نووي بدون إشعاع أو تلوث

إلى العلماء العاملين ضمن الفرق الداعمة للمرشحين في انتخابات الرئاسة لعام 2007:
لنووي بدون إشعاع أو تلوث!

8 ديسمبر 2007

بقلم جان بيير بيتي، مدير بحث سابق في المركز الوطني للبحث العلمي
فيزيائي فلكي ومتخصص في المغناطيسية والديناميكا السائلة (MHD)
jppetit1937@yahoo.fr

إدارة الطاقة على المستوى الوطني والعالمي تمثل موضوعًا مهمًا في سياسة جميع الدول. يُعد نيكولاس هولوت رائدًا في هذه الجهود التوعوية البيئية، حيث يشدد على تطور مناخي يبدو أنه يتشكل ويتسارع. يعود هذا الخطاب مباشرة إلى طرق إنتاج الطاقة. قرأت كتابه. للأسف، خارج الدعوة إلى سياسة اقتصادية، ومكافحة الهدر، و"الusterity الطاقية"، لا نجد في الصفحات القليلة التي يخصها الموضوع، فيما يتعلق بالبدائل، سوى الاعتماد التقليدي على الطاقة الريحية والشمسية. يدرك نيكولاس هولوت تمامًا أن هذه الحلول البديلة باهظة التكلفة نسبيًا، وفعّالة بشكل محدود مقارنة بسعر الكيلوواط-ساعة الناتج عن الإنتاج البترولي. وتكاليفها، من جهة أخرى، هي تكاليف خام، حسابية لا تأخذ بعين الاعتبار الآثار الجانبية أو تكاليف التنقية المرتبطة بها. أعتقد أن بلادنا ينبغي أن تُنشئ مركزًا بحثيًا يركز على جميع الصيغ الجديدة لإنتاج الطاقة. ينبغي أن يُخصص لهذا النوع من الأنشطة قسم في وزارة البحث والتكنولوجيا. في هذا السياق، أود أن أقدّم أمام مهنيين مؤهلين الإمكانيات التي تتيحها تفاعل الاندماج غير النيوتروني، أو النيوتروني الضعيف. سأوضح. بالنسبة لمعظم الناس، يُعتبر الاندماج هو فقط مزيج من النظيرين الثقيلين للهيدروجين: الديوتيريوم والتريتيوم، والذي يُنتج نيوترونات، والتي "تُفعّل الهياكل المحيطة". أما البروفيسور جيليس دي جين، فقد شكّك بشدة في قدرة النظام الفائق التوصيل الذي يضمن التمغنط في مشروع إيتير على الصمود أمام آثار التعرض للإطلاق النيوتروني. وهناك أيضًا تبريد البلازما من خلال سحب النوى الثقيلة من الجدار، إلخ... منذ زمن بعيد، نعلم أن هناك تفاعلات أنماط اندماج لا تُنتج نيوترونات، مثل تفاعل الليثيوم-7 مع الهيدروجين H1، الذي يُنتج نواتين من الهيليوم، أو تفاعل البورون-11 مع الهيدروجين H1، الذي يُنتج ثلاث نوى من الهيليوم. يبدأ التفاعل الأول عند درجة حرارة تبلغ 500 مليون درجة مئوية، بينما يبدأ الثاني عند مليار درجة مئوية. لم تُنظر إلى هذه الفئة من التفاعلات من قبل، بسبب درجة الحرارة المرتفعة التي يجب تحقيقها، والتي كانت تبدو وكأنها من عالم الخيال العلمي. تُستخدم فئة الليثيوم-هيدروجين منذ خمسينيات القرن الماضي في... القنابل الهيدروجينية. إذًا، تُسجّل في قلب الانفجار النووي الحراري درجة حرارة تبلغ نحو 500 مليون درجة مئوية. هذه هي أيضًا درجة اشتعال التفاعل، التي تُحقق من خلال تركيز تدفق الأشعة السينية الناتجة عن قنبلة ذرية، التي تُستخدم كمُشعل أو مُفجر. لكننا بعيدون جدًا عن التطبيقات الصناعية.

يبدأ تفاعل الديوتيريوم-التريتيوم عند 100 مليون درجة مئوية. وقد تم تحقيق هذه الدرجة لبضع ثوانٍ في توكاماك كولهام الإنجليزي، وهي النتيجة التي استُخدمت كأساس لمشروع إيتير المكلف جدًا وذي المشكلات الكثيرة. مع هذه الصيغة، سيكون من المستحيل تمامًا التفكير في تشغيلها بشكل مستمر، كمصدر طاقة مماثل لغلاية، عند درجات الحرارة المطلوبة للفئات الليثيوم-هيدروجين والبورون-هيدروجين (500 مليون درجة و مليار درجة على التوالي).

يجب التفكير في تشغيل نبضي.

لكن الانتقال من التشغيل المستمر إلى التشغيل النبضي قد تم بالفعل بنجاح في تكنولوجيتنا، وأثبت كفاءته لدرجة أن الصيغة القديمة تم التخلي عنها فورًا. هذه التحوّل التكنولوجي هو بالضبط ما أدى إلى انتقال البشرية من مرحلة المحرك البخاري إلى مرحلة المحرك الانفجاري. إذًا، هذا يندرج ضمن المنطق التكنولوجي-العلمي. وإذا كان عليّ أن أُقيّم مشروع إيتير بشكل نقدي، فبالإضافة إلى جميع المشكلات التقنية-العلمية غير المحلولة التي يحملها، فإن تقييمي له هو أنه "محرك البخار للقرن الثالث". سيكون من الأفضل بكثير ومنطقيًا أن نفكر في تشغيل من نوع "محرك انفجاري"، مع ارتفاعات حرارية أكبر، تتيح لنا اختيار تفاعلات اندماج غير ملوثة وشديدة التقليل من الإشعاع، مثل التفاعلات المذكورة سابقًا:

نُووي بدون إشعاع أو تلوث!

يخلص الخبراء الذين درسوا هذه المسألة إلى أن أفضل تفاعل هو تفاعل البورون-هيدروجين. وبما أن هذا التفاعل تمامًا غير نيوتروني، فإن هناك تفاعلات جانبيّة تُنتج نيوترونات أيضًا، كما هو الحال في تفاعل الليثيوم-هيدروجين. لكن هذه الإنتاجية أقل بكثير من تلك في فئة الديوتيريوم-التريتيوم. مقارنةً بها، فهي ضئيلة جدًا. يمكن وصفها بـ"شبه غير نيوترونية".

إذًا، تظهر صيغة جديدة: جهاز إنتاج طاقة بالاندماج النبضي.

1. نُكثّف مزيجًا من البورون-هيدروجين.
   • تُحرّر تفاعلات الاندماج طاقة.
   • يتكوّن بلازما عند درجة حرارة عالية جدًا، تبدأ في الانتشار.
2. يتم هذا الانتشار في مجال مغناطيسي، في ظل عدد رينولدز المغناطيسي العالي (حيث يكون البلازما والمجال المغناطيسي مترابطين بشدة).
   • "يُضغط المجال المغناطيسي".
3. هذا يؤدي إلى توليد تيار مُحَفَّز، وإنتاج طاقة يمكن استخلاصها عبر "تحويل MHD مباشر" باستخدام محول بسيط، ثم استخدامها في الشبكة.
   • تم اختبار هذا النظام من قبل الروس (فريق أندريه ساخاروف) منذ خمسينيات القرن الماضي.
   • الكفاءة عالية جدًا.
4. يجب تخزين جزء من الطاقة في ما يُشبه "عجلة دوّارة" (كما في محرك الانفجار)، لاستخدامه في ضغط الشحنة التالية للاندماج.

أقرب تسمية مقارنة ستكون:

ديزل بالاندماج

إليك المخطط الأساسي، المعروف منذ زمن بعيد. المُضخّة من نوع MHD. وهذا يعني أننا نُدخل تيارًا كهربائيًا قويًا جدًا، بعشرات الملايين من الأمبير، في نظام معروف منذ زمن بعيد يُسمى "لِينِر"، والذي ينفجر داخليًا على طول محوره تحت تأثير قوى لابلاس. هل يمكننا بلوغ درجة حرارة مليار درجة مئوية باستخدام هذا النظام؟ أُعطيت إجابة إيجابية من قبل فريق أمريكي في عام 2005، ونُشرت الدراسة في فبراير 2006 من قبل البروفيسور هاينز، مدير مختبر فيزياء البلازما في كلية إمبريال كوليدج في كامبريدج. كانت النتيجة... غير متوقعة.

http://www.jp-petit.com/science/Z-machine/papier_Haines/papier_Haines.htm

في مختبر سانديا، نيو مكسيكو، قام تلاميذ جيرولد يوناس، الرائد في مجال الطاقات الكهربائية النبضية في ستينيات القرن الماضي، ببناء ما يُعرف بـ"ماكينة زي". لماذا هذا الاسم؟ لأنهم يُكثّفون البلازما "وفق المحور OZ". المخطط بسيط جدًا. نمرر عشرات الملايين من الأمبير عبر مجموعة من...