الشمس الصناعية؛ كيف تنشأ وأهم المعلومات حول التوكاماك الصيني (EAST)

الشمس الصناعية؛ كيف تنشأ وأهم المعلومات حول التوكاماك الصيني (EAST)

تعتبر الشمس الصناعية أحد المصادر النظيفة للطاقة، وكانت معادلة الطاقة والكتلة الدافع الأساسي لنشأتها، وشمس الصين الاصطناعية دليل على أن الفكرة قابلة للتنفيذ.

نعلم جميعًا مدى أهمية الشمس لبقاء جنسنا البشري، فهي ليس مجرد جرم سماوي في الفضاء الخارجي، إنها كرة نارية هائلة ومصدر رائع للطاقة، مما يضمن وجود الحياة وازدهارها على كوكب الأرض، وتأتي الشمس الصناعية (Artificial Sun) كمحاكاة للتفاعلات التي تحدث داخل الشمس الحقيقية، كوسيلة للحصول على كمية هائلة من الطاقة بطريقة نظيفة وغير ملوثة للبيئة.


هل يمكن وجود شمس صناعية؟

يمكن أن يكون لدينا شمس اصطناعية على الأرض، ولكن كما هو متوقع، يتطلب إنشاء شمس اصطناعية أكثر قليلاً من إجراء تجربة صغيرة باستخدام معدات عادية في مختبر نموذجي، إنها مهمة شاقة بشكل لا يصدق، وبالتالي، ولأسباب مبررة، فإنها تستغرق سنوات عديدة قبل أن تصبح حقيقة واقعة، ولكن رغم ارتفاع التكلفة وصعوبة التجهيزات المطلوبة نوعًا ما، فإنها تشكل أملًا في الحصول على مصدر للطاقة غير ملوث للبيئة، بديل عن المصادر الأحفورية التقليدية.


معادلة أينشتاين للطاقة والكتلة

كيف تنشأ الشمس الصناعية
معادلة الطاقة والكتلة…الفكرة الأساسية وراء الشمس الصناعية

المعادلة التي ساعدت في دفع فكرة الشمس الصناعية – التي تبدو غريبة – إلى مرحلة التنفيذ هي معادلة الطاقة والكتلة، والتي افترضها ألبرت أينشتاين (Albert Einstein) في عام 1905، وفقًا للمعادلة، يُعتقد أن دمج عدد من الذرات معًا يمكن أن يطلق كميات هائلة من الطاقة، فإذا تم تطبيق هذه المعادلة بنجاح في الاستخدام العملي، فإن الطاقة المحجوزة في جرام واحد من المادة يمكنها تشغيل 28500 مصباح كهربائي بقدرة 100 وات لمدة عام كامل.

فكر الباحثون في استخدام شعاع ليزر عالي الطاقة من شأنه أن يقصف هدفًا في غرفة تفاعل بعرض 32 قدمًا. وسيتبع ذلك انفجار ينتج عنه طاقة هائلة، ومن الناحية النظرية، فإن إجمالي الطاقة المنبعثة سيكون 10 مرات أكبر من الطاقة المستهلكة أثناء التجربة.

“اقرأ أيضًا: عمل طاقة شمسية في المنزل


كيف تنشأ الشمس الصناعية؟

نظرًا لأننا نتحدث عن إنشاء نجم صناعي من نوع ما، فمن نافلة القول أن الظروف التي يجب إجراء التجربة فيها ستكون محسّنة للغاية، ستكون المساحة المطلوبة للتجربة مساوية لثلاثة ملاعب كرة قدم مجتمعة، سيضرب شعاع ليزر واحد بالأشعة تحت الحمراء الهدف بعد مروره عبر العديد من العدسات والمكبرات والمرايا على طول ميل كامل،

يتم بعد ذلك تقسيم شعاع الليزر هذا إلى 192 حزمة مختلفة، والتي سيتم تحويلها إلى ضوء فوق بنفسجي، وسيتم تركيز ضوء الأشعة فوق البنفسجية هذا على مركز كبسولة يحتوي على غرفة مستهدفة مطلية بالألمنيوم، عندما تضرب الحزمة الجدران الداخلية للكبسولة، سيتم إنتاج أشعة سينية عالية الطاقة في فترة زمنية قصيرة جدًا (جزء من المليار من الثانية)، سيؤدي ذلك لاحقًا إلى تكوين حبيبة وقود داخل الكبسولة حتى ينفجر الغلاف الخارجي للكبسولة، نتيجة لهذا الانفجار، سيتم إطلاق تفاعل الاندماج النووي، وبالتالي إطلاق كميات هائلة من الطاقة، وتعتبر هذه إحدى طرق تكون الشمس الاصطناعية.

قد يقودك هذا التفسير الواقعي إلى الاعتقاد بأن الأمر ليس بهذه الصعوبة، ولكنه في الواقع معقد للغاية. ويحتاج لتجهيزات تستغرق وقت طويل قبل أن تتمكن من صنع شمس اصطناعية للبشرية، ومع ذلك، فإن الخبر السار هو أن إنشاء شمس اصطناعية أمر ممكن، بغض النظر عن الصعوبات التي قد تشكلها المهمة.

“اطلع على: المجال المغناطيسي للأرض


شمس الصين الصناعية

شمس الصين الصناعية
شمس الصينة الصناعية أو ما يعرف باسم EAST

تصدرت شمس الصين الصناعية عناوين الصحف خلال الفترة السابقة ولا زال الحديث عنا مستمر حتى الآن، حيث تمكن مفاعل الاندماج النووي الصيني من إنتاج “الشمس الاصطناعية” التي كانت أعلى بحوالي سبع مرات من حرارة الشمس الحقيقية التي نعرفها جميعاً، وحطم الجهاز الأرقام القياسية العالمية بعد تعرضه لرد فعل نووي عند 70 مليون درجة مئوية (158 مليون درجة فهرنهايت) لأكثر من 17 دقيقة، حسبما ذكرت وكالة أنباء شينخوا الصينية الرسمية.

تم إطلاق اسم شمس الصين الصناعية على مشروع مفاعل “توكاماك التجريبي المتقدم فائق التوصيل” (EAST) (Experimental Advanced Superconducting Tokamak)، ويتم تشغيله في منشأة بحثية في مدينة هيفي الصينية في مقاطعة آنهوي.

حقائق عن شمس الصين الصناعية

نتناول في السطور التالية أبرز الحقائق التي نعرفها عن شمس الصين الاصناعية حتى الآن:

  • إنها ليست في الواقع “شمسًا” بالمعنى المعروف.
  • على عكس ما يوحي اسمها، أو مقاطع الفيديو المزيفة التي قد تصدقها، فإنها ليست مجالًا عائمًا من الضوء تم إطلاقه في السماء، في الواقع هي حجرة مفاعل على شكل كعكة دائرية لحجز البلازما المسخنة بواسطة مجال مغناطيسي قوي.
  • الهدف من هذه الشمس ليس توفير الضوء أو الحرارة، ولكن الهدف هو الحصول على كمية هائلة من الطاقة النظيفة، التي يأمل الباحثون في حصدها لاستخدامها في أغراض متعددة.
  • حصلت EAST على لقبها “الشمس الصناعية” لأن عملية توليد الطاقة هذه، والمعروفة باسم الاندماج النووي، مشابهة للعملية الفيزيائية التي تحدث داخل الشمس الحقيقية.
  • تستخدم العملية النوى الذرية لتوليد كميات كبيرة من الطاقة، عن طريق دمج ذرات الهيدروجين لتكوين الهيليوم.

شمس الصين الصناعية تحطم الأرقام القياسية السابقة

قبل EAST، سجل التوكاماك الفرنسي (Torre Supra) الرقم القياسي العالمي لأطول مدة بلازما لأي مفاعل توكاماك عند 6.5 دقيقة في عام 2003، وسجل مفاعل توكاماك للأبحاث المتقدمة في كوريا الجنوبية فائق التوصيل (KSTAR) رقمًا قياسيًا عالميًا في عام 2016، من خلال الحفاظ على 50 مليون درجة مئوية (90 مليون درجة فهرنهايت) لمدة 70 ثانية، وحطم EAST الرقم القياسي لـ KSTAR في عام 2021 وحافظ على حوالي 119 مليون درجة مئوية (216 مليون درجة فهرنهايت) لمدة 102 ثانية، في المقابل، تبلغ درجة حرارة الشمس الفعلية حوالي 15 مليون درجة مئوية (27 مليون درجة فهرنهايت)، أي أن حرارة شمس الصين الاصطناعية تفوق حرارة الشمس الحقيقية بأكثر من 7 مرات تقريبًا.


شمس الصين الصناعية…مصدر جديد للطاقة النظيفة

شمس الصين الاصطناعية
شمس الصين الصناعية..مصدر للطاقة النظيفة

روّج العلماء في معهد Hefei للعلوم الفيزيائية لنجاح EAST في توسيع خيارات الطاقة النظيفة في البلاد، على عكس أنواع الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي، والتي تتعرض لخطر الاستنفاد وتشكل تهديدًا للبيئة، حيث أن المواد الخام المطلوبة لـ”الشمس الاصطناعية” تكاد تكون غير محدودة على الأرض، لذلك، تعتبر طاقة الاندماج النووي هي الطاقة المثالية لمستقبل البشرية، ولا ينتج الاندماج النووي أي غازات دفيئة ولا يترك أي نفايات مشعة.

“اقرأ أيضًا: واقي الشمس


تكلفة شمس الصين الصناعية

من المقدر أن يكلف EAST الصين أكثر من 1 تريليون دولار بنهاية التجربة في يونيو المقبل، بالطبع إنه مكلف ولكنه يستحق ذلك، وهو جزء من مشروع تعاوني مقره في فرنسا يُعرف باسم المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي (International Thermonuclear Experimental Reactor) (ITER)، والذي من المقرر أن يكون أكبر مفاعل نووي في العالم، وتشارك 35 دولة إلى جانب الصين في هذا المشروع بما في ذلك الاتحاد الأوروبي بأكمله والمملكة المتحدة والهند والولايات المتحدة، ويحتوي ITER على أقوى مغناطيس في العالم، قادر على إنتاج مجال مغناطيسي أقوى بمقدار 280 ألف مرة من مجال الأرض، ومن المتوقع أن يعمل مفاعل الاندماج العالمي في عام 2025، ومع ذلك، فإن الصين لا تتوقف عند هذا الحد، وتخطط لإكمال جهاز الاندماج الجديد Tokamak بحلول أوائل 2030.


يتضح لنا كيفية تكون الشمس الصناعية وأهميتها، وأهم الحقائق التي نعرفها حتى الآن عن شمس الصين الاصطناعية، والخطط المستقبلية في هذا المجال، وعلى الرغم من ارتفاع التكلفة وصعوبة التجهيزات، إلا أنها تعتبر مصدر نظيف لكميات كبيرة من الطاقة.

فهرس على قوقل نيوز

تابعنا الأن

مقالات هامة
تعليقات (0)

إغلاق