تقوم الصين بقفزة شجاعة في طاقة الاندماج

في التضاريس الصخرية لمقاطعة سيتشوان الصينية ، يزداد مبنى ضخم على شكل X. من وجهة نظر القمر الصناعي ، يمكن أن يكون فقط مشروعًا ضخمًا طموحًا في بلد يُعرف أنه يبني ويفكر بسرعة. بالنسبة لبعض المراقبين في تطوير التكنولوجيا الصينية ، فإن الأمر أكثر دليلًا على أن الصين على وشك التقدم في واحدة من أكثر الأجناس التكنولوجية ثباتًا في عصرنا: البحث عن اندماج نووي تجاري.

يعد الاندماج – العملية التي تدير النجوم – طاقة نظيفة غير محدودة تقريبًا ، دون النفايات المشعة ومخاطر Slap. ومع ذلك ، فإن بناء مفاعل يمكنه الحفاظ على الاندماج يتطلب مستوى استثنائي من الدقة العلمية والتقنية.

يبدو أن المرفق على شكل X في ميانيانغ ، سيتشوان ، هو نظام اندماج ضخم يعتمد على الليزر. يمكن أن تركز ذراعيها الأربعة الطويلة ، وربما الخلجان الليزر ، طاقة مكثفة على غرفة مركزية. يقول المحللون الذين فحصوا صور الأقمار الصناعية ووثائق المشتريات أنها تشبه وظيفة الإشعال الوطنية الأمريكية (NIF) ولكنها أكبر بكثير. وقد تكهن آخرون بأنه يمكن أن يكون جهازًا ضخمًا لآلة Z-pinch-a mergable يستخدم تيارًا كهربائيًا قويًا للغاية لضغط البلازما في عمود ضيق كثيف.

يقول ديكر إيفليث ، المحلل في CNA غير الربحية ، “حتى لو لم تكن الصين في الوقت الحالي ، إذا نظرت إلى مدى سرعة بناء الأشياء وقوة الإرادة المالية لبناء هذه المرافق على نطاق واسع ، فإن مسار الولايات المتحدة ليس رخيصًا”.

الانصهار هو ماراثون ، لا سباق – والصين تذهب للفوز.

كما جمعت البرامج الصينية الأخرى لفيزياء البلازما الصينية زخماً. في كانون الثاني (يناير) ، يقوم باحثون من TKAMAK المتقدمة المتطورة التجريبية (الشرق) – الذي يبلغ عن “الشمس الاصطناعية” التي تسمى – صيانة البلازما في أكثر من 100 مليون درجة مئوية لأكثر من 17 دقيقة. (A Tokamak هو جهاز على شكل Duhnot يستخدم الحقول المغناطيسية للحد من البلازما للانصهار النووي.) يقع OST في الشرق في مقاطعة Anhui ويعمل كأسرة اختبار للتقنيات التي تدخل نفسها في مفاعلات الانصهار من الجيل التالي.

ليس بعيدًا عن الشرق ، تقوم الحكومة الصينية ببناء منشأة بحثية شاملة لتكنولوجيا الاندماج (Craft) ، وهو مجمع 40 هكتار يطور الهندسة الأساسية لآلات الاندماج المستقبلية. ستتغذى نتائج East and Craft في تصميم مفاعل اختبار هندسة الصين (CFETR) ، والذي يهدف إلى جسر حرج بين أداء الاندماج التجريبي والتجاري. تم الانتهاء من التصميم الفني لـ CFETR في عام 2020 ويتطلب استخدام مغناطيسات فائقة درجات الحرارة العالية لتكبير الآلات مثل الشرق.

تستعد الحكومة الفيدرالية لجزيرة Yaohu Science في Nanchang في وسط الصين Xinghuo-أول محطة هجينة الجهد الهجينة في العالم. سيتم التخطيط للمفاعل لاتصال الشبكة بحلول عام 2030 ويستخدم نيوترونات الطاقة من تفاعلات الانصهار لتحريك الانقسام في المواد المحيطة ، وزيادة إجمالي ناتج الطاقة وربما تقلل من النفايات المشعة الطويلة. يهدف Xinghuo إلى إنتاج 100 ميجاوات من الكهرباء المستمرة ، وهو ما يكفي لتزويد حوالي 83000 منزل بحجم الولايات المتحدة.

لماذا تتضاعف الصين في الانصهار

لماذا دفعة عدوانية؟ تتوافق شركة Fusion Energy بشكل صحيح مع ثلاثة من أولويات الصين العليا: تأمين الطاقة المحلية ، وتخفيض انبعاثات الكربون والفوز بمستقبل التكنولوجيا العالية – دعامة الرئيس شي جين بينغ – جدول أعمال “تجديد كبير”.

يقول جيمي غودريتش ، كبير المستشارين لتحليل التكنولوجيا في شركة راند كورب: “إن Fusion هي تكنولوجيا طاقة للجيل القادم”.

كما يتفق التنمية الطويلة المطلوبة لتسويق الاندماج مع الاقتصاد السياسي في الصين. الانصهار يتطلب رأس مال المريض. لا يتعين على الحكومة الصينية الرد على الناخبين أو المساهمين ، وبالتالي فهي مناسبة بشكل فريد لتمويل الانصهار -و F&E وانتظار الدفع الذي قد يستغرق عقودًا.

في الولايات المتحدة ، من ناحية أخرى ، تحولت Fusion Impulse من المشاريع التي تمولها الدولة إلى الشركات الخاصة مثل Commonwealth Fusion Systems و Helion و Tae Technologies. سجلت هذه الشركات الناشئة المليئة بالاندماج المليارات في رأس المال المخاطرة ووضعت موجة من الاهتمام من المليارديرات الفنية على أمل تشغيل مراكز البيانات لمستقبل يسيطر عليه الذكاء الاصطناعى. لكن هذا النموذج لديه نقاط ضعف. إذا كان الطلب على مراكز البيانات -يتباطأ مراكز البيانات في مجال الطاقة ، أو قد يجف التمويل بسرعة.

يقول جودريتش: “يمكن أن يكون مستقبل الاندماج بسبب نموذج الاستثمار أكثر مقاومة”. “إذا كان هناك تباطؤ مع متطلبات AI أو مركز البيانات ، فلدينا أنفسنا [fusion] كانت الشركات الناشئة قادرة على تبخر التمويل. في المقابل ، من غير المحتمل أن تتعرض شركات الاندماج الصينية لنفس المخاطر ، لأن الدعم الحكومي المستمر يمكن أن يحميها من اضطراب السوق. “

معادلة المواهب تتحول أيضا. في شهر مارس ، غادر فيزيائي البلازما تشانغ ليو مختبر برينستون للفيزياء في الفيزياء للمشاركة في برنامج دمج في جامعة بكين ، حيث أكمل درجة البكالوريوس. قدم ليو طريقة واعدة للحد من آثار الإلكترونات الضارة الضارة في مساكن Tkamak في العمل في برينستون.

“يمكن أن يكون مستقبل الانصهار بسبب نموذج الاستثمار أكثر مقاومة.” – جيمي جودريتش ، راند كورب.

يقول جودريتش إن خطوة ليوس توضح اتجاهًا أوسع. يقول: “إذا كانت الحكومة الصينية تعطي الأولوية لقطاع للتنمية ، فإن الزيادة في التمويل والحوافز بسرعة تتبع”. “بالنسبة للعلماء والمهندسين المحترمين في الولايات المتحدة أو في أوروبا ، فإن الفرصة [move to China to] ترى أن أفكارك يمكن أن تكون صناعية وتسويقها ، وهو عامل جذب قوي. “

في غضون ذلك ، تزرع الصين موهبتها الخاصة. تدريب الجامعات والمختبرات في Hefei و Mianyang و Nanchang جيلًا من علماء الفيزياء والمهندسين لقيادة علوم الانصهار. في غضون عقد من الزمان ، يمكن أن يكون لدى الصين خط أنابيب ضخم من الخبراء.

يصعب التغاضي عن نطاق وطموح جهد الانصهار في الصين. يقول المحللون إن المرفق في ميانيانغ يمكن أن يكون أكبر بنسبة 50 في المائة من NIF ، والذي كان أول مشروع للطاقة الانصهار في عام 2022 ، وهو طاقة 3.15 ميجاول التي تنتجها الإنتاج العلمي من مدخلات 2.05 ميجاول.

هناك أيضا آثار عسكرية. يلاحظ Eveleth من CNA أن مشروع Mianyang يمكن أن يدعم أبحاث الطاقة ، ولكنه سيزيد أيضًا من قدرة الصين على محاكاة اختبارات الأسلحة النووية. يقول إيفيليث: “بغض النظر عما إذا كان نظام دمج ليزر أو آلة Z-pinch ، فأنت تريد زيادة كبيرة في القدرة الصينية على إجراء تجارب الأسلحة المصغرة وفهمك لمختلف المواد المستخدمة في الأسلحة”.

يحذر Eveleth من هذه المؤسسات الجديدة لأنواع معينة من تطوير الأسلحة. في حين أن لوس ألاموس ومختبرات الأمة الوطنية الأمريكية الأخرى ، تبني الصين جديدة وتثبت أحدث التقنيات في المباني الجديدة اللامعة.

لا تزال الولايات المتحدة تؤدي إلى الإبداع العلمي وبدء التنوع ، لكن جهد الانصهار الأمريكي لا يزال مجزأًا نسبيًا. خلال إدارة بايدن ، استثمرت حكومة الولايات المتحدة حوالي 800 مليون دولار أمريكي سنويًا في أبحاث الاندماج. وفقًا لوزارة الولايات المتحدة ، تستثمر الصين ما يصل إلى 1.5 مليار دولار أمريكي سنويًا -على الرغم من أن بعض المحللين يقولون إن المبلغ قد يكون مرتين.

الانصهار هو ماراثون ، لا سباق – والصين تذهب للفوز. تدعم بكين باستراتيجية وطنية منسقة والتمويل السخي وقاعدة مواهب سريعة النمو ولا تطارد عمليات الدمج فحسب ، بل إنها قادرة على السيطرة على هذا المجال.

يقول جودريتش ، الذي يدعي أن الولايات المتحدة ، إذا لم تزيد من الاستثمارات العامة والدعم ، ستنظر قريبًا إلى الشرق إلى الشرق من المستقبل: “إنها لحظة عصر النهضة بالنسبة للطاقة المتقدمة في الصين”. يقول هو وآخرون في السنوات القليلة القادمة. تفاعلات ترتفع. يتحرك العلماء. الجذب الجذب. أيا كان الأمة التي تستخدم عمليات الدمج العملية لن تضيء المدن فقط. يمكن أن يغير أيضًا توازن القوة العالمية.