عادةً ما تستحضر طاقة الاندماج صورًا لمنشآت صناعية ضخمة مزودة بليزر أو مغناطيسات كبيرة، لكن شركة ناشئة في كامبريدج، ماساتشوستس، تعمل بهدوء على بناء جهاز يمكن وضعه على سطح المكتب.
كانت البصريات الخاصة بالجهاز معروضة خلف يون كاي، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Cambridge Heavy Industries، بينما كان يتحدث معي عبر مكالمة فيديو. تعمل الشركة بسرية تامة من مختبر صغير بالقرب من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، وقد قدم كاي نظرة حصرية على التكنولوجيا التي كانت تطورها.
"لقد بنينا عمدًا مفاعلًا معياريًا صغيرًا. إنه صغير جدًا، ويمكن وضعه على سطح المكتب،" قال لي. "لأن حجمه صغير، فإنه يجعل كل شيء أسهل."
لقد سمح الحجم الصغير لشركة Cambridge Heavy بالتجريب والتكرار بسرعة. قال: "إن طبيعة الوحدة الصغيرة تمكننا من إجراء 50 إلى 80 تجربة، 50 إلى 80 لقطة في اليوم". ستغذي البيانات المستخلصة من تلك التجارب عمليات المحاكاة التي تستخدم الذكاء الاصطناعي لتحسين التصميم.
وقد جذب هذا النهج المرن انتباه المستثمرين. جمعت الشركة الناشئة مؤخرًا جولة تمويل أولية بقيمة 6.2 مليون دولار بقيادة Azolla Ventures بمشاركة من Overlay، و Neta Foundation، و P3A، و MassCEC، وعائلة Rothrock.
يستخدم مفاعل الاندماج الخاص بشركة Cambridge Heavy الليزر لضغط هدف الوقود، على غرار التجربة الرائدة التي أثبتت أن تفاعلات الاندماج المتحكم بها يمكن أن تنتج طاقة أكبر مما تستهلك. ولكن على عكس تصاميم الحبس بالقصور الذاتي الأخرى، فإن تصميم Cambridge Heavy يقلل من عدد الليزرات المطلوبة لإشعال الاندماج.
يستخدم النظام ليزرين رئيسيين لدفع عملية الإشعال. يتم تقسيم أحد الليزرين إلى خطوط شعاع متعددة توصل الضوء في حلقات متحدة المركز. يتم توقيت حلقات ضوء الليزر هذه لتضرب هدف الوقود المسطح والدائري بشكل متتابع، بدءًا من الخارج والعمل نحو الداخل. تبدأ الحلقة الأولى موجة ضغط داخل الهدف تبدأ في الانتقال إلى الداخل. يتم توقيت حلقات الليزر اللاحقة لتعزيز الموجة في اللحظة المناسبة تمامًا لزيادة ضغط الوقود.
عندما تصل موجة الصدمة إلى مركز الهدف، يطلق ليزر على الهدف، مولدًا حرارة ومحدثًا مجالًا مغناطيسيًا. ومع الكمية المناسبة من الضغط والحرارة، يحدث الاندماج.
قال كاي إن تصميم Cambridge Heavy يولد ضغوطًا عالية بقوة ليزر منخفضة نسبيًا. نشأ هذا المفهوم من مختبر كيث نيلسون، الكيميائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. هناك، استخدم الباحثون نبضات الليزر لدراسة المواد في ظل ظروف قاسية. ومع زيادة الضغوط، أدركوا أنهم يقتربون من الظروف المناسبة للاندماج.
في غضون عقد من الزمان تقريبًا، تخطط Cambridge Heavy لتطوير محطة طاقة بناءً على هذا المفهوم، على الرغم من أن ذلك سيتطلب توسيع نطاق التصميم. ستكون أكبر من النموذج الأولي الحالي الذي يوضع على سطح المكتب، ولكنها ليست بنفس حجم محطات طاقة الاندماج الأخرى. قال كاي إن حجمها يجب أن يكون بحجم ملعبي كرة سلة تقريبًا، وستختبر ما إذا كان هذا النهج يمكن أن يولد طاقة كافية لدعم محطة طاقة.
قبل حدوث ذلك، تخطط Cambridge Heavy لاستخدام أجهزتها الأصغر حجمًا لإنتاج التريتيوم، وهو نظير نادر للهيدروجين ستستخدمه جميع محطات طاقة الاندماج قيد الإنشاء تقريبًا اليوم. يُباع التريتيوم بحوالي 30,000 دولار للجرام الواحد اليوم.
لن تحتاج كل محطة طاقة إلى الكثير من التريتيوم بحدود جرامات قليلة سنويًا لكن هذه المادة نادرة جدًا لدرجة أن حوالي 40 كيلوغرامًا فقط موجودة اليوم. تتوقع دراسة حديثة أنه بدون مصادر جديدة، ستواجه صناعة طاقة الاندماج نقصًا بحوالي 28 كيلوغرامًا بحلول عام 2054. بالأسعار الحالية، تبلغ قيمة ذلك حوالي 840 مليون دولار من التريتيوم.
تعمل الشركات الناشئة في مجال الاندماج على تصميم أنظمة وقود ستساعد المفاعلات على أن تكون مكتفية ذاتيًا إلى حد كبير فيما يتعلق بإمدادات التريتيوم، على الرغم من أنها قد تحتاج إلى عمليات تعبئة عرضية. لكن هذه العملية قد تستغرق ما يصل إلى 10 سنوات، كما قال كاي، مما يمنح Cambridge Heavy سنوات من الإيرادات المحتملة بينما تسعى لتطوير محطتها للطاقة.
