الصين تعرض لأول مرة مخططات مفاعل الاندماج النووي HL-4 بهدف تحقيق تشغيل احتراق مستقر

عرضت الصين مؤخراً ولأول مرة مخططات وفناً تصورياً لمفاعل الاندماج النووي من الجيل القادم، وذلك خلال مؤتمر شنغهاي لطاقة الاندماج لعام 2026. ويهدف هذا المفاعل من نوع توكاماك (tokamak) الذي يحمل اسم HL-4 إلى الاستفادة من عملية الاندماج النووي ذاتها التي تغذي الشمس. ولتحقيق ذلك على الأرض، يستخدم مفاعل توكاماك حقولاً مغناطيسية على شكل حلقات لاحتجاز وتشويه البلازما فائقة السخونة. وهذه الحركة هي التي منحت المفاعل اسمه «هوانليو» (环流) الذي يعني «الدوران» أو «التدفق الدائري». وللصين تاريخ يمتد إلى أكثر من خمسين عاماً في استكشاف هذه التقنية، فمنذ ثمانينيات القرن العشرين، قاد معهد الفيزياء الجنوبية الغربية (SWIP) في تشنغدو تصميم سلسلة «هوانليو»، بدءاً من HL-1 وصولاً إلى HL-4.

وعلى الرغم من أن HL-3 قد حاكى الفيزياء الأساسية لمفاعل احتراق حقيقي، فإنه يعتمد على ملفات نحاسية تقليدية. ونظراً إلى أن المغناطيسات النحاسية معرضة للحرارة المفرطة، فإن هذه الآلة غير قادرة على العمل المستمر، وفقاً لما ذكرته مجلة Nuclear Engineering International.

الخصائص الرئيسية لمرفق HL-4

يُبنى حالياً مرفق HL-4 الجديد في شنغهاي، بهدف تجاوز هذا القيد التشغيلي. وتتمثل مهمته الأساسية في تحقيق تشغيل احتراق مستقر، أي القدرة على العمل المستمر دون ارتفاع مفرط في الحرارة. وسيُعد ذلك أول منصة تجريبية في العالم لاحتراق مستقر عالي المجال باستخدام موصلات فائقة الحرارة. ويشير مهندسو الصين لطاقة الاندماج إلى ثلاث مزايا رئيسية تقود هذا المشروع. أولها أن مغناطيساته فائقة التوصيل بالكامل، وقادرة على توليد مجال مغناطيسي يبلغ 25 Tesla. ويحافظ هذا المجال القوي على استقرار البلازما، وفي الوقت نفسه يقلص الحجم الكلي للمفاعل بصورة ملحوظة، مما يسرّع دورات التطوير التقني.

ثانياً، يدمج المرفق تقنيات تشغيل ذكية مدعومة بالذكاء الاصطناعي لإدارة أداء المفاعل. وثالثاً، يتيح المجال المغناطيسي القوي للفيزيائيين دراسة سلوك البلازما في ظروف لم يكن الوصول إليها ممكناً من قبل.

ويطرح بناء نظام مغناطيسي بهذه القوة تحديات هندسية ضخمة، ويعمل الفريق حالياً على تطوير عمليات تصنيعية أولية في الموقع للحفاظ على وتيرة البناء. ويعتزم الباحثون الانتقال العام المقبل إلى مرفق بُني خصيصاً لهذا الغرض في شنغهاي. ووفقاً لما ذكرته منصة CGTN الإعلامية الصينية الرسمية: «بحلول يونيو من العام المقبل، سينتقل فريق البحث والتطوير إلى مصنع عملاق جديد يبلغ طوله 500 متر، حيث ستبدأ عمليات تصنيع واختبار المغناطيسات بالحجم الكامل»، مشيرةً إلى أن الهدف من المشروع هو التحقق من موثوقية مغناطيسات فائقة التوصيل في ظروف اندماج معقدة.

المسار المستقبلي للمشروع

يعدّ العلماء هذا المشروع حجر أساس محورياً وليس المنتج النهائي. والهدف الراهن هو إثبات أن المغناطيسات فائقة التوصيل قادرة على العمل بموثوقية في ظروف اندماج معقدة. وHL-4 في جوهره جهاز للتحقق الهندسي بنطاق مصغّر. وتستكشف الفرق المحلية في الصين مسارات تقنية متعددة لتحقيق الاندماج، غير أن مسار التطوير الشامل يتبع تسلسلاً متعدد المراحل واضحاً. وبمجرد أن يتحقق المهندسون من هذه القضايا العلمية والهندسية الجوهرية عبر HL-4، سيتجه المشروع إلى بناء مفاعل تجريبي لإثبات الجدوى التجارية لهذه التقنية. وتقول تشن تشيه، نائبة رئيس قسم التصميم في الصين لطاقة الاندماج: «المرحلة التالية هي المفاعل التجريبي — الذي يُظهر تجارياً ما تم التحقق منه.

وبعد ذلك فقط، سننتقل إلى مرحلة المفاعلات التجارية».

أهمية HL-4 لأبحاث الاندماج النووي في الصين

يمثل تطوير HL-4 تقدماً ملحوظاً للصين في تقنيات الاندماج النووي، لا سيما في مجال تطبيق المغناطيسات فائقة التوصيل. ولا يقتصر الأمر على تعزيز استقرار البلازما، بل يمتد أيضاً إلى تسريع دورات التطوير التقني. ومن خلال هذا المشروع، تأمل الصين في ترسيخ مكانتها ضمن أبحاث الاندماج النووي العالمية، وفي إرساء أسس لمستقبل المفاعلات التجارية. ومع نضج التقنية، قد يترك برنامج الاندماج النووي الصيني أثراً بعيد المدى في ملامح مشهد الطاقة العالمي.