قامت شركة كامبريدج للصناعات الثقيلة ببناء جهاز ذوبان سطح المكتب بهدوء

عادةً ما تستحضر طاقة الاندماج صورًا لمنشآت صناعية ضخمة مجهزة بأشعة ليزر أو مغناطيسات كبيرة، ولكن شركة ناشئة في كامبريدج، ماساتشوستس، قامت بهدوء ببناء جهاز يمكن وضعه على الطاولة.

كانت العناصر البصرية للجهاز معروضة خلف يون كاي، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة كامبريدج للصناعات الثقيلة، بينما كان يتحدث مع لي في مكالمة فيديو. تعمل الشركة خلسة من معمل صغير بالقرب من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وقد أعطى كاي موقع TechCrunch نظرة حصرية على التكنولوجيا التي تطورها. [[HTML_TAG_3__]]

قال لي: "لقد بنينا مفاعلًا معياريًا صغيرًا عمدًا. إنه صغير جدًا، ويمكن وضعه على الطاولة". "نظرًا لصغر حجمه، فإنه يجعل كل شيء أسهل."

الحجم الصغير سمح لشركة Cambridge Heavy بالتجربة والتكرار بسرعة. وقال: "إن طبيعة الوحدة الصغيرة يمكن أن تسمح بإجراء ما بين 50 إلى 80 تجربة، من 50 إلى 80 جرعة يوميًا". ستعمل البيانات المستمدة من هذه التجارب على تشغيل عمليات المحاكاة التي تستخدم الذكاء الاصطناعي لتحسين التصميم.

لقد جذب هذا النهج المرن انتباه المستثمرين. جمعت الشركة الناشئة مؤخرًا جولة تمويلية أولية بقيمة 6.2 مليون دولار بقيادة Azolla Ventures بمشاركة Overlay وNeta Foundation وP3A وMassCEC وعائلة Rothrock. يستخدم مفاعل الاندماج النووي التابع لشركة كامبريدج للصناعات الثقيلة أشعة الليزر لضغط هدف الوقود، على غرار التجربة الرائدة التي أثبتت أن تفاعلات الاندماج الخاضعة للرقابة يمكن أن تنتج طاقة أكثر مما تستهلك. ولكن على عكس تصميمات الحبس بالقصور الذاتي الأخرى، يقلل نظام كامبريدج للصناعات الثقيلة من عدد أشعة الليزر اللازمة لتحفيز الاندماج.

يستخدم النظام ليزرين رئيسيين لتحفيز الاشتعال. ينقسم الليزر إلى عدة خطوط شعاعية تنقل الضوء في حلقات متحدة المركز. تمت برمجة حلقات ضوء الليزر هذه لتضرب هدف الوقود المستدير والمسطح على التوالي، بدءًا من الخارج والعمل إلى الداخل. تطلق الحلقة الأولى موجة ضغط داخل الهدف والتي تبدأ في التحرك نحو الداخل. تتم برمجة حلقات الليزر اللاحقة لتضخيم الموجة في الوقت المناسب لزيادة ضغط الوقود. 

عندما تصل موجة الصدمة إلى مركز الهدف، يتم إطلاق الليزر على الهدف، مما يؤدي إلى توليد الحرارة وإنتاج مجال مغناطيسي. مع كمية مناسبة من الضغط والحرارة، يحدث الاندماج. 

قال كاي إن تصميم كامبريدج هيفي يولد ضغوطًا عالية مع طاقة ليزر منخفضة نسبيًا. نشأ هذا المفهوم في مختبر كيث نيلسون، الكيميائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. وهناك، استخدم الباحثون نبضات الليزر لدراسة المواد في ظل الظروف القاسية. ومع زيادة الضغط، أدركوا أنهم كانوا يقتربون من ظروف الاستعداد للاندماج.

في غضون عقد من الزمن تقريبًا، تخطط شركة كامبريدج للصناعات الثقيلة لتطوير محطة طاقة بناءً على هذا المفهوم، على الرغم من أن هذا سيتطلب توسيع نطاق التصميم. وسيكون أكبر من النموذج الأولي الحالي، ولكنه ليس بحجم محطات توليد الطاقة الاندماجية الأخرى. وقال كاي إنه ينبغي أن يكون حجمه بحجم ملعبي كرة سلة وسيختبر ما إذا كان هذا النهج يمكنه توليد طاقة كافية لتشغيل محطة كهرباء.

قبل أن يحدث ذلك، تخطط شركة Cambridge Heavy لاستخدام أجهزتها على نطاق أصغر لتصنيع التريتيوم، وهو نظير نادر للهيدروجين سيتم استخدامه في كل محطات توليد الطاقة الاندماجية قيد الإنشاء تقريبًا اليوم. يُباع التريتيوم بحوالي 30.000 دولار للجرام اليوم.

لن تحتاج كل محطة طاقة إلى الكثير من التريتيوم (في حدود بضعة جرامات سنويًا)، ولكن المادة نادرة جدًا بحيث لا يوجد منها اليوم سوى حوالي 40 كجم فقط. تتنبأ دراسة حديثة أنه بدون مصادر جديدة، ستعاني صناعة الطاقة الاندماجية من نقص بنحو 28 كيلوجرامًا في عام 2054. وبالأسعار الحالية، تبلغ قيمة التريتيوم حوالي 840 مليون دولار.

تقوم شركات الاندماج النووي الناشئة بتصميم أنظمة وقود من شأنها أن تساعد المفاعلات على تحقيق الاكتفاء الذاتي إلى حد كبير في إمدادات التريتيوم، على الرغم من أنها قد تحتاج إلى إعادة شحن من حين لآخر. لكن كاي قال إن هذه العملية قد تستغرق ما يصل إلى 10 سنوات، مما يمنح كامبريدج للصناعات الثقيلة سنوات من الإيرادات المحتملة بينما تسعى إلى إنشاء محطة للطاقة.