لقد وعد الفيزيائيون منذ الستينيات بأن تفاعلات الاندماج لديها القدرة على توفير حل وفير وخالي من الانبعاثات لاحتياجات الكوكب من الطاقة على المدى الطويل.
الآن، يقول العلماء والمسؤولون التنفيذيون في مجال الاندماج والمستثمرون إن الأسس قد تكون قد وُضعت أخيرًا لشركة، أو عدة شركات، لإثبات وجود مصنع اندماج قابل للتطبيق تجاريًا بحلول ثلاثينيات القرن الحالي.
يقول ريتشارد بيرسون، المؤسس المشارك لشركة كيوتو فيوجن رينج اليابانية، التي تأسست في عام 2019 لتطوير تكنولوجيا محطات توليد الطاقة الاندماجية: “المسرح مهيئ لخمس سنوات كبيرة من الاندماج النووي”. “يجب أن يحدث الكثير، وهناك الكثير للقيام به، ولكن التركيز والإثارة في الصناعة موجودان بالتأكيد.”
إن الوعد بالاندماج النووي – الذي يتم فيه تسخين نظائر الهيدروجين إلى درجات حرارة قصوى، بحيث تندمج، وتطلق الطاقة – قد أثار حيرة الباحثين لعقود من الزمن.
وعلى النقيض من الانشطار ـ وهي العملية التي تستخدمها محطات الطاقة النووية والتي تنقسم فيها الذرات ـ فإن الاندماج لا ينتج نفايات نووية طويلة العمر. والغاز الوحيد المنبعث هو الهيليوم، ويمكن الحصول على النظائر بكميات كبيرة، كما أن كوبًا صغيرًا من الوقود لديه القدرة على تزويد منزل بالطاقة لمئات السنين.
ويتمثل التحدي في صعوبة الحفاظ على التفاعلات كثيفة الطاقة. حتى وقت قريب، لم تتمكن أي مجموعة من إنتاج طاقة من الاندماج النووي أكثر مما يستهلكه التفاعل، وهو ما يُعرف باسم اكتساب الطاقة، أو التعادل العلمي. حقق العلماء الأمريكيون هذا الإنجاز لأول مرة في ديسمبر 2021، لكنهم أنتجوا زيادة قدرها 1.1 ميجا جول فقط، وهو ما يكفي لغلي غلاية.
ولتحقيق المزيد من التقدم، يجب على القطاع الناشئ الآن أن يثبت التعادل الهندسي، حيث تتجاوز الطاقة المنتجة من تفاعل الاندماج إجمالي الطاقة المستخدمة لتشغيل الآلة. ويجب على كل من ينجح أن يأخذ هذا التصميم ويثبت أنه قادر على إنتاج الطاقة على نطاق واسع وبتكلفة تجعله قابلاً للتطبيق تجاريًا.
ومن بين 39 شركة اندماج شملها الاستطلاع الذي أجرته رابطة صناعة الاندماج (FIA) العام الماضي، قالت ثلثها إن الجدوى التجارية سيتم إثباتها بين عامي 2031 و2035، وقال ثلث آخر إن ذلك سيحدث بين عامي 2036 و2040.
ويعتقد تشارلز بواكي، الخبير الاستراتيجي في تحول الطاقة في جيفريز، أحد البنوك الاستثمارية القليلة التي تدرس هذا القطاع، أن هذا سيحدث بين عامي 2035 و2037، لكنه يشك في أن يكون الجهاز جاهزًا للتوسع.
ويقول: “أعتقد أن الحقيقة هي أننا سنرى محطة طاقة اندماجية سيئة التصميم للغاية ومتصلة بالشبكة، أو على الأقل تنتج شكلاً من أشكال الكهرباء، في منتصف ثلاثينيات القرن الحالي”.
وستكون إحدى العقبات هي عدم الاستعداد في سلاسل التوريد لتوفير الهندسة والمواد والخبرة اللازمة لطرح حل الاندماج على نطاق واسع. ويضيف بواكي: “ينتظر الموردون في وضع انتظار حتى يروا نقطة التعادل الهندسي”.
وجد تحليل جيفريز أن أكثر من 45 شركة خاصة تعمل على تسويق الاندماج النووي، لكن شركتين فقط – كيوتو فيوجنيرنج، وأكسفورد سيجما في المملكة المتحدة – تعملان على تقنيات وحلول لدعم هذا القطاع.
يقول أندرو هولاند، المدير التنفيذي لاتحاد السيارات الدولي، إن الهيئة تعمل مع أكثر من 80 عضوًا منتسبًا، معظمها شركات سلسلة التوريد، بحيث تكون مستعدة للتوسع مع الصناعة.
لكنه يشعر بقلق أكبر بشأن ما إذا كان التمويل الكافي سيكون متاحا لتمكين القطاع من النمو بأسرع ما يمكن.
ففي هذا الشهر، وافق الكونجرس الأميركي، على سبيل المثال، على تخصيص مبلغ 790 مليون دولار لأبحاث الطاقة الاندماجية في عام 2024، وهو ما يمثل العام السابع على التوالي من زيادة التمويل.
“إنه لأمر رائع أنها نمت. . . يقول هولاند: “لكن هذا لا يكفي لتلبية الفرصة”.
قادت شركات القطاع الخاص الجهود الرامية إلى تسويق طاقة الاندماج في السنوات الأخيرة، وجمعت أكثر من 6 مليارات دولار حتى الآن من التمويل الخاص.
ومع ذلك، تتطلع هذه الشركات الآن إلى الدعم الحكومي للمساعدة في التخلص من مخاطر مشاريعها في سعيها لجمع مبالغ أكبر من رأس المال من المستثمرين.
أطلقت كل من المملكة المتحدة وألمانيا واليابان برامجها الخاصة لدعم شركات الاندماج، وفي نوفمبر، وقعت الولايات المتحدة والمملكة المتحدة اتفاقية شراكة للتعاون في مبادرات الاندماج ومشاركة مرافق البحث والتطوير.
كما كثفت الصين دعمها لأبحاث الاندماج، وأنشأت اتحادًا في ديسمبر/كانون الأول، بقيادة المؤسسة النووية الوطنية الصينية، لتعزيز تطوير طاقة الاندماج في البلاد.
يقول بيرسون من شركة كيوتو فيوجن رينج: “إذا كنت تفكر في الاندماج النووي باعتباره مصدر الطاقة النهائي للبشرية، فهناك آثار جيوسياسية واضحة”. “قد يكون هذا هو الشيء الذي يزود الأرض بالطاقة ليس لمدة 50 عامًا بل 500 عام في المستقبل.”
يقول بواكي إن أبحاث الاندماج الصينية كانت تقليديًا “متأخرة ببضع سنوات” عن أوروبا والولايات المتحدة، لكنها حققت تقدمًا مؤخرًا وأظهرت قدرتها على “التحرك بسرعة بمجرد أن يتم تطبيق ذلك”.
ويقول: “إن القوة غير المحدودة أو الرخيصة للغاية، هي اللعبة بأكملها، إذا فكرت في الارتفاع الذي نشهده في مجال الحوسبة، والارتفاع في مراكز البيانات، والذكاء الاصطناعي، والقدرات العسكرية”. “في هذه اللحظة هناك بالتأكيد شعور. . . أنه من المهم من يصل إلى هناك أولاً.
تم تعديل هذه المقالة لإظهار أن الشركات قد جمعت حتى الآن أكثر من 6 مليارات دولار من التمويل الخاص لتسويق طاقة الاندماج.
