تجربة الاندماج النووي آلة Z والطاقة النظيفة

أصوات سفينكس الأخيرة

بقلم جوليان جيفراي

21 مايو 2007

كيف يمكن للAmericans أن يتحركوا بسرعة كبيرة في المخطط، بينما يبطئ الفرنسيون.

لنعود لحظة إلى العام الماضي: في مارس 2006، أعلنت مختبرات سانديا في الولايات المتحدة عن اكتشاف مذهل: آلة Z أنتجت عرضًا عشوائيًا بدرجة 3.7 مليار درجة (انظر الإعلان الرسمي باللغة الإنجليزية). درجة حرارة قصوى لم تُسجل من قبل، وتسعة مرات أكثر سخونة من قلب الشمس، وسبعة مرات أكثر من قلب قنبلة هيدروجينية، وأكثر بمرتين من التوقعات النظرية دون تفسير حقيقي. مع هذه درجة الحرارة، تم فتح طريق جديد للاندماج النووي المُتحكم فيه، ليس فقط للايزوتوبات الهيدروجينية كما هو محدد تقليديًا في مشاريع التوكاماك مثل ITER أو الليزر من نوع ميغاجول، بل أيضًا ما هو جديد تمامًا، وهما ردتان نوويتان غير ممكنتين من قبل: الليثيوم-الهيدروجين (الذي يتطلب 500 مليون درجة كحد أدنى) والبورون-الهيدروجين (بما يبدأ من مليار درجة). هذه ردتان نوويتان مميزة تتميز تقريبًا بانعدام الإشعاع - باستثناء بعض ردات الفعل الثانوية الطفيفة - وستقدم في المقابل محطات كهربائية قوية ونادرة تمامًا من التلوث، باستخدام مواد خام وغنية على الأرض كوقود. باختصار، العلاج الطاقي المطلوب من قبل كوكبنا المريض بسبب تلوثه المتسارع.

طوال عام 2006، تم توضيح آلة Z والفرص الممكنة من قبل جان بيار بيت على نحو مبسط:

• نور أمل في عالم بربرية
• آلة Z من سانديا - الاندماج بدون تلوث أو إشعاع قريب جدًا!
• تحليل المقالة التي نشرها مالكوم هاينز في مجلة Physical Review Letters
• 3.7 مليار درجة، والجميع لا يهتم
• بعض التوضيحات (الأسئلة الشائعة)
• رسالة مفتوحة لنيكولا هولوت
• رسالة مفتوحة للسياسيين

كما تم تسليط الضوء على وجود آلة فرنسية مماثلة، على الرغم من أنها أقل قوة: CEG في مركز تجارب عسكرية جرامات (CEG) في منطقة لوت. ECF تعني "تجربة ضغط التدفق" ولكن في الواقع تُعرف باسم "سفينكس".

تم القيام بعدة محاولات لدفع وسائل الإعلام الوطنية لمناقشة هذا الموضوع والسياسيين للاهتمام به، دون نجاح حقيقي (مقال واحد في المجلة الإلكترونية Futura-Sciences وفقط مقطع قصير في Science & Vie و Sciences et Avenir). مقال عام نُشر على الإنترنت في منتدى Agoravox كان له تأثير كبير. تم محاولة الاتصال بالسياسيين. حتى عالم بارز، مسؤول في روسيا عن قضايا الاندماج النووي، وافق على دعم المبادرة التي قام بها جان بيار بيت وعضو آخر، "الخبير في القنابل"، من خلال كتابة رسالة موقعة لتقديمها مباشرة، توضح فائدة هذه الدراسات وتقترح حتى تعاونًا فرنسيًا روسيًا في هذا المجال! ولكن من سيتلقى هذه الرسالة في فرنسا (يجب أن يكون هناك مسؤول علمي قريب من السياسيين) إذا لم يكن أحد مستعدًا أو قادرًا على الاستماع إلى مثل هذا الخطاب؟

للأسف، بقيت هذه المحاولات مكتوبة فقط. لسببين:

1. دراسة الاندماج عبر "z-pinch" أو باللغة الفرنسية "الانكماش المغناطيسي" تُعتبر، من منظور الميزانيات المخصصة، منافسة مباشرة مع مشروع ITER، وهو حل مختلف مقره في بلادنا. والعلماء الفرنسيون المتخصصون في الانكماش المغناطيسي قلّة للغاية لسماع صوتهم، ويعاني البعض منهم من الإحباط، وانتقلوا للعمل في الولايات المتحدة على... آلة Z من مختبرات سانديا.
2. هذه الدراسات "قد تكون مُنشئة". بمعنى آخر، يمكن أن تؤدي إلى إنتاج أسلحة نووية من الجيل الجديد. في هذه الحالة، لن تكون الانفجارة في قنبلة الهيدروجين مُشتعلة بواسطة قنبلة صغيرة تقليدية، والتي من الصعب إنتاجها. بدلًا من هذه "الملقط": نظام صغير مشتق من آلة Z، أسهل بكثير في التصميم لأي دولة، وخصوصًا لا يمكن التحكم فيه، لأنه يستخدم "إلكترونيات قوية بسيطة". ستكون المرحلة الشهيرة لزيادة تركيز اليورانيوم، وهي السبب وراء مشاكل جيوسياسية كبيرة ولكنها تسمح بتحكم نسبي في الانتشار، في الواقع غير ضرورية.

الهدف الواضح من كل هذا الضجيج كان إدخال سفينكس للباحثين المدنيين، بينما تُستخدم آلة Z الفرنسية حصريًا للمهندسين العسكريين. في الوقت الحالي، قدرة 2.5 إلى 5 ملايين أمبير غير قادرة على إنتاج درجة حرارة آلة Z الأمريكية، التي وفرت 18 مليون. ولكن يمكن ترقية هذا الجهاز بشكل نسبيًا سهل. تم بالفعل فك تجميع آلة Z من سانديا في سبتمبر 2006 لإجراء تجديدات تزيد قدراتها بنسبة 50%. سيكون البرنامج ZR (لـ "Z Refurbished") فعالًا تمامًا في صيف 2007، مع قدرة تصل إلى 27 مليون أمبير، ما يزال يتم توصيله في 100 نانو ثانية. نتطلع إلى درجات الحرارة التي ستُحقّقها بهذه الطريقة، والتي من المتوقع أن تزداد. وكما سنرى لاحقًا، لن يتوقف الأمريكيون عند هذا الحد: فقد حددوا بالفعل تقنية جديدة للوصول إلى 60 مليون أمبير.

بشكل غير رسمي، قبل بضعة أشهر، لم يكن العسكريون الفرنسيون يعرفون حقًا كيف يتعاملون. من ناحية، تبدو هذه الدراسات واعدة جدًا، ولكن CEG لا يملك بالفعل باحثين قادرين على استكشاف هذا المجال الجديد من الناحية الأساسية. من ناحية أخرى، ترغب DGA في التحكم تمامًا في هذه الدراسات لوضع طبقة سرية دفاعية إذا خرج شيء مهم. هذه أيضًا مخاوف يمكن أن نشعر بها تجاه مختبرات سانديا، التي تُدار فعليًا من قبل وزارة الدفاع والجيش الأمريكي (تُمول الأموال من NNSA، "الإدارة الوطنية للسلام النووي")... وهذا بالضبط هو جوهر إجراء أبحاث أخرى مستقلة في أماكن أخرى. معضلة: كيف فتح مركز جرامات العسكري للعلماء المدنيين؟

الإجابة، مخيبة للآمال لبعض الأشخاص أو مجرد تأكيد واضح لآخرين، تم إعطاؤها من قبل الصحفي ماتيو كيريت في عدد 16 مايو 2007 من الجريدة الاقتصادية Les Échos، والمتوفر عبر الإنترنت في العنوان:

http://www.lesechos.fr/info/metiers/4576329.htm

وإليك نص المقال (الجزء المثير للاهتمام ملون باللون الأحمر):

**

* *****

**** **

**

Les Échos

في 16 مايو 2007

المهارات

النuclear

آلة Z الفرنسية ترفض الطاقة

صغير "سفينكس".

في وسط قيرسي، في مركز دراسات جرامات (CEG)، تستخدم DGA منذ بضع سنوات آلة Z فرنسية صغيرة (2.5 مليون أمبير)، تُسمى "سفينكس". مثل أختها الكبيرة الأمريكية، تُستخدم بشكل رئيسي لاختبار مقاومة الرؤوس النووية.

باستثناء ذلك، لن تشهد أي تجارب مدنية. قبل بضع سنوات، أطلقت فرق البحث في جرامات مبادرات لتقديم مشاريع مختلفة لرقابتها العسكرية، دون نجاح.

عندما سُئل "Les Echos"، أفاد CEG "الشديد التحدي" أنه لا يملك أي مشاريع طاقة.

هذه التردد في الاستثمار يثير قلق خبراء الانكماش.

المهارات الفرنسية في هذا المجال الكهربائي القوي مهددة، وفقًا لأحد الخبراء.

في بريطانيا، آلة مماثلة، Magpie من كلية الإمبراطورية (1.4 مليون أمبير)، تعمل بنشاط على الانكماش المغناطيسي، خصوصًا بتمويل أمريكي. ليست قوية بما يكفي للوصول إلى أهداف آلة Z النووية، ولكنها تُستخدم من قبل الأمريكيين لتعزيز أبحاثهم حول الانكماش نفسه. قد تكون الروس أيضًا على وشك الاستثمار في هذا المجال.

الآن، نعرف على الأقل ما يمكن توقعه بوضوح. على الرغم من المهارات التي تمتلكها فرنسا والمساعدة التي تقدمها الروس، قررت القوات المسلحة: لن تكون هناك أبحاث فرنسية مدنية حول الاندماج عبر الانكماش المغناطيسي.

في الوقت نفسه، أين وصل الأمريكيون وأين يتجهون؟ في نفس عدد الجريدة Les Échos، مع تناقض مع الإشارة إلى تعطيل أي بحث فرنسي في المجال، يتم توضيح الاندماج النووي المُتحكم فيه للهيدروجين عبر آلة Z بشكل كبير في مقال آخر بعنوان "النuclear: آلة Z الأمريكية تتحدى Iter"، يمكنك قراءته في العنوان:

http://www.lesechos.fr/info/metiers/4576219.htm

نعيد إنتاج الصورة لهذا المقال:

**كيف تندمج أيزوتوبيات الهيدروجين في آلة Z
(التفاعل ديتيوم-ديتيوم المنتج لنيترونات متوسطة الطاقة بقيمة 2.45 MeV)

هذه التقنية القديمة بالفعل "الهولراوم"، "المشعل الإشعاعي" الضاغط والساخن لكبسولة تحتوي على أيزوتوبيات الهيدروجين حتى الاندماج، من خلال رغوة خاصة وسلة أسلاك من التنجستن. تم إنجاز التجربة لأول مرة في 7 أبريل 2003 على آلة Z (الإعلان الصحفي). التأثير المباشر دون استخدام تقنية الهولراوم، من خلال درجة حرارة عالية جدًا، لردود فعل نووية نظيفة لأنها لا تطلق تقريبًا أي نيوترونات (الليثيوم-الهيدروجين أو البورون-الهيدروجين) من خلال تقنية سلة أسلاك من الفولاذ المقاوم للصدأ (3.7 مليار درجة في نهاية عام 2005) لم تُذكر بعد. ولكن فكرة الاندماج عبر الانكماش المغناطيسي بدأت تنتشر في وسائل الإعلام الفرنسية.

حتى الآن (1996-2006)، كانت آلة Z من مختبرات سانديا هي هذه:

آلة Z من الداخل. لاحظ حجم الخزان البني وطول أسلاك الماء الزرقاء.

الحجم: 33 مترًا. وعندما يتم توصيل التيار، إليك الأقواس الكهربائية التي تنتشر على سطح الخزان العازل الضخم من الزيت والماء:

الدوائر القصيرة التي تتدفق على سطح آلة Z، بين الأجزاء المعدنية المكشوفة

تُستخدم "أسلاك الماء" لزيادة القوة المقدمة على الهدف عن طريق ضغط النبض الكهربائي الأول (باستمرار عدة ميكروثوانٍ) المقدمة من مولدات ماركس المحيطة، بحيث يدوم النبض النهائي المقدّم على سلة الأسلاك في المركز فقط 100 نانو ثانية.

السؤال: كيف يمكن زيادة القوة؟ عدة خيارات:

الإجابة الأولى تُعطى ميكانيكيًا مع ZR في عام 2007: نحتفظ بالطريقة نفسها ولكن نحسن العناصر المكونة. على سبيل المثال، لا يزال هناك 36 مولد ماركس بنفس الحجم كما كان من قبل، ولكنها تحتوي على مكثفات تخزين طاقة مزدوجة. يتم استبدال مفتاح الليزر الغازي بقوة 4 جول المشترك بين 36 مفتاحًا بـ 36 مفتاح ليزر فردي. تُستخدم أسلاك التوصيل العازلة بالماء بشكل عمودي وثلاثة لوحات (أولًا كانت أفقية واثنين من اللوحات)، مما يجعلها أقل ازدحامًا وتنتج أقل فقاعات، إلخ.

لا يمنع أي شيء لاحقًا "تجميع جميع هذه العناصر". بمضاعفة ارتفاع الخزان، "ZR مزدوج" سيقدم بشكل ميكانيكي 54 مليون أمبير.

الخبير الفرنسي ماثياس باواي، الذي انتقل إلى الولايات المتحدة في سانديا بسبب عدم حصوله على التمويل المطلوب في فرنسا في جرامات، اقترح آلة Z قادرة على توصيل 60 مليون أمبير في 100 نانو ثانية، من خلال تجميع مغناطيسي ذكي باستخدام أنابيب مزدوجة، دون استخدام متفجرات (لمزيد من التفاصيل، راجع شرح بسيط لرسالته).

من جانبه، اقترح جان بيار بيت استبدال مجموعة "مولدات ماركس + أسلاك توصيل + خزان" الكبيرة بمحرك تجميع مغناطيسي متفجر، جهاز صغير جدًا يولد 100 مليون أمبير، تم اختراعه من قبل أندريه ساخاروف في الخمسينيات (محرك MK-2) أو نسخة محسّنة (مثل محرك الدوائر DEMG، أسرع). الروس على الأرجح ماهرون في فن "الطاقة الموجية العالية". اقرأ الصفحة المبادئ الأساسية لآلات MHD الروسية.

الرسم التالي مجرد مخطط. إنه مجرد تجربة "للمختبر الجامعي أو المدرسة العليا"، بهدف إجراء مقدمة أولية لهذه المواضيع. محرك ساخاروف، مع سولينويده، يمكن أن يعطي تدفقًا كهربائيًا عاليًا، ولكن وقت التفريغ طويل جدًا. للاطلاع على محرك متفجر سريع جدًا، انظر محرك DEMG الروسي، وهو ذكي للغاية ( انظر في منتصف هذه الصفحة ) .

تركيب مخطط يشير إلى تكامل بين آلة Z ومحرك ساخاروف
في اليمين: محرك MHD بالتحفيز، سولينويد بسيط يحيط بالهدف. في الأسفل: مفتاح ميكانيكي سريع مزود بمتفجرات

لكن طريقًا واعدًا آخر للاندماج عبر الانكماش المغناطيسي داخل آلة Z يبدو الآن يتشكل في الولايات المتحدة، مع دعم روسي: محرك LTD (Linear Transformer Driver)، حيث تم الإعلان عن تقدمه السريع بشكل كبير من قبل مختبرات سانديا في أبريل 2007. اقرأ في هذا الصدد:

آلة Z المُحسّنة بمحرك LTD --- ---