلى هذه العتبة من خلال حقيقة أن الكبسولة تمتص جزءًا فقط من كل طاقة الليزر المركزة عليها ، وأن التفاعلات تنتج في الواقع طاقة أكثر مما يتم إنفاقه مباشرة على اشتعالها.
الاندماج النووي هو نفس العملية التي "تبدأ" الشمس. بالنسبة للعلماء ، فهو قبل كل شيء مصدر جاذب للطاقة لأنه لن يؤدي إلى تكون غازات الدفيئة التي تسبب ارتفاع درجة حرارة المناخ أو النفايات المشعة الخطيرة طويلة العمر. في الاندماج النووي ، تندمج نوى الهيدروجين معًا لتكوين الهيليوم ، وتطلق الطاقة في هذه العملية. لكن الاندماج يتطلب درجات حرارة وضغوطًا شديدة ، مما يجعل التحكم والإدارة صعبًا.
في تجارب NIF النووية الحرارية ، تتلاقى 192 حزمة ليزر على أسطوانة صغيرة تحتوي على كبسولة وقود بحجم حبة البازلاء. عندما تضرب نبضة الليزر القوية هذه الأسطوانة ، يتم إطلاق الأشعة السينية ، مما يؤدي إلى تبخير الجزء الخارجي من الكبسولة وتفجير الوقود بالداخل. هذا الوقود هو خليط من الديوتيريوم والتريتيوم. عندما ينفجر الوقود ، يصل إلى الكثافة القصوى ودرجة الحرارة والضغط اللازمة لتحويل الهيدروجين إلى هيليوم. يمكن لهذا الهليوم زيادة تسخين جزء آخر من الوقود ، ما يسمى تسخين ألفا ، مما يتسبب في تفاعل سلسلة الاندماج.
ينتقد الفيزيائي ستيفن بودنر بعض تفاصيل تصميم NIF. لكنه يعترف بأنه فوجئ بالنتائج. وقال بودنر: "لقد اقتربوا بدرجة كافية من هدفهم المتمثل في الاشتعال وتحقيق التعادل ليصفوه بالنجاح". "لقد حان الوقت للولايات المتحدة للمضي قدمًا في برنامج رئيسي لدمج الليزر".
اقرأ أيضا:
- استخدم العلماء بطاقة فيديو للألعاب لإطلاق نموذج أولي لمفاعل نووي حراري
- تبشر بريطانيا بعصر من الاندماج الميسور التكلفة مع إطلاق MAST tokamak الذي تمت ترقيته