الصين تأخذ قفزة جريئة في اندماج طاقة

في التضاريس الصخرية لمقاطعة سيتشوان الصينية ، يرتفع مبنى ضخم على شكل X ، وسرعان ما يمتد أذرعه الممتدة إلى الخارج في تصميم جريء ومستقبلي. من وجهة نظر القمر الصناعي ، يمكن أن يكون مجرد مشروع ضخم طموح آخر في بلد معروف ببناء سريع والتفكير كبير. ولكن بالنسبة لبعض المراقبين لتطوير التكنولوجيا الصينية ، فإن الأمر أكثر دليلًا على أن الصين قد تكون على وشك التقدم في واحدة من أكثر الأجناس التكنولوجية المبعزة في عصرنا: السعي لتحقيق الاندماج النووي التجاري.

إن الاندماج – العملية التي تشير إلى النجوم – تبرز الطاقة النظيفة التي لا حدود لها تقريبًا ، دون النفايات المشعة وخطر الانشطار من الانشطار. لكن بناء مفاعل يمكن أن يحافظ على الانصهار يتطلب مستوى غير عادي من الدقة العلمية والهندسية.

يبدو أن المنشأة على شكل X قيد الإنشاء في ميانايانغ ، سيتشوان ، هي منشأة اندماج ضخمة قائمة على الليزر ؛ يمكن أن تركز أذرعها الأربعة الطويلة ، التي يحتمل أن تكون الليزر ، طاقة مكثفة على غرفة مركزية. يقول المحللون الذين فحصوا صور الأقمار الصناعية وسجلات المشتريات إنها تشبه مرفق الاشتعال الوطني الأمريكي (NIF) ، ولكنه أكبر بكثير. تكهن آخرون بأنه يمكن أن يكون جهازًا ضخمًا لـ Z-pinch-وهو جهاز قادر على الاندماج يستخدم تيارًا كهربائيًا قويًا للغاية لضغط البلازما في عمود ضيق كثيف.

يقول ديكر إيفليث ، المحلل في Can Can غير الربحية للبحوث ، “حتى لو لم تكن الصين في الوقت الحالي ، عندما تنظر إلى السرعة التي تبنيها بالأشياء ، وقوة الإرادة المالية لبناء هذه المرافق على نطاق واسع ، فإن المسار غير مواتية للولايات المتحدة”

الانصهار هو ماراثون ، وليس سباق العدو – والصين تسير على نفسها للفوز.

كما أن برامج الفيزياء الصينية البلازما الصينية كانت تجمع الزخم. في كانون الثاني (يناير) ، تم الإبلاغ عن البلازما المتقدمة المتقدمة في Tokamak (الشرق) – Nicknamed “الشمس الاصطناعية” – البلازما التي تزيد عن 100 مليون درجة مئوية لأكثر من 17 دقيقة. (A Tokamak هو جهاز على شكل دونات يستخدم الحقول المغناطيسية لحصر البلازما للانصهار النووي.) منذ عام 2006 ، يقع شرق في Hfei ، في مقاطعة Anhui ، ويعمل كخبير في اختبار التقنيات التي ستتغذى على مفاعلات الانصهار من الجيل التالي.

ليس بعيدًا عن الشرق ، تقوم الحكومة الصينية ببناء منشأة بحثية شاملة لتكنولوجيا الاندماج (Craft) ، وهو مجمع 40 هكتارًا يطور الهندسة الأساسية لآلات الانصهار المستقبلية. ستتغذى نتائج East and Craft على تصميم مفاعل اختبار هندسة الصين (CFETR) ، المتصور كجسر حرج بين قوة الاندماج التجريبية والتجارية. تم الانتهاء من التصميم الهندسي لـ CFETR في عام 2020 ويدعو استخدام المغناطيسات الفائقة في درجة الحرارة العالية لتوسيع نطاق الآلات مثل الشرق.

وفي الوقت نفسه ، في جزيرة Yaohu Science في Nanchang ، في وسط الصين ، تستعد الحكومة الفيدرالية للإطلاق Xinghuo-أول محطة هجينة للاندماج الهجينة في العالم. من المقرر توصيل الشبكة بحلول عام 2030 ، سيستخدم المفاعل النيوترونات عالية الطاقة من تفاعلات الانصهار لتحريك الانشطار في المواد المحيطة ، مما يعزز إجمالي الطاقة الإجمالي ، ويحتمل أن يقلل من النفايات المشعة الطويلة العمر. يهدف Xinghuo إلى توليد 100 ميجاوات من الكهرباء المستمرة ، وهو ما يكفي لتشغيل حوالي 83000 منزل بحجم الولايات المتحدة.

لماذا تتضاعف الصين على الانصهار

لماذا مثل هذه الدفعة العدوانية؟ تتماشى Fusion Energy بدقة مع ثلاثة من أولويات الصين العليا: تأمين الطاقة المحلية ، وتقليل انبعاثات الكربون ، والفوز بمستقبل التكنولوجيا العالية – ركيزة الرئيس شي جين بينغ جدول أعمال “تجديد كبير”.

يقول جيمي جودريتش ، كبير المستشارين لتحليل التكنولوجيا في راند: “Fusion هي تقنية الطاقة من الجيل التالي”. “من يتقنه سيحصل على مزايا هائلة – اقتصاديًا واستراتيجيًا ومن منظور الأمن القومي.”

يتماشى التنمية الطويلة المطلوبة لتسويق الانصهار مع الاقتصاد السياسي في الصين. الانصهار يتطلب رأس مال المريض. لا تحتاج الحكومة الصينية إلى الإجابة على الناخبين أو المساهمين ، وبالتالي فهي مناسبة بشكل فريد لتمويل R&D Fusion وانتظار مردود قد يستغرق عقودًا.

في الولايات المتحدة ، على النقيض من ذلك ، تحول Fusion Momentum عن المشاريع الممولة من الحكومة إلى الشركات الخاصة مثل Helion و Commonwealth Fusion Systems و TAE Technologies. استحوذت هذه الشركات الناشئة في الاندماج على مليارات الدولارات في رأس المال الاستثماري ، حيث ركبت موجة من الاهتمام من المليارديرات التكنولوجية على أمل الحصول على ، من بين أمور أخرى ، مراكز البيانات لمستقبل يحركها الذكاء الاصطناعي. لكن هذا النموذج لديه نقاط ضعف. إذا كان الطلب على مراكز البيانات المتعطشة للطاقة يبطئ أو يتحول معنويات السوق ، فقد يجف التمويل بسرعة.

يقول جودريتش: “قد ينخفض ​​مستقبل الانصهار الذي يثبت نموذج الاستثمار أكثر مرونة”. “إذا كان هناك تباطؤ في الطلب على الذكاء الاصطناعي أو مركز البيانات ، الولايات المتحدة [fusion] يمكن أن ترى الشركات الناشئة التمويل يتبخر. في المقابل ، من غير المرجح أن تواجه شركات الاندماج الصينية نفس المخاطر ، حيث يمكن أن يحميها الدعم الحكومي المستمر من اضطراب السوق “.

معادلة المواهب تتحول أيضًا. في مارس ، غادر فيزيائي البلازما تشانغ ليو مختبر برينستون للفيزياء للفيزياء للانضمام إلى برنامج الاندماج في جامعة بكين ، حيث حصل على شهادته الجامعية. في مختبر برينستون ، كان ليو رائدًا في طريقة واعدة لتقليل تأثير الإلكترونات الهاربة في توكاماك.

“قد ينخفض ​​مستقبل الانصهار الذي يثبت نموذج الاستثمار أكثر مرونة.” – جيمي جودريتش ، راند

يقول جودريتش إن خطوة ليو تجسد اتجاهًا أوسع. يقول: “عندما تعطي الحكومة الصينية الأولوية لقطاع للتنمية ، يتبع زيادة التمويل والحوافز بسرعة”. “بالنسبة للعلماء والمهندسين المحترمين في الولايات المتحدة أو أوروبا ، فإن الفرصة [move to China to] رؤية أفكارهم الصناعية وتسويقها يمكن أن تكون قرعة قوية. “

في هذه الأثناء ، تزرع الصين موهبتها الخاصة. تقوم الجامعات والمختبرات في Hefei و Mianyang و Nanchang بتدريب جيل من الفيزيائيين والمهندسين لقيادة علوم الانصهار. في غضون عقد من الزمان ، يمكن أن يكون لدى الصين خط أنابيب واسع الخبراء.

من الصعب تفويت مقياس وطموح جهود الانصهار في الصين. يقول المحللون إن المرفق في ميانيانغ قد يكون أكبر بنسبة 50 في المائة من NIF ، والذي أصبح في عام 2022 أول مشروع للطاقة الانصهار لتحقيق التعادل العلمي-إنتاج 3.15 ميجاول من الطاقة من مدخلات 2.05 ميجاول.

هناك آثار عسكرية كذلك. يلاحظ Eveleth أنه على الرغم من أن مشروع Mianyang يمكن أن يساعد في أبحاث الطاقة ، فإنه سيعزز أيضًا قدرة الصين على محاكاة اختبارات الأسلحة النووية. يقول إيفيليث: “سواء كانت منشأة دمج ليزر أو آلة Z-pinch ، فأنت تنظر إلى زيادة كبيرة في القدرة الصينية على إجراء تجارب أسلحة مصغرة وتعزيز فهمها لمختلف المواد المستخدمة داخل الأسلحة”.

من المحتمل أن تتجاوز هذه المرافق الجديدة قدراتنا لأنواع معينة من تنمية الأسلحة ، كما يحذر Eveleth. بينما تتقدم لوس ألاموس وغيرها من المختبرات الوطنية الأمريكية ، تقوم الصين ببناء وتثبيت أحدث التقنيات في المباني الجديدة اللامعة.

لا تزال الولايات المتحدة تقود في الإبداع العلمي وتنوع بدء التشغيل ، لكن جهد الانصهار الأمريكي لا يزال مجزأًا نسبيًا. خلال إدارة بايدن ، استثمرت حكومة الولايات المتحدة حوالي 800 مليون دولار سنويًا في أبحاث الاندماج. وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية ، تستثمر ما يصل إلى 1.5 مليار دولار سنويًا – على الرغم من أن بعض المحللين يقولون إن المبلغ قد يكون مرتفعًا.

الانصهار هو ماراثون ، وليس سباق العدو – والصين تسير على نفسها للفوز. بدعم من استراتيجية وطنية منسقة ، والتمويل السخي ، وقاعدة المواهب المتوسعة بسرعة ، فإن بكين لا يطارد فقط اندماج الطاقة – إنه وضع نفسه للسيطرة على هذا المجال.

يقول غودريتش: “إنها لحظة عصر النهضة بالنسبة للطاقة المتقدمة في الصين” ، الذي يزعم أنه ما لم تزيد الولايات المتحدة من الاستثمار العام ودعمها ، فقد تجد نفسه قريبًا يبحث شرقًا في مستقبل الاندماج. يقول هو وآخرون في السنوات القليلة القادمة. المفاعلات ترتفع. ينتقل العلماء. الجداول الزمنية تشديد. بغض النظر عن الأمة التي تسخر أولاً ، لن تضيء طاقة الاندماج العملية للمدن. قد يعيد تشكيل توازن القوة العالمية.