برايت سبارك: هل يستطيع علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تحويل قوة الاندماج إلى حقيقة؟

نحن نستخدمها لتعطيك أفضل تجربة. إذا واصلت استخدام موقعنا، فسنفترض أنك سعيد بتلقي جميع ملفات تعريف الارتباط على هذا الموقع.

تستثمر شركة النفط الإيطالية إيني 50 مليون دولار في أنظمة الكومنولث فيوجن، وهي شركة تابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تتعاون مع المعهد على تطوير مغناطيسات فائقة التوصيل لإنتاج طاقة خالية من الكربون في تجربة طاقة اندماجية تسمى SPARC. يحصل جوليان تورنر على المعلومات الداخلية من الرئيس التنفيذي روبرت مومجارد.

في أعماق القاعات المقدسة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، تحدث ثورة في مجال الطاقة. بعد عقود من التقدم، يعتقد العلماء أن قوة الاندماج أصبحت أخيرًا جاهزة للمطالبة بيومها وأن الكأس المقدسة للطاقة غير المحدودة والخالية من الاحتراق وخالية من الكربون قد تكون في متناول اليد.

تشارك شركة الطاقة الإيطالية العملاقة إيني هذا التفاؤل، حيث استثمرت 50 مليون يورو (62 مليون دولار) في مشروع تعاوني مع مركز دمج البلازما والعلوم (PSFC) التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) وشركة كومنولث فيوجن سيستمز (CFS) الخاصة، والتي تهدف إلى تسريع طاقة الاندماج في الشبكة. في اقل من 15 عاما.

إن التحكم في الاندماج النووي، وهو العملية التي تزود الشمس والنجوم بالطاقة، متوقف بسبب مشكلة قديمة: في حين أن هذه الممارسة تطلق كميات هائلة من الطاقة، إلا أنه لا يمكن إجراؤها إلا في درجات حرارة قصوى تبلغ ملايين الدرجات المئوية، أي أكثر سخونة من مركز الأرض. الشمس، والحارة جدًا بحيث لا تتحمل أي مادة صلبة.

ونتيجة للتحدي المتمثل في حصر الوقود الاندماجي في هذه الظروف القاسية، فإن تجارب طاقة الاندماج النووي، حتى الآن، تعمل بعجز، وتولد طاقة أقل مما هو مطلوب للحفاظ على تفاعلات الاندماج النووي، وبالتالي فهي غير قادرة على إنتاج الكهرباء من أجلها. الشبكة.

يقول روبرت مومغارد، الرئيس التنفيذي لشركة CFS: "لقد تمت دراسة أبحاث الاندماج على نطاق واسع على مدى العقود العديدة الماضية، مما أدى إلى تقدم في الفهم العلمي وتقنيات طاقة الاندماج".

"تقوم CFS بتسويق الاندماج باستخدام نهج المجال العالي، حيث نقوم بتطوير مغناطيسات جديدة عالية المجال لصنع أجهزة اندماج أصغر باستخدام نفس النهج الفيزيائي مثل البرامج الحكومية الأكبر. وللقيام بذلك، تعمل CFS بشكل وثيق مع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في مشروع تعاوني، بدءًا بتطوير المغناطيسات الجديدة.

يستخدم جهاز SPARC مجالات مغناطيسية قوية لتثبيت البلازما الساخنة - وهي حساء غازي من الجسيمات دون الذرية - في مكانها لمنع ملامستها لأي جزء من الغرفة المفرغة على شكل كعكة الدونات.

يوضح مومجارد: "إن التحدي الرئيسي هو إنشاء بلازما في ظروف تسمح بحدوث الاندماج بحيث تنتج طاقة أكثر مما تستهلك". "يعتمد هذا بشكل كبير على مجال فرعي من الفيزياء يعرف باسم فيزياء البلازما."

تم تصميم هذه التجربة المدمجة لإنتاج حوالي 100 ميجاوات من الحرارة في نبضات مدتها عشر ثوانٍ، وهي نفس الطاقة التي تستخدمها مدينة صغيرة. ولكن بما أن SPARC عبارة عن تجربة، فإنها لن تتضمن الأنظمة اللازمة لتحويل طاقة الاندماج إلى كهرباء.

يتوقع العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن يكون الناتج أكثر من ضعف الطاقة المستخدمة لتسخين البلازما، مما يحقق أخيرًا الإنجاز التقني النهائي: صافي الطاقة الإيجابية من الاندماج.

يقول مومجارد: "يحدث الاندماج داخل بلازما مثبتة في مكانها ومعزولة باستخدام المجالات المغناطيسية". "هذا يشبه من الناحية النظرية زجاجة مغناطيسية. ترتبط قوة المجال المغناطيسي بقوة بقدرة الزجاجة المغناطيسية على عزل البلازما حتى تتمكن من الوصول إلى ظروف الاندماج.

"وهكذا، إذا تمكنا من صنع مغناطيسات قوية، فيمكننا صنع بلازما يمكن أن تصبح أكثر سخونة وكثافة باستخدام طاقة أقل للحفاظ عليها. ومع البلازما الأفضل يمكننا أن نجعل الأجهزة أصغر حجمًا وأكثر قابلية للإدارة في البناء والتطوير.

"مع الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية، لدينا أداة جديدة لصنع مجالات مغناطيسية عالية القوة، وبالتالي زجاجات مغناطيسية أفضل وأصغر. ونحن نعتقد أن هذا سوف يدفعنا إلى الاندماج بشكل أسرع.

يشير Mumgaard إلى جيل جديد من المغناطيسات الكهربائية فائقة التوصيل ذات التجويف الكبير والتي لديها القدرة على إنتاج مجال مغناطيسي أقوى بمرتين من ذلك المستخدم في أي تجربة اندماج موجودة، مما يتيح زيادة في الطاقة بأكثر من عشرة أضعاف لكل حجم.

مصنوعة من شريط فولاذي مطلي بمركب يسمى أكسيد الإيتريوم والباريوم والنحاس (YBCO)، ستمكن المغناطيسات الجديدة فائقة التوصيل SPARC من إنتاج طاقة اندماجية تبلغ حوالي خمس طاقة ITER ولكن في جهاز يبلغ حوالي 1/65 فقط من الطاقة الاندماجية. مقدار.

من خلال تقليل الحجم والتكلفة والجدول الزمني والتعقيد التنظيمي المطلوب لبناء أجهزة طاقة الاندماج الصافية، ستمكن مغناطيسات YBCO أيضًا من اتباع أساليب أكاديمية وتجارية جديدة لدمج الطاقة.

يوضح مومجارد: "إن كلاً من SPARC وITER هما توكاماك، وهو نوع محدد من الزجاجات المغناطيسية يعتمد على العلوم الأساسية الشاملة لتطوير فيزياء البلازما على مر العقود".

"سوف تستخدم SPARC الجيل التالي من مغناطيسات الموصلات الفائقة عالية الحرارة (HTS) التي تسمح بمجال مغناطيسي أعلى بكثير، مما يوفر أداء الاندماج المستهدف بحجم أصغر بكثير.

"نعتقد أن هذا سيكون عنصرا رئيسيا لتحقيق الاندماج على نطاق زمني متعلق بالمناخ ومنتج جذاب اقتصاديا."

فيما يتعلق بموضوع الجداول الزمنية والجدوى التجارية، يعد SPARC تطورًا لتصميم توكاماك الذي تمت دراسته وتحسينه لعقود من الزمن، بما في ذلك العمل في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذي بدأ في السبعينيات.

تهدف تجربة SPARC إلى تمهيد الطريق لأول منشأة طاقة اندماجية حقيقية في العالم بقدرة تبلغ حوالي 200 ميجاوات من الكهرباء، مماثلة لتلك الموجودة في معظم محطات الطاقة الكهربائية التجارية.

على الرغم من الشكوك الواسعة النطاق حول طاقة الاندماج - تمتلك شركة إيني رؤية تطلعية لتكون أول شركة نفط عالمية تستثمر بكثافة فيها - يعتقد المؤيدون أن هذه التقنية يمكن أن تلبي جزءًا كبيرًا من احتياجات العالم المتزايدة من الطاقة، بينما تخفض في الوقت نفسه انبعاثات الغازات الدفيئة.

من المحتمل أن يتيح النطاق الأصغر الذي تم تمكينه بواسطة المغناطيسات فائقة التوصيل الجديدة مسارًا أسرع وأرخص للحصول على الكهرباء من طاقة الاندماج على الشبكة.

وتقدر شركة إيني أن تطوير مفاعل اندماج بقدرة 200 ميجاوات سيتكلف 3 مليارات دولار بحلول عام 2033. ويقطع مشروع ITER، وهو تعاون بين أوروبا والولايات المتحدة والصين والهند واليابان وروسيا وكوريا الجنوبية، أكثر من نصف الطريق نحو تحقيق هدفه المتمثل في أول محطة فائقة السرعة. - اختبار البلازما الساخنة بحلول عام 2025 وأول اندماج كامل للطاقة بحلول عام 2035، بميزانية تبلغ حوالي 20 مليار يورو. كما هو الحال مع SPARC، تم تصميم ITER بحيث لا ينتج الكهرباء.

لذا، مع ابتعاد الشبكة الأمريكية عن محطات توليد الطاقة المتجانسة العاملة بالفحم أو الانشطار بقدرة 2 جيجاواط إلى 3 جيجاواط نحو تلك الموجودة في نطاق 100 ميجاواط إلى 500 ميجاواط، فهل تتمكن طاقة الاندماج من المنافسة في سوق صعبة ــ وإذا كان الأمر كذلك، فمتى؟

يقول مومجارد: "لا تزال هناك أبحاث يتعين القيام بها، ولكن التحديات معروفة، والابتكار الجديد يشير إلى الطريق لتسريع الأمور، ويجلب اللاعبون الجدد مثل CFS التركيز التجاري إلى المشكلات، كما أن العلوم الأساسية أصبحت ناضجة".

"نحن نعتقد أن الاندماج أقرب مما يعتقده الكثير من الناس. ابقوا متابعين." jQuery( document ).ready(function() { /* دائري الشركات */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, LazyLoad: 'ondemand', SlidesToShow: 1, SlidesToScroll: 1,adaptiveHeight: true });

تعد DAMM Cellular Systems A/S واحدة من الشركات الرائدة عالميًا في مجال أنظمة الاتصالات الراديوية الأرضية (TETRA) والراديو المحمول الرقمي (DMR) الموثوقة والمتينة والقابلة للتطوير بسهولة لعملاء السلامة الصناعية والتجارية والعامة.

يوفر DAMM TetraFlex Dispatcher كفاءة متزايدة في المؤسسات، حيث يقوم بتشغيل أسطول من المشتركين الذين يحتاجون إلى قيادة الاتصالات اللاسلكية والتحكم فيها ومراقبتها.

يوفر نظام تسجيل الصوت والبيانات DAMM TetraFlex وظائف تسجيل صوت وبيانات شاملة ودقيقة، بالإضافة إلى مجموعة واسعة من مرافق تسجيل CDR.

Green Tape Solutions هي شركة استشارية أسترالية متخصصة في التقييمات والموافقات والتدقيق البيئي، بالإضافة إلى المسوحات البيئية.

عندما تتطلع إلى تحسين أداء وموثوقية محطة توليد الطاقة لديك، فستحتاج إلى تجربة المحاكاة المناسبة التي ستوصلك إلى هدفك. تلتزم إحدى الشركات بإنتاج أجهزة محاكاة حقيقية لمحطات الطاقة تضمن حصول موظفيك على المعرفة اللازمة لتشغيل محطة الطاقة الخاصة بك بأمان وكفاءة.