بدأت شركة Kyoto Fusioneering اليابانية العمل على جهاز نموذجي قد يساعد شركات الاندماج النووي على اختبار إحدى التقنيات الأساسية اللازمة لتشغيل محطات الطاقة المستقبلية. وحصلت الشركة على منح من وزارة الطاقة الأميركية وولاية تينيسي لتطوير جهاز إنتاج وقود في مختبر أوك ريدج الوطني، كما أعلنت نقل مقرها الرئيسي في الولايات المتحدة إلى مدينة أوك ريدج.
ويأتي المشروع في وقت يتركز فيه معظم الاهتمام بقطاع طاقة الاندماج على المفاعلات نفسها، حيث تتحد الذرات لإطلاق كميات ضخمة من الطاقة. لكن تشغيل المفاعل لفترات طويلة يتطلب منظومة واسعة من المعدات المساندة، من أنظمة الوقود والتبريد إلى المعدات القادرة على التعامل مع الحرارة والمواد الناتجة عن التفاعل.
اختبار تقنية إنتاج وقود الاندماج
يحمل الجهاز الجديد اسم Unity-3، وتطوره Kyoto Fusioneering بالتعاون مع مختبر أوك ريدج الوطني. وسيختبر الجهاز تقنية تعرف باسم غلاف التوليد، أو breeding blanket، وهي منظومة تحيط بمنطقة التفاعل وتؤدي وظيفتين رئيسيتين: التقاط الطاقة الناتجة عن الاندماج وتوليد وقود جديد للمفاعل.
يعتمد أحد تصميمات هذه الأغلفة على الليثيوم السائل، الذي يمتص الحرارة والنيوترونات. وعندما تصطدم النيوترونات بذرات الليثيوم، تنقسم الذرات إلى الهيليوم والتريتيوم، وهو نظير من الهيدروجين يمثل وقوداً مهماً في كثير من تصاميم مفاعلات الاندماج. وبعد ذلك يُفصل التريتيوم عن الغلاف ويُعاد إرساله إلى المفاعل، بينما تُستخلص الحرارة بهدف استخدامها في توليد الكهرباء.
لن يقتصر Unity-3 على اختبار الليثيوم السائل، إذ قالت Kyoto Fusioneering إن الجهاز سيختبر أيضاً مجموعة من المواد الأخرى المستخدمة في أغلفة التوليد. ومن المنتظر أن يساعد ذلك الباحثين والشركات الناشئة على التحقق عملياً من البيانات التي جرى إنتاج جزء كبير منها حتى الآن عبر النماذج الحاسوبية.
دور الشركة في سلسلة توريد الاندماج
تحتاج منظومة غلاف التوليد إلى مواد مقاومة للحرارة ومضخات مصممة خصيصاً ومعدات متخصصة أخرى. وتمثل هذه المنظومة جزءاً واحداً فقط من محطة اندماج كاملة، إذ تطور Kyoto Fusioneering كذلك أنظمة لتسخين وقود الاندماج وتحويله إلى بلازما، وإعادة تدوير الوقود غير المحترق من العادم، واستخلاص الحرارة لاستخدامها في إنتاج الكهرباء.
وتعد الشركة من أكبر المتخصصين بين الشركات العاملة في سلسلة توريد تقنيات طاقة الاندماج الناشئة. ووفقاً لبيانات FusionX، جمعت Kyoto Fusioneering رأس مال ملتزماً بقيمة 121 مليون دولار. كما أشارت دراسة حديثة لجمعية صناعة الاندماج إلى أن أكثر من نصف شركات الاندماج قالت إنها تخطط للتعاون مع موردين خارجيين في تقنيات دورة الوقود، مثل تلك التي تطورها Kyoto Fusioneering.
بيانات لاستخدامها في تصاميم المفاعلات
ستستخدم شركات Realta Fusion وThea Energy وType One Energy وXcimer Energy بيانات التجارب التي يجريها Unity-3 في تصميم مفاعلاتها. وتغطي هذه الشركات مجموعة متنوعة من المقاربات لتطوير طاقة الاندماج، ما يمنح نتائج الجهاز أهمية تتجاوز مشروع Kyoto Fusioneering نفسه.
ويرى مسار المشروع أن اختبار مواد وتقنيات أغلفة التوليد في جهاز مخصص قد يساعد الشركات على الانتقال من التقديرات الحاسوبية إلى بيانات تجريبية يمكن الاستناد إليها عند تطوير المفاعلات. وفي حال أثبتت التقنية أداءها، يمكن أن يعزز ذلك موقع Kyoto Fusioneering كمورد محتمل لمعدات محطات الاندماج عندما تصبح هذه المحطات جاهزة للاتصال بشبكة الكهرباء.