نشرت جمعية ماكس بلانك في الأصل في "فيزياء البلازما"، وقد لخصت بإيجاز وإيجاز الوضع الحالي لمختلف أنظمة الاندماج النووي. ومن المؤكد أن الأكثر إثارة للاهتمام في هذا السياق هو ما يسمى بالناتج الثلاثي، والذي يمثل كثافة النوى الذرية المتاحة ودرجة حرارتها ومدة الحالة المستقرة كضرب لهذه القيم.

إذا كانت النتيجة عالية بما فيه الكفاية، فسيتم تجاوز عتبة توازن الطاقة الإيجابي بواسطة التكنولوجيا المعنية. وهذا يعني أن الطاقة الخارجة أكثر مما تم إدخالها. وهذا بالضبط ما تم تحقيقه لأول مرة باستخدام الاندماج بالليزر في عام 2021. فقد أطلقت منشأة الأبحاث الأمريكية "National Ignition Facility" ضوء الليزر على الكرات المعدنية.

تعمل الأشعة السينية بهذه الطريقة على تسخين الهيدروجين الموجود بداخلها إلى درجة الحرارة المطلوبة. وفي الوقت نفسه، يزداد الضغط في النظام المغلق بشكل كبير، مما يؤدي إلى تسريع الاندماج النووي. في النهاية، الطاقة الحرارية تتجاوز طاقة الليزر المطلوبة.

في خطوة أخرى، يمكن أيضًا إطلاق النار على الكرة مباشرة حتى تنفجر، ولكن بدون أشعة سينية إضافية. ومع ذلك، فإن هذا لا يعمل بشكل موثوق للغاية حتى الآن. ولسوء الحظ، لا بد من إدراج مجال جديد في كل مرة. لا يمكن تحقيق التشغيل المستمر، الذي قد يكون ضروريًا لمحطة توليد الطاقة، بهذه الطريقة.

توازن الطاقة يلبي الواقع

من الناحية النظرية، التوكاماك - وهو مغناطيس كهربائي ضخم مع دوران البلازما في الداخل، والذي يتم تسخينه إلى درجة الحرارة عن طريق الإشعاع الخارجي والتدفئة الداخلية - قادر بدقة على هذه العملية المستمرة. ومع ذلك، فإن متطلبات الطاقة هائلة للغاية لدرجة أنه حتى ITER، وهو أول مفاعل اندماج نووي يعمل بكامل طاقته ولا يزال قيد الإنشاء، لن يتمكن من توليد الكهرباء - بل على العكس من ذلك.

ومع ذلك، فإن التكنولوجيا ناضجة، وقد تم بحثها منذ عقود وهي مناسبة لمحطة طاقة تجارية إذا تم الوصول إلى فائض الطاقة. هذا لا يعني أن مفهومًا آخر لا يزال غير قادر على تجاوز الأفكار المجربة والمختبرة. على سبيل المثال، هناك خطط لتوليد ضغط إضافي في توكاماك. وهذا من شأنه أن يقلل بدرجة كبيرة من درجة الحرارة المطلوبة، مما يعني أن هذا المبدأ على الأقل في مرمى البصر. المنتج الثلاثي يتوافق مع منتج JT-60U tokamak في ناكا، اليابان. وهذا يعني أن هناك حاجة إلى طاقة أكثر بعشر مرات مما يمكن إنتاجه.

تهدف الأفكار الأخرى إلى استخدام طاقة التأثير لإحداث زيادة مفاجئة في الضغط ودرجة الحرارة. يطلق برنامج "First Light Fusion"، وهو مشروع فرعي من جامعة أكسفورد، كبسولة مملوءة بالهيدروجين. تهدف موجات الصدمة الناتجة إلى توليد الضغط اللازم لتهيئة ظروف أفضل للاندماج النووي. ومع ذلك، فإن الفكرة الأساسية فقط هي الواضحة هنا، ويظل التنفيذ غامضًا.

وفي شركتي TAE وهيليون، يتم إطلاق حزمتين تم تحويلهما بالفعل إلى بلازما في مجال مغناطيسي بأقصى سرعة وتصطدمان مباشرة مع بعضهما البعض. ومع ذلك، حتى الآن يتعين عليك أن تضع في هذا النظام طاقة أكثر بألف مرة مما تحصل عليه مرة أخرى.

ظروف مثل تلك الموجودة في قلب الشمس: هناك العديد من الأفكار والأبحاث سوف تستمر، كما لا يزال بعيد المنال الهدف مغري للغاية.