مادة مقاومة للهيليوم قد تعلن أخيراً عصر الاندماج النووي

أثمر تعاون بين المهندسين والباحثين عن وسيلة لمنع الهيليوم، -وهو ناتج ثانوي لتفاعل الاندماج- من إضعاف مفاعلات الاندماج النووي.

ويكمن السر في بناء المفاعلات باستخدام المواد الصلبة النانوية التي تشكل قنوات يمكن من خلالها أن ينفذ الهيليوم.





وقد اختبر باحثون من جامعة Texas A&M University تكساس ايه اند ام، في إطار تعاونهم مع فريق من مختبرLos Alamos National Laboratory لوس ألاموس الوطني في نيو مكسيكو، طريقة جديدة لتشكيل المواد المستخدمة في مفاعلات الاندماج النووي ووجدوا أنه يمكن القضاء على إحدى العقبات التي تمنع الإنسانية من تسخير طاقة الاندماج .





و يعتبر كثيرون أن الاندماج، -وهي عملية تحدث في الشمس ذاتها- الهدف الأسمى والنهائي للطاقة النووية.





فالاندماج قادر على توليد حوالي أربعة أضعاف قوة الانشطار النووي .

وبالرغم من أن الاندماج النووي يبدو واعدًا، لم يتمكن الباحثون حتى الآن من تحويله إلى مصدر موثوق للطاقة المتجددة لعدة أسباب.

فعملية الاندماج لا تعرض المفاعلات للضغط الشديد ودرجات حرارة هائلة فحسب، بل إن الهليوم – وهو ناتج ثانوي للاندماج بين ذرات الهيدروجين – يزيد أيضًا من الضغط المسلط على المفاعلات وهو ما يؤثر على المواد ويضعفها.








وقال مايكل ديمكويتز، أستاذ علوم المواد وهندستها في جامعة ايه آند ام، فى بيان صحفي: «إن ما يحصل بالضبط هو أن الهيليوم يتجمع على شكل فقاعات داخل المعدن و يبقى هناك إلى الأبد لأن المعدن صلب، وكلما تراكم المزيد والمزيد من الهيليوم، فإن الفقاعات تبدأ بالارتباط بالمواد لتدميرها بالكامل»

و في دراسة نشرتها مجلة ساينس أدفانسز، قدم الباحثون نظرة عامة عن كيفية اختبارهم لسلوك الهيليوم في المواد الصلبة النانوية المصنوعة من طبقات معدنية سميكة.








ووجد الباحثون أن الهيليوم لم يشكل فقاعات في هذه المواد الصلبة النانوية مثلما فعل في المواد المستخدمة تقليديًا.

وبدلًا من ذلك، شكل الهيليوم أنفاقًا طويلة كالأوردة.

وقال ديمكويتز: « لقد تفاجأنا بما رأيناه، فكلما وضع المزيد من الهيليوم داخل هذه المركبات النانوية، تبدأ القنوات في الارتباط، بدلًا من تدمير المواد، بصورة شبيهة بنظام الأوعية الدموية»

وتزداد شعبية الطاقة المتجددة في إطار الجهود العالمية لمكافحة تغير المناخ.

وعلى الرغم من أن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح هي مصادر الطاقة المتجددة الأكثر شيوعًا، فإن العالم يولي اهتمامًا متجددًا للطاقة النووية، ولا سيما في أشكال أكثر تقدمًا مثل انشطار الملح المنصهر والاندماج النووي.

وفي حالة الاندماج النووي، يحرص الخبراء على تطوير نموذج أولي لمفاعل اندماج فعال وناجع بحلول عام 2030، وتبحث بعض المؤسسات عن سبل لتحقيق الاستقرار في تفاعل الاندماج.








يحاول بعض العلماء استكشاف استخدام البلازما غير الهيدروجينية، ويركز البعض الآخر على تحسين المفاعلات الاندماج، ويمكن للبحث الجديد أن يساعد في تلك الجهود.

وفقًا لديموكويتز، فإن أهم تطبيق لهذا الاكتشاف هو تطوير مواد لمفاعل الاندماج هدفها السماح للهيليوم بالتدفق خارجًا بدلًا من البقاء محبوسًا داخل المفاعلات.

وتمثل الأنفاق الشبيهة بالأوردة قنوات يمر من خلالها الهيليوم.

ولكن ديمكويتز يعتقد أنها مجرد بداية وقال: « أعتقد أن الأهمية الكبرى موجودة في المواد الصلبة الوعائية، التي تشبه الأنسجة ذات شبكات الأوعية الدموية»

وأضاف: «ماذا يمكن نقله من خلال هذه الشبكات؟ ربما الحرارة أو الكهرباء أو حتى المواد الكيميائية التي يمكن أن تساعد المواد أن تلتئم بصفة ذاتية»