من بعد السبعينيات بدت حل مشكلة الطاقة من الأمور المهمة جدا في الغرب وتشير الإحصائيات إلي استنفاد مخزون النفط خلال عقود قادمة أما الفحم مع أن له عمر أطول فإن كثرة استهلاكه تؤدي إلى مشاكل تلوث البيئة. ومن بين طرق الحصول علي الطاقة طريقة الاندماج النووي إذ تتميز بميزات منها عدم تلوث البيئة ولاتنتج مواد مشعة خطرة على الحياة مثل طريقة الانشطار النووي وأما المواد الأولية المطلوبة أي المادة الخام فما هي إلا نظائر الهيدروجين وهذه متوافرة في الماء وما أكثره على سطح الأرض والمقال يتعرض لمشروع استخدام الليزر والاستفادة من الاندماج النووي لحل مشكلة الطاقة في العالم فهل ينجح المشروع؟

الاندماج

قبل البدء في موضوع استخدام الليزر لحل مشكلة الطاقة أتعرض لموضوع الاندماج النووي للحصول علي الطاقة فهو يعتمد على تقريب نواة ذرات المادة المطلوب الحصول منها على الطاقة لتدمج مع بعضها البعض ليؤدي هذا الدمج إلى تحويل جزء من المادة إلى الطاقة، ومثل هذه العملية تحدث في الشمس بين ذرات غازالهيدروجين المكونة للشمس. وفي المختبرات فإن عملية الاندماج النووي تواجه صعوبات وإليك بعضها مثلا يجب تسخين المادة إلى درجة حرارة عالية جدا بحيث تنتزع الإلكترونات من مدارات الذرات، وتبقى البروتونات بجانب بعضها البعض، وهذا يخلق صعوبة أخرى لأن تجميع كل هذه البروتونات (أجسام تحمل شحنات موجبة متشابهة متنافرة) تحتاج إلى حرارة عالية جدا لتقريبها واحتوائها للوصول إلى الاندماج النووي. ويتم حاليا احتواء المادة الساخنة جدا بطريقتين إما باستعمال المجال المغناطيسي أو بالاعتماد على القصور الذاتي للمادة، والطريقة المتبعة في حالة استخدام الليزر هي الاعتماد على القصور الذاتي للمادة.

ولإعطاء فكرة عن تصور الليزر في ميدان الطاقة إليك نبذة عن المراحل التاريخية المختلفة "في الولايات المتحدة".

سنة 1975 الطاقة الناتجة 0.6 تريليون وات باستعمال شعاع واحد من الليزر.

سنة 1976 الطاقة الناتجة 5 تريليون وات باستعمال شعاعين من الليزر.

سنة 1977 الطاقة الناتجة 20 إلى 30 تريليون وات باستعمال 20 شعاع ليزر.

سنة 1982 الطاقة الناتجة 20 إلى 30 تريليون وات ولكن باستعمال شعاعين من الليزر وكانت هذه بداية التجربة للمشروع الضخم المسمى مشروع نوفا Nova.

مشروع نوفا Nova سنة 1958 الطاقة الناتجة 100 تريليون وات باستعمال 10 شعاع ليزر.

المشروع الضخم جدا والمسمى اختصارا NIF حيث سيتم استعمال 192 ليزر لإنتاج 500 تريليون وات! فما هو هذا المشروع؟

المشروع الضخم

لقد أقر الكونجرس الأمريكي في سنة 1992 خطة لحل مشكلة الطاقة وحسب الدراسات من المتوقع أن يتحقق هذا الهدف سنة 2025 والمعروض أمام الكونجرس خطتين إحداهما استعمال الليزر لحل هذه المشكلة وتتم الدراسة بالنسبة لليزر على أساس تحقق الأهداف الأولية للتشغيل الأولي والحصول على الشرارة الأولى التي يمكن الاعتماد عليها للحصول على الطاقة. إن مشروع NIF National Ignition Facility أعطي عنه تقرير كامل من ناحية المفاهيم والأسس التي سيقوم عليها في يونيو 1994 وانتهى التصميم الهندسي سنة 1996 وبدأ العمل فيه في سنة 1997. من الناحية العملية المتوقع أن يعمل المشروع في سنة 2002 والمتوقع أن تكون تكلفة المشروع في حدود 1.1 بليون دولار موزعة على فترة 7 سنوات والتكلفة المتوقعة للتشغيل بعد الانتهاء من الإعداد في حدود 60 مليون دولار سنويا وتقدر التكلفة الكلية في حدود بليوني دولار! إن مشروعا بهذه الضخامة سيحرك كثيرا من القطاعات التكنولوجية والعلمية للمساهمة وتطوير معارفها وخبراتها مثل صناعة الزجاج وبرامج الكمبيوتر والإلكترونيات وتكنولوجيا اللحيم والقطع وغيرها ووجود مثل هذا المشروع يفيد علوما أخرى مثل علم الكون إذ يوفر وسيلة لدراسة نشأة الكون وذلك بخلق التفاعلات التي تشابه تلك التي تجري في مركز الشمس وهذا مايفتح الباب لدراسات حديثة في الفيزياء والتي لها علاقة بنظرية الانفجار العظيم أي النظرية التي تفسر بداية خلق الكون. من التوقعات استعمال الطاقة لرحلات الفضاء في المستقبل، والمؤمل أن مثل هذه الطريقة في إنتاج الطاقة سيقلل من وزن المركبات وبالتالي يؤدي إلى سهولة استعمالها لرحلات الفضاء.

في المرحلة الأولى سيتم استعمال كبسولة من الديوتريوم والتريتيوم (نظائر للهيدروجين) قطرها نصف ملم، وبعدها تتطور العملية إلى كبسولة قطرها 2ملم، وفي المراحل النهائية للتطبيق العملي يصل قطر الكبسولة إلى 5 ملم. والملاحظ استعمال نظائر الهيدروجين للحصول على الطاقة من الاندماج النووي لأنه الأسهل في التعامل. الطريقة المتبعة في هذا المشروع تركيز 192 شعاع ليزر لتصب على الكبسولة الصغيرة دفعة واحدة. هذا التركيز يؤدي إلى امتصاص الكبسولة لليزر ورفع حرارتها إلى حدود 100 مليون درجة ووصول الضغط فيها إلى أكثر من مائة بليون ضغط جوي! وحدوث التفاعل الاندماجي. ويجب أن نعلم أن كل هذه العملية تحدث في فترة جزء من بليون جزء من الثانية! ومن بعد الحصول على الطاقة من الاندماج النووي سوف يتم تسخين حبات من السيراميك Ceramic Beads والحرارة الناتجة تستخدم لتوليد الكهرباء لاستعمالات الإنسان اليومية في المصانع والمنازل ومن المتوقع أن ينتج هذا الليزر الضخم طاقة قدرها 1.8 مليون جول! والمخطط الحصول على الكهرباء بهذه الطريقة سنة 2025. هذا ما يفكر به العالم المتقدم ويخطط ويحسب حسابا للمستقبل، ولكن في المقابل ماهو البديل عندنا وهل أعددنا أنفسنا وفكرنا للأجيال القادمة أم أن المسألة متروكة للمصادفات الجميلة أو السيئة وما أكثرها!