نجح مفاعل الاندماج النووي الصيني (EAST)، المعروف بلقب 'الشمس الاصطناعية'، في اختراق حاجز فيزيائي رئيسي عبر الحفاظ على استقرار 'البلازما' عند كثافات قصوى تجاوزت نطاق التشغيل المعتاد، في إنجاز علمي نُشرت نتائجه في الأول من يناير بمجلة 'Science Advances'، مما يمهد طريقًا عمليًا وقابلًا للتوسع نحو إنتاج طاقة نظيفة شبه لا نهائية وخالية من النفايات النووية أو انبعاثات الاحتباس الحراري.

تجاوز العقبة

وقد تمكن العلماء في المفاعل الصيني من التغلب على ما يعرف بـ 'حد جرينوالد' (Greenwald Limit)، وهو سقف الكثافة الذي تصبح البلازما عنده عادة غير مستقرة وتؤدي لتوقف تفاعل الاندماج، حيث نجح الفريق في إدارة تفاعل البلازما مع جدران المفاعل بدقة عبر التحكم في ضغط غاز الوقود الأولي وتردد تسخين الإلكترونات بالموجات الدقيقة، مما أبقى البلازما مستقرة عند كثافات تراوحت بين 1.3 إلى 1.65 ضعف حد جرينوالد، وهي نسبة أعلى بكثير من النطاق التشغيلي المعتاد لمفاعلات 'توكاماك' الذي يتراوح بين 0.8 إلى 1.

نظام خالٍ

وأوضح بينغ تشو، المؤلف المشارك للدراسة والأستاذ بجامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين، أن هذه النتائج تقدم مسارًا لتوسيع حدود الكثافة في مفاعلات الجيل القادم، حيث مكن هذا الاختراق الباحثين لأول مرة من تسخين البلازما للوصول إلى حالة نظرية سابقة تسمى 'النظام الخالي من الكثافة'، وتظل فيها البلازما مستقرة مع زيادة الكثافة، استنادًا لنظرية 'التنظيم الذاتي لجدار البلازما' التي توازن التفاعل بين المادة المشتعلة وجدران المفاعل.

سباق الطاقة

يأتي هذا الإنجاز ضمن سلسلة نجاحات عالمية، إذ سبق لمنشأة 'DIII-D' التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية كسر هذا الحد عام 2022.

كما أعلن باحثون بجامعة ويسكونسن ماديسون عام 2024 عن الحفاظ على استقرار البلازما عند 10 أضعاف الحد بجهاز تجريبي، إلا أن التقدم الصيني في مفاعل (EAST) سيسهم بشكل مباشر في تطوير المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (ITER) الجاري بناؤه في فرنسا بمشاركة دولية واسعة، والذي من المتوقع أن يبدأ في إنتاج تفاعلات اندماج واسعة النطاق بحلول عام 2039، رغم أن تقنية الاندماج التي تحاكي عمل الشمس عبر دمج الذرات الخفيفة لا تزال علمًا تجريبيًا قيد التطوير منذ 70 عامًا وتستهلك طاقة أكثر مما تنتج حتى الآن.