الولايات المتحدة وألمانيا تتعاونان لإطلاق مشروع بقيمة 13.3 مليون دولار لتقنية الاندماج بهدف التغلب على تحديات الطاقة الاندماجية التجارية

يبدأ الباحثون من الولايات المتحدة وألمانيا مشروعًا بقيمة 1,330,000 دولار يهدف إلى تحسين تقنية الاندماج النووي وتمهيد الطريق لمحطات الطاقة الاندماجية المستقبلية. تجمع هذه الشراكة علماء من جامعة كولومبيا ومعهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما (IPP) في ألمانيا لاستكشاف مزايا تصميم التوكاماك والستيلارتر ومعالجة التحديات التي تعيق الطاقة الاندماجية التجارية. المركز البحثي الافتراضي الذي يحمل اسم "مركز ماكس بلانك كولومبيا: تحسين التناظر في بلازما الاندماج النووي" هو واحد من سبعة مراكز ماكس بلانك التي تم إنشاؤها هذا العام.

المركز يخطط لبدء عملياته في عام 2027، وسيعمل بشكل أولي لمدة خمس سنوات.

دمج مزايا تصميمين مختلفين

سيركز البحث على دمج نوعين مختلفين من الآلات، التوكاماك والستيلارتر، بهدف استخدام الاندماج النووي لتحقيق طاقة نظيفة. كلا التصميمين يستخدمان مجالات مغناطيسية قوية لتقييد البلازما عند درجات حرارة عالية جدًا، مما يخلق الظروف اللازمة لاندماج نظائر الهيدروجين. ومع ذلك، فإنهما يتبنيان طرقًا مختلفة في تقييد البلازما. يعتمد التوكاماك جزئيًا على التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر البلازما للمساعدة في الحفاظ على تقييدها، بينما يستخدم الستيلارتر ترتيبًا معقدًا من لفات المغناطيس الخارجية لإنشاء مجال مغناطيسي ثلاثي الأبعاد. وهذا يجعل الستيلارتر أكثر تعقيدًا في التصميم والبناء، ولكنه قد يكون أكثر ملاءمة للتشغيل المستمر.

يأمل الباحثون في دمج مزايا التصميمين لتعزيز استقرار البلازما وتطوير مفاعلات اندماج نووي أكثر عملية.

سيجمع مركز ماكس بلانك كولومبيا بين مؤسستين رائدتين في فيزياء البلازما والبحث في الاندماج النووي. قال توماس كلينغ، مدير IPP: "هدفنا هو دمج مزايا التوكاماك والستيلارتر لمعالجة القضايا العلمية والتقنية المهمة التي تواجه محطات الطاقة الاندماجية. بالنسبة لي، من المهم بشكل خاص أن يحصل الباحثون في بداية حياتهم المهنية على تجربة دولية في جامعة من الطراز العالمي وأن يبنوا شبكة علمية دائمة في بداية مسيرتهم المهنية." ستتيح هذه الشراكة للباحثين في جامعة كولومبيا الوصول إلى منشأتين رئيسيتين للاندماج النووي في ألمانيا: الستيلارتر Wendelstein 7-X في غريفزفالد والتوكاماك ASDEX Upgrade في غارشين.

سيكون بإمكان العلماء المشاركة مباشرة في التجارب في هاتين المنشأتين، مما يتيح لهم اختبار الأفكار ومقارنة نتائج تصميمي المفاعل.

مشاركة القطاع الخاص

سيتناول البحث أيضًا بعض التحديات، مثل إدارة الحرارة الشديدة، ومنع اضطرابات البلازما المفاجئة، وتحسين المغناطيسات الفائقة المستخدمة في معدات الاندماج النووي. كما سيشمل المركز باحثين من القطاع الخاص، ويدعو العلماء من Commonwealth Fusion Systems وProxima Fusion وThea Energy وType One Energy للمشاركة في مجموعات العمل.

سيتمكن الباحثون في بداية حياتهم المهنية، بما في ذلك طلاب الدكتوراه والعلماء ما بعد الدكتوراه، من قضاء عام في المؤسسات الشريكة في ألمانيا أو نيويورك. ستحصل هذه المبادرة التي تمتد لخمس سنوات على تمويل قدره 7.5 مليون دولار من الولايات المتحدة و5 ملايين يورو من معهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما. ستغطي الأموال تكاليف الباحثين، وتنسيق المشاريع، والندوات، والتبادل الدولي.

سيكون المركز مشتركًا بين توماس كلينغ من معهد ماكس بلانك لفيزياء البلازما وكارلوس باس-سولدان من كلية الهندسة في كولومبيا. قال باس-سولدان: "من خلال التعاون، سنتمكن من تقديم فرص فريدة لتطوير المواهب في مجال الاندماج النووي ودفع القضايا العلمية الرئيسية نحو الطاقة الاندماجية."

أهمية التعاون الدولي في أبحاث الاندماج النووي

يمثل هذا المشروع التعاوني بين الولايات المتحدة وألمانيا اتجاهًا دوليًا في مجال أبحاث الاندماج النووي، حيث يمكن للباحثين من خلال دمج مزايا التكنولوجيا في كلا البلدين معالجة تحديات الاندماج النووي التجاري بشكل أكثر فعالية. لا يعزز المركز فقط تبادل المعرفة الأكاديمية، بل يجذب أيضًا مشاركة القطاع الخاص، وهو أمر بالغ الأهمية لدفع تطوير تقنية الاندماج النووي. ستساعد الخبرة الدولية للباحثين في بداية حياتهم المهنية أيضًا في تنمية المواهب المستقبلية في مجال الاندماج النووي، مما يعزز تقدم هذا المجال.