ألمانيا وآفاق مفاعل واعد

في 2015، بدا كأن ألمانيا على وشك اختراق علمي كان من شأنه أن ينقذ «مؤتمر باريس للمناخ»، لو أنّه حقّق وعده الكبير. وعشية المؤتمر، فاجأت ألمانيا العالم بأنها شغّلت فعليّاً مفاعلاً يعمل بالاندماج النووي، ما فتح نافذة واسعة أمام الآمال بالتقدّم في الطاقة النظيفة القادرة على إنقاذ الكوكب الأزرق من كوارث التغيّر في المناخ.
وآنذاك، أعلنت ألمانيا أنها شغّلت مفاعل «فِندِلشتاين 7- إكس شتلاراتور» Wendelstein 7-X stellarator، واختصاراً «دبليو 7- إكس» W7-X. ويشير الاسم إلى مفاعل نووي يعمل بتقنية الانصهار (الاندماج) النووي Nuclear Fusion، وهو بديل متقدّم للمفاعلات الذريّة التقليدية التي تستخدم تقنية الانشطار النووي Nuclear Fission.
وعلى رغم بساطة الوصف، فإن تنفيذه صعب تماماً. يكفي القول إن مفاعل «دبليو 7- إكس» الذي اعتبر اختراقاً أيضاً في بساطة تركيبه مقارنة بالتصاميم المتداولة علميّاً لمفاعلات الانصهار، يحوي 50 مغناطيساً فائق التوصيل، يبلغ وزن كل منها 6 أطنان، فيما لا يزيد عرض المفاعل على 16 متراً!
وفي المفاعلات التقليديّة، يصار إلى توجيه ضربات قويّة إلى قلب ذرّة ال «يورانيوم» (وهي مادة مشعّة مضطربة وبنيتها ضخمة نسبيّاً)، كي تنفصل المكوّنات الذريّة الدقيقة لنواتها عن بعضها بعضاً، مع خروج كميات كبيرة من الطاقة التي تستعمل في توليد الكهرباء. وبذا، تشبه تلك المفاعلات قنبلة ذريّة، لكنها تخرج طاقتها «تحت السيطرة» نسبيّاً.
في المقابل، يعمل مفاعل الانصهار النووي بصورة مغايرة، بل معاكسة. إذ يعمل على «صدم» أنوية ذرّات كي تندمج مع بعضها بعضاً، مع صدور سيول فيّاضة من الطاقة منها. وفي عملية الانصهار النووي، تستعمل مواد بنيتها بسيطة كغازي ال «هيدروجين» (أكثر المواد توافراً وبساطة في الكون) وال «هيليوم». ولأن نواة الذرّة تحوي مكوّناً له شحنة كهربائيّة- مغناطيسيّة إيجابيّة، (يسمّى «بروتون» Proton)، يكون من الصعب دمجه مع «بروتون» في نواة أخرى، بسبب التنافر بين الشحنات الكهربائيّة- المغناطيسيّة المتشابهة. ولذا، يعمد العلماء إلى تسخين الذرات إلى درجة مرتفعة تماماً، للتغلب على العائق الذي يمثّله ذلك التنافر. والمثال الأوضح عن مسألة الانصهار النووي يتمثّل في الشمس، التي يشتعل فرنها الهائل بفضل الانصهار النووي أساساً.
التطلّع صوب الشمس
في المفاعل الألماني «فِندِلشتاين 7- إكس شتلاراتور»، عمد العلماء الألمان في معهد «ماكس بلانك» الشهير إلى تسخين غاز الهيليوم عبر تمريره في ملفات كهرومغناطيسيّة معقّدة، ما أوصل أنويته إلى حرارة نظريّة تقدر بقرابة 100 مليون درجة مئويّة. وعندذاك، حدث الانصهار النووي للمرّة الأولى تاريخيّاً. وتوّج انطلاقَ الكهرباء من مفاعل «دبليو 7- إكس»، جهود استمرت قرابة عقدين وكلّفت بليون يورو، وعمل علمي دؤوب بما يزيد على مليون ساعة. ويعتزم العلماء الألمان الانتقال إلى استخدام الهيدروجين بدل الهيليوم، في مطلع العام المقبل، ما يجعل المفاعل «دبليو 7- إكس» قادراً على إعطاء كميات أضخم من الطاقة الكهربائيّة.
ومع تلك المعطيات، لا يبدو مبالغة القول إن ألمانيا أحدثت اختراقاً تاريخيّاً في علاقة الطاقة مع الجنس البشري، عبر تشغيل أول لمفاعل الانصهار النووي «دبليو 7- إكس». وزاد في أهمية الاختراق العلمي أنه حدث عشية اختتام مؤتمر «كوب 21»، ما فتح أفقاً نوعيّاً في التعامل مع معضلة الطاقة وعلاقتها بالتلوّث. إذ تشتهر مفاعلات الانصهار النووي بأنها أكثر أماناً من المفاعلات الذريّة التقليدية، ولا تتولّد منها نفايات نوويّة، وتعطي كميات أكبر كثيراً من الطاقة، ولا ينتج منها غازات تلوّث الغلاف الجوي.
ولأن الشيء بالشيء يذكر، هناك مشروع لمفاعل يعمل بالانصهار الذري يحمل اسم «آيتر» ITER. ولم يعمل ذلك المفاعل لحد الآن، على رغم مشاركة علماء من سبعة أطراف هي اليابان والهند والصين وروسيا والاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة وكورية الجنوبيّة، وتكلفة فاقت ال14 بليون دولار في 2015. ولا يتوقع أن تنتهي أعمال بناء المفاعل «آيتر» قبل العام 2019، مع توقّع أن يبدأ في العمل في العام 2020.
وبذلك، تكون ألمانيا سبقت الجميع في مجال طاقة الانصهار النووي التي يرى فيها كثيرون الأفق الفعلي للخلاص من معضلات الحصول على طاقة الكهرباء، خصوصاً في الأبعاد المتّصلة بالبيئة.