به یاد فرزندان جاویدان این سرزمین

یادشان همواره در قلب این خاک زنده خواهد ماند

توجد طاقة نظيفة لا حدود لها. الصين تسير بشكل كبير في السباق لتسخيرها.

توجد طاقة نظيفة لا حدود لها. الصين تسير بشكل كبير في السباق لتسخيرها.

نيويورك تايمز
1404/09/24
8 مشاهدات

القوة ⚡︎ التحركات

توجد طاقة نظيفة لا حدود لها. وتتقدم الصين بشكل كبير في السباق لتسخيرها.

تضخ بكين موارد هائلة في أبحاث الاندماج، بينما تريد الولايات المتحدة أن تقود الصناعة الخاصة الطريق. يمكن للفائز أن يعيد تشكيل الحضارة.

تصور مستقبل مدعوم بالاندماج: عروض جهاز تجريبي لشركة أمريكية ناشئة، على اليسار، و منشأة أبحاث المختبر الصيني، وكلاهما قيد الإنشاء.الائتمان...أنظمة الكومنولث فيوجن؛ معاهد هيفي للعلوم الفيزيائية، الأكاديمية الصينية للعلوم

بواسطة ريموند تشونغكريس باكليكيث برادشر وهاري ستيفنز

تقرير كيث برادشر من مدينة هيفي بالصين؛ ريموند تشونغ من واشنطن؛ وكريس باكلي من تايبيه، تايوان؛ وهاري ستيفنز من نيويورك.

في حرم جامعي مورق في شرق الصين، تعمل أطقم العمل ليلًا ونهارًا لإنهاء هيكل دائري ضخم بذراعين كاستين بطول حاملات الطائرات.

في حقول الأرز السابقة في جنوب غرب البلاد، يتم بناء مبنى ضخم على شكل حرف X بنفس القدر من الإلحاح وفي ظل قدر كبير من السرية. لم يكن وجود هذه المنشأة معروفًا على نطاق واسع حتى اكتشفها الباحثون في صور الأقمار الصناعية قبل عام أو نحو ذلك.

تمثل هذه المشاريع الضخمة معًا أكثر جهود الصين طموحًا حتى الآن لتسخير مصدر للطاقة يمكن أن يغير الحضارة: الاندماج.

يستخدم الاندماج، وهو دمج الذرات معًا لإطلاق طاقة غير عادية، أنواعًا وفيرة من الوقود، ولا يحمل أي خطر الانصهار ولا يترك أي نفايات مشعة طويلة العمر. إنه يعد بطاقة لا حدود لها تقريبًا والتي قد لا تلبي الطلب المتزايد على الكهرباء لتشغيل الذكاء الاصطناعي فحسب، بل قد تنهي أيضًا الاعتماد على الوقود الأحفوري الذي يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب بشكل خطير.

لقد فكر العلماء لأول مرة منذ قرن من الزمان في الاندماج النووي، وهي طاقة النجوم. وفي العقود الأخيرة، قطعوا خطوات كبيرة نحو إعادة إنتاج العملية في المختبر باستخدام المغناطيس والليزر. ومع ذلك، فإن إجبار الذرات الجامحة على الاندماج أصعب بكثير من تقسيمها، كما هو الحال في عملية الانشطار التي تنتج الطاقة النووية اليوم.

يجب على مفاعل الاندماج أولاً تسخين الهيدروجين إلى درجات حرارة أعلى من حرارة الشمس، وتحويله إلى بلازما، وهي الحالة الرابعة للمادة. ثم تحتاج بعد ذلك إلى الاحتفاظ بهذه البلازما العنيفة معًا لفترة كافية حتى تقوم الذرات بدمج الطاقة وتفريغها. وتتسابق الآن الصين والولايات المتحدة ودول أخرى لتطوير الآلات التي يمكنها تنفيذ كل هذا والبقاء على قيد الحياة للقيام بذلك مرارًا وتكرارًا، بشكل موثوق بما يكفي لتشغيل شبكة الكهرباء.

تتنافس القوتان العظميان في العالم للسيطرة على مستقبل الطاقة. وفي ظل إدارة ترامب، تعتزم الولايات المتحدة إنتاج النفط والغاز والفحم وبيعها في الخارج. Its chief economic rival, China, has become the world’s dominant supplier of clean energy in the form of solar panels, batteries and electric vehicles.

ImageAn overhead view of a fusion facility in China under construction.
البناء على أفضل توكاماك في الصين أكتوبر.الائتمان...تشو مو/شينخوا، عبر Getty Images
الصورة
عملت الصين مع فرنسا منذ عقود لتطوير شرقها توكاماك.الائتمان...جيل صبري لصحيفة نيويورك تايمز

يمكن للاندماج أن يغير حسابات التفاضل والتكامل لكل من الدول والعالم. وأيًا كان من ينتصر عليها فيمكنه بناء مصانع في جميع أنحاء العالم وإقامة تحالفات جديدة مع الدول المتعطشة للطاقة. ولكن الأميركيين والصينيين لديهم استراتيجيات مختلفة تمام الاختلاف لتحقيق هذه الغاية.

وتعتمد الولايات المتحدة على الصناعة الخاصة والابتكار الأميركي لتحقيق النتائج، في حين تقدم الوكالات الحكومية الدعم الموجه. ومن الساحل إلى الساحل، جلب أسطول من الشركات الناشئة قدرًا جديدًا من الإلحاح والإبداع إلى هذا المسعى.

وعلى الجانب الآخر من العالم، جعلت حكومة الصين من الاندماج النووي أولوية وطنية، فحشدت الموارد بسرعة هائلة. ومؤخراً، تمكنت شركة ناشئة في شنغهاي من مضاهاة الإنجاز الهندسي الذي حققته شركة الاندماج النووي الأفضل تمويلاً في أميركا، وهي شركة كومنولث فيوجن سيستمز، في وقت أقل كثيراً. خلال الصيف، ضخت الحكومة الصينية ومستثمرون من القطاع الخاص 2.1 مليار دولار في شركة اندماج جديدة مملوكة للدولة. وهذا الاستثمار وحده يعادل ضعفي ونصف الاستثمار في الولايات المتحدة. ميزانية الاندماج السنوية لوزارة الطاقة.

<ديف> <الشكل>

ارتفع الاستثمار في شركات الاندماج الصينية

الاستثمار السنوي في الأسهم في مجال الاندماج، حسب موقع الشركة

الصين
الولايات المتحدة
أخرى البلدان

ملاحظة: بيانات عام 2025 حتى 5 ديسمبر. تشمل الدول الأخرى ألمانيا وبريطانيا وكندا واليابان وفرنسا وإسرائيل والسويد وتركيا. أستراليا. المصدر: قاعدة طاقة الاندماج

من الممكن قريبًا اختبار التقدم الذي أحرزته الدولتان وجهاً لوجه.

يقول الكومنولث إنه بحلول عام 2027، سيحقق الجهاز التجريبي الذي يبنيه في ماساتشوستس إنجازًا رئيسيًا: إنتاج طاقة أكثر مما يتطلبه التشغيل. سيكون ذلك بمثابة إشارة إلى أن الاندماج النووي يمكن أن يولد يومًا ما الكهرباء لمراكز البيانات، ومصانع الصلب وغيرها.

يهدف مختبر فيزياء البلازما الرائد في الصين إلى أن تتجاوز آلته الجديدة، التي تحمل الاسم المتواضع BEST، والتي ستوضع في مبنى مزدوج الذراعين في شرق البلاد، هذا الإنجاز في السنوات القليلة المقبلة أيضًا.

وقال ليان هوي، العالم في المختبر: "إنه جدول زمني ضيق للغاية". ومع ذلك، قال: "نحن واثقون جدًا من أننا سنكون قادرين على تحقيق أهداف بحث BEST".

أولوية وطنية

<الشكل>
فيديو
نموذج توكاماك.الائتمانالائتمان...جيل صبري لصحيفة نيويورك تايمز

إن التزام الصين بالعلم والاندماج يأتي من القمة.

الخطة الخمسية الجديدة للحكومة، والتي تغطي الفترة من 2026 إلى 2030، تَعِد باتخاذ "تدابير استثنائية" لتأمين الاختراقات في مجال طاقة الاندماج النووي ومجالات أخرى. وتعكف الشركة النووية المملوكة للدولة في الصين على إعداد مقترحات بحثية مفصلة عن الاندماج، واصفة إياها بأنها "حلبة السباق الرئيسية في المنافسة العلمية والتكنولوجية المستقبلية بين القوى العظمى".

كانت البلاد لقد تم اندماج أسماك المنوة قبل عقدين فقط من الزمن، وقد نمت من خلال التعاون مع دول أخرى. وقد عملت بشكل وثيق مع فرنسا لتطوير أحدث منتجاتها من نوع توكاماك، وهو نوع من آلات الاندماج على شكل كعكة الدونات. وأصبحت مساهمًا رئيسيًا في تجربة الاندماج ITER التي شاركت فيها 33 دولة (تُنطق "آكلى لحوم البشر"). خلال معظم العقد الماضي، أجرى الباحثون الأمريكيون والصينيون تجارب مشتركة وأشادوا "بالصداقة طويلة الأمد" بين بلديهم في فيزياء البلازما.

والآن، تقوم المختبرات والشركات الصينية بصب الخرسانة لبناء مرافق بحثية متطورة خاصة بها. يقوم معهد فيزياء البلازما التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ببناء كل من BEST tokamak الجديد ومجمع قريب مساحته 100 فدان حيث سيقوم الباحثون بتطوير واختبار المكونات للعمل في ظل الظروف القاسية لجهاز الاندماج. يعكف العلماء هناك أيضًا على رسم مخطط توكاماك آخر من شأنه تشغيل محطة اندماج تجريبية في ثلاثينيات وأربعينيات القرن الحالي.

<ديف> <الشكل>

الإنشاءات في معهد فيزياء البلازما

سبتمبر. 2018
<ديف> <ديف> <ديف>

الصين

<ديف>

خفي

<ديف>

1000 قدم

<ديف> <ديف>

الصين

<ديف>

خفي

<ديف>

1000 قدم

<ديف> <ديف>

الصين

<ديف>

خفي

<ديف>

1000 قدم

<ديف> <ديف>

الصين

<ديف>

خفي

<ديف>

1000 قدم

<ديف> <ديف>

الصين

<ديف>

خفي

<ديف>

1000 قدم

<ديف> <ديف>

الصين

<ديف>

خفي

<ديف>

1000 قدم

القمر الصناعي الصور تظهر ست سنوات من البناء. المصدر: Airbus DS عبر Google

زار ريتشارد بيتس، عالم الفيزياء البريطاني الفرنسي في ITER، موقع BEST في يناير من العام الماضي، عندما كان مجرد منصة فارغة. واليوم، اكتمل نصف المشروع.

وقال الدكتور بيتس: لقد تعلمت الصين الكثير من كونها جزءًا من ITER، وهي الآن تطبق هذه المعرفة لتحقيق التقدم الخاص بها. قال جيمي جودريتش، وهو زميل بارز في معهد جامعة كاليفورنيا للشؤون العالمية: "في كل مرة أذهب إلى هناك، يدهشني العدد الهائل من الأشخاص والكفاءة الهائلة التي يتم بها إنجاز الأمور".

ومع ذلك، حتى لو كانت التكنولوجيا الأساسية تعمل، فإن مفاعلات الاندماج النووي لن توفر الطاقة للعالم حتى تكتشف الشركات كيفية بنائها وتشغيلها بتكلفة معقولة وعلى نطاق صناعي.

وعلى هذه الجبهة، تمنحها خبرة الصين في الهندسة والبناء ميزة واضحة، كما قال جيمي جودريتش، زميل بارز في معهد جامعة كاليفورنيا للشؤون العالمية. الصراع والتعاون. قال السيد جودريتش: "الخطر الذي يواجه الولايات المتحدة هو أننا ننشئ مسارًا تقنيًا قابلاً للتطبيق أولاً، ولكن بعد ذلك تقوم الصين بتصميمه وتوسيع نطاقه قبل أن نتمكن من ذلك".

في الآونة الأخيرة، حصل الكومنولث على لمحة عن مدى سرعة تحرك الصين.

في العام الماضي، العلماء في الشركة أوراق بحثية أكاديمية منشورة تصف أحد أكبر إنجازاتهم: المغناطيسات الضخمة على شكل D والتي ستوضع داخل توكاماك الجديد في ماساتشوستس. وهي مصنوعة من مواد تحمل الكهرباء بمقاومة منخفضة بشكل استثنائي، مما يسمح لها بإنتاج مجالات مغناطيسية فائقة القوة.

ثم، في الصيف الماضي، قام علماء في شركة ناشئة في شنغهاي، Energy Singularity، نشروا ورقة بحثية حول مغناطيسهم المشابه جدًا.

إلى دينيس وايت، أ لم يكن هذا، أحد مؤسسي الكومنولث، مجرد إنجاز من أعمال الهندسة العكسية. وقال الدكتور هانز إن حشد سلاسل التوريد وخبرات التصنيع اللازمة لبناء واختبار مثل هذا المغناطيس أظهر بسرعة "مهارة مذهلة حقًا". قال وايت.

<الشكل>
الصورة
"إنه جدول زمني ضيق للغاية"، قال ليان هوي، العالم في المختبر، حول هدف الحكومة الصينية أن يتمكن BEST، في السنوات القليلة المقبلة، من إنتاج طاقة لفترة وجيزة أكثر مما يتطلبه التشغيل.الائتمان...جيل صبري لصحيفة نيويورك تايمز
<الشكل>
الصورة
داخل نموذج بالحجم الطبيعي للتوكاماك الذي تبنيه شركة Commonwealth Fusion Systems في ماساتشوستس.الائتمان...سايمون سيمارد لصحيفة نيويورك التايمز

مسار الليزر

في الجنوب الغربي، تتقدم جبهة أخرى في طموحات الاندماج النووي للصين وسط ضجة عامة أقل بكثير.

علماء في الأكاديمية الصينية للفيزياء الهندسية، في مقاطعة سيتشوان، درسوا باهتمام بينما كان نظراؤهم في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا يكدحون لسنوات قبل أن يحققوا عرضًا مثيرًا لإمكانات الاندماج. في أواخر عام 2022، تسببت أشعة الليزر في المختبر في "إشعال" حبيبة من الهيدروجين، مما يعني أن التفاعل أنتج طاقة أكثر من الطاقة المنبعثة من الليزر.

وسارع أحد كبار العلماء في الأكاديمية الصينية إلى دعوة بلاده إلى أن تحذو حذوها.

يمثل إنجاز ليفرمور "إنجازًا علميًا كبيرًا سيتم تخليده في سجلات تاريخ البشرية"، كما قال تشنغ وانغو في مقابلة في أوائل عام 2023. وقال إن الصين يجب أن تعمل على "تعزيز الاستثمار والأبحاث" في مجال طاقة الاندماج، مع "اتخاذ الإشعال بالاندماج بالليزر باعتباره النهج الفني الرئيسي". وفي غضون عام ونصف، نشأت منشأة هائلة على شكل X خارج مدينة ميانيانج.

<ديف> <الشكل>

الإنشاء في منشأة دمج الليزر في ميانيانغ

ديسمبر. 2017
<ديف> <ديف> <ديف>

الصين

<ديف>

ميانيانغ

<ديف>

300 قدم

<ديف> <ديف>

الصين

<ديف>

ميانيانغ

<ديف>

300 قدم

<ديف> <ديف>

الصين

<ديف>

ميانيانغ

<ديف>

300 قدم

القمر الصناعي الصور تظهر ثماني سنوات من البناء. المصدر: Airbus DS عبر Google، Planet Labs

تقارير صناعة الليزر الصينية، والأوراق العلمية وبراءة الاختراع إلى أن الموقع سيضم Shenguang IV، وهي منشأة جديدة للإشعال بالليزر. مقترحات لمثل هذه المنشأة، التي يعني اسمها "النور الإلهي"، الرجوع بشكل ما أكثر من 15 عامًا. لكن يبدو أن نجاح مختبر ليفرمور يضعه على المسار السريع.

إن سرعة البناء في ميانيانغ "مذهلة"، كما قالت كيمبرلي بوديل، مديرة ليفرمور، نظرًا لأن مختبرها استغرق 20 عامًا لبناء منشأة الإشعال وتشغيله بالكامل. ومع ذلك، قال الدكتور بوديل: "إن تشغيل هذا النظام بشكل موثوق وفعال مع مرور الوقت يتطلب مهارات ذات معنى، وهذه كلها دروس يجب على الصين أن تتعلمها على طول الطريق".

لدى العلماء في الأكاديمية الصينية للفيزياء الهندسية سبب للسرية. مثل كثيرين في ليفرمور، فإنهم يعملون في أبحاث الأسلحة النووية، ويوفر الاندماج بالليزر وسيلة لدراسة ظروف الانفجارات النووية دون تفجير أسلحة فعلية.

مع النمو السريع للمخزون النووي الصيني في عهد الزعيم الأعلى للبلاد، شي جين بينغ، بحث جيشها عن طرق للحفاظ على الرؤوس الحربية وربما تحديثها دون انتهاك الحظر العالمي على التفجيرات التجريبية، كما يقول الخبراء.

في الأشهر الأخيرة، كشفت أكاديمية الفيزياء الهندسية عن خطط لبناء رؤوس حربية أخرى. منشأة الإشعال بالليزر في تشنغدو، عاصمة مقاطعة سيتشوان - وهي شقيق تجاري أصغر حجمًا وأكثر من ذلك الموجود في ميانيانغ.

وبينغ شيانجو، الذي كان ذات يوم مصمم أسلحة مجهول، حول نفسه إلى رائد أعمال في مجال الطاقة، حيث روج لرؤيته لنوع غير مُختبر من المفاعلات يجمع بين الاندماج والانشطار. الصين، كتب الدكتور بينغ في مقترح هذا العام، يجب أن "يهدف إلى التطبيق التجاري بحلول عام 2040".

التعاون أو الانفصال

كان الانقسام بين الولايات المتحدة والصين في مجال الاندماج النووي واضحًا للغاية بالنسبة لألان بيكوليت، الفيزيائي الفرنسي البارز، عندما كان في تشنغدو في أكتوبر لحضور مؤتمر الاندماج السنوي للوكالة الدولية للطاقة الذرية. وقال الدكتور بيكوليت إنه لم يكن هناك أمريكيون.

وقال ثلاثة باحثين لصحيفة التايمز إن وزارة الطاقة في عهد الرئيس ترامب لم تشجع العلماء الأمريكيين على الحضور. ولم تستجب الإدارة لطلب التعليق.

وقال الدكتور بيكوليت، كبير العلماء في ITER: "إن الصين أصبحت الآن مبتكرة". "إن الأمر لا يقتصر على مجرد النسخ أو إعادة العمل."

<ديف> <الشكل>

تأتي أبحاث الاندماج بشكل متزايد من الصين

نسبة المؤلفين الذين ينشرون في المجلة النووية الانصهار

ملاحظة: التحليل يستبعد المؤلفين الذين لا يعرف انتماء بلدهم. المصدر: OpenAlex عبر مشروع الدراسات التنافسية الخاصة

أعلن المعهد الصيني لفيزياء البلازما في تشرين الثاني (نوفمبر) عن ترحيبه بالشراكات مع العلماء الأجانب باستخدام "أفضل توكاماك" الجديد. قال دونج شاوهوا، الذي يدير التعاون الخارجي للمعهد: "الباب مفتوح دائمًا".

ولكن مع تزايد أهمية أمن الطاقة لصناعات مثل الذكاء الاصطناعي، يرى الكثيرون في الحكومة والصناعة الأمريكية الآن أن الاندماج هو ساحة معركة ربح أو خسارة للنفوذ العالمي.

"من يفوز ويجمع الأمور معًا، سيضع الأساس لبقية القرن"، كما قال يلي باجركتاري، رئيس مشروع الدراسات التنافسية الخاصة، وهي منظمة بحثية في واشنطن.

أصدرت وزارة الطاقة في تشرين الأول (أكتوبر) خريطة طريق جديدة لمساعدة صناعة الاندماج على النمو والتسويق في ثلاثينيات القرن الحالي. وتدعو الوثيقة إلى بناء وتحديث العديد من المرافق العلمية. لكنه يلغي مبادرة سابقة من قبل الوزارة لقيادة تصميم وبناء مصنع اندماج تجريبي بواسطة أربعينيات القرن الحادي والعشرين.

<الشكل>
الفيديو
يقول المعهد الصيني لفيزياء البلازما إنه منفتح للتعاون مع العلماء الأجانب الذين قد يرغبون يومًا ما في استخدام أفضل ما لديهم توكاماك.الائتمانالائتمان...جيل صبري لصحيفة نيويورك تايمز
<الشكل>
الصورة
الائتمان...جيل صبري لصحيفة نيويورك التايمز

السبب، وفقًا للوزارة، هو أن الشركات الأمريكية الناشئة تتحرك بالفعل بسرعة نحو إنشاء مثل هذا المصنع.

بالنسبة لبعض العلماء، تحتاج الحكومة الأمريكية إلى بذل المزيد من الجهد.

وضخ المستثمرون حوالي 14 مليار دولار في شركات الاندماج في جميع أنحاء العالم، حيث ذهب 7.6 مليار دولار منها إلى الشركات الأمريكية. قال جورج تينان، عالم البلازما في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "هذا مبلغ كبير من المال، لكن الأمر سيستغرق الكثير من المال للوصول إلى خط النهاية".

عمل تشانغ ليو لسنوات كعالم فيزياء في مختبر فيزياء البلازما في برينستون التابع لوزارة الطاقة. ومؤخرًا، حاول الدكتور ليو تعيين بعض العلماء الشباب لفريقه، لكن المختبر قال إنه لا يملك الميزانية، على حد قوله. وقد دفعته تجارب كهذه، بالإضافة إلى أسباب عائلية، إلى الانتقال إلى جامعة بكين، إحدى أفضل الجامعات في الصين. وقالت متحدثة باسم جامعة برينستون إن المختبر لم يعلق على شؤون الموظفين.

في أمريكا، يعد الافتقار إلى الدعم الحكومي أحد الأسباب وراء انضمام العديد من الباحثين في مجال الاندماج إلى الشركات الناشئة، كما قال الدكتور ليو.

على النقيض من ذلك، يخصص المسؤولون الصينيون موارد كبيرة لإيجاد "حل نهائي" محتمل لاحتياجات البشرية من الطاقة، على حد تعبيره. وقال: "يمكنهم حقًا الاستثمار في الأشياء المهمة".

ساهم لي يو في بحث من مدينة هيفي بالصين.

المصدر