المفاعلات الاندماجية

 لبناء مفاعل اندماجي لا بد من توفر ما يلي:

1- طريقة لتسخين البلازما لدرجة حرارة 10⁸ كلفن.

2- السيطرة والتحكم في هذه البلازما الساخنة لمدة زمنية كافية لحدوث الاندماج النووي بين جسيماتها. ومن ثم انطلاق الطاقة الاندماجية.

3- طريقة مناسبة وفعالة واقتصادية للاستفادة من هذه الطاقة وتحويلها إلى طاقة كهربية.

لقد تم الوصول إلى درجة اشتعال الديوتيريوم - والتريتيوم في بعض الأجهزة. بينما نجحت أجهزة أخرى في الوصول إلى كثافة جسيمات مناسبة واحتواء هذه الجسيمات لمدة زمنية كافية. ومن ثم تصبح المشكلة الآن بناء جهاز يجمع بين هاذين الشرطين. هذا فيما يخص البلازما. أما من وجهة نظر الوقود النووي نفسه (الديوتيريوم) فهل يمكن الحصول عليه بسهولة؟!.

لنفترض أننا نخطط لبناء مفاعل قدرته 100 ميجاوات باستخدام الديوتيريوم كوقود وأن الطاقة المتاحة في التفاعل تساوي MeV 4. ومن ثم فإننا نحتاج إلى حوالي 10²¹ ذرة/ثانية. ولكن cm³ 1 من الماء يحتوي على حوالي 10¹⁹ نواة ديوتيريوم. وبالتالي فإننا نحتاج إلى cm³/s 100 من الماء لتزويد المفاعل بالوقود. إن هذا المعدل من الماء يساوي معدل تدفق الماء من صنوبر ماء اعتيادي!! ومن ثم لا يشكل الوقود مشكلة. لقد بينا آنفاً أن الحجم الكلي للوقود يساوي 100 متراً مكعباً من الماء. أما فيما يتعلق بتوليد الطاقة الكهربية من طاقة الاندماج النووي فهناك عدة طرق:

أ. توليد الطاقة الكهربية مباشرة:

يمكن توليد الطاقة الكهربية مباشرة وذلك إذا سمحنا للجسيمات بالهرب من المرآة المغناطيسية ثم قمنا بعد ذلك بفصل الجسيمات الموجبة عن السالبة بواسطة المجال الكهربي أو المغناطيسي حيث يتم توجيه هذه الجسيمات المشحونة نحو أقطاب معينة فإن هذه الأقطاب تشحن بشحنين مختلفين، ومن ثم يتولد جهد كهربي مستمر (D.C). إن منظومة تعمل وفق هذا المبدأ يمكنها أن تحقق كفاءة تصل الى حوالي 90%. وذلك كما نبينه في الشكل (1).

الشكل (1)

ب - توليد الطاقة الكهربية بواسطة التربينات:

وهنا تستخدم الطرق التقليدية حيث تمتص الطاقة الاندماجية بواسطة مبرد مناسب أو وسط مهدئ. ثم نقوم بتوليد البخار عن طريق التبادل الحراري حيث يتم دفع التربينات بواسطة هذا البخار وتتولد الطاقة الكهربية. وتبلغ الكفاءة هنا حوالي 30 - 40%. في واقع الأمر يمكن تهدئة النيوترونات الناتجة عن تفاعلات الاندماج النووي بواسطة مهدئ مناسب حيث يتم امتصاص طاقة النيوترونات ثم تتحول إلى حرارة تنتقل إلى المبادل الحراري.

جـ- توليد الطاقة الكهربية عن طريق تفاعلات الانبعاث الإيوني الحراري:

حيث يمكن أن نلجأ لمثل هدا الاختيار حسب الحاجة والإمكانيات المتاحة.

هناك عدة تقنيات اعتمدت لتكون الأساس لبناء مفاعل اندماجي وتنقسم هذه إلى ثلاثة أنواع وهي:

1- تقنية تعتمد مبدأ التوكاماك. (الاحتواء المغناطيسي).

2- تقنية تعتمد مبدأ التسخين بالليزر. (الاحتواء العطالي Inertial Confinement).

3- تقنية تعتمد مبدأ التسخين بالجسيمات عالية الطاقة (الاحتواء العطالي).