شركة يابانية كيوتو فيوجنرينج بدأت باختبار نظام جديد لاسترداد الهيدروجين، وهي خطوة مهمة في تطوير مفاعلات الاندماج التجارية.

ستستخدم محطات توليد الطاقة الاندماجية المستقبلية نظائر الهيدروجين، بما في ذلك التريتيوم النادر. وبما أنه لا يمكن استخلاص التريتيوم من مصادر طبيعية، فيجب تصنيعه مباشرة داخل المفاعل، مما يؤدي إلى إنتاج الوقود “في الموقع”.

تقنية شاشة الفراغ ووحدة البطانية

ولتوليد التريتيوم، يتم استخدام وحدة مفاعل تعرف باسم “الوحدة الشاملة”. وفي داخلها، تصطدم النيوترونات بسبيكة الرصاص الليثيوم السائلة (LiPb)، مما يؤدي إلى تكوين التريتيوم. وتكمن الصعوبة الرئيسية في استخراج هذا الوقود من المعدن الساخن.

تم حل المشكلة من خلال تقنية الغربال الفراغي الجديدة (Vacuum Sieve Technology, VST). يتم صب السبيكة السائلة في غرفة مفرغة، حيث تقوم ألواح شبكية داخلية بسحقها إلى قطرات صغيرة. وهذا يزيد بشكل كبير من مساحة السطح، مما يسمح باستعادة التريتيوم بكفاءة. وفي مرحلة الاختبار الأولية، استخدم المهندسون الديوتيريوم والهيدروجين العادي لاختبار مبدأ التشغيل.

وقال ساتوشي كونيشي، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة كيوتو فيوجن رينج: “يعد إظهار كفاءة استخلاص الهيدروجين خطوة مهمة نحو طاقة اندماج قابلة للتطوير”.

وأضاف أن الاختبارات تمنح الشركاء الصناعيين الثقة في استقرار دورة الوقود للمفاعلات المستقبلية.

نظام دورة الوقود الكامل المتكامل

يعد VST عنصرًا أساسيًا في نظام دورة الوقود الاندماجي الأوسع، والذي يغطي العملية بأكملها بدءًا من استخراج التريتيوم وحتى التخزين والتغذية المرتدة إلى المصنع. ستستفيد بيانات الاختبار من منشأة UNITY-1 من تطوير منشأة UNITY-2 التالية في أونتاريو، كندا، بالتعاون مع المختبرات النووية الكندية (CNL). هناك سيتم اختبار النظام باستخدام التريتيوم الحقيقي.

دخل مشروع UNITY-2 مرحلة البناء. وفي مختبرات نهر تشالك، يجري تفكيك المعدات القديمة، مما يفسح المجال لتركيب وحدات تكنولوجية جديدة. تم تصميم المنشأة لتكون أول مجمع تجريبي في العالم قادر على إظهار الدورة الكاملة للعمل بوقود التريتيوم.

مميزات مجمع الاختبارات الجديد

تم تصميم مجمع UNITY-2 لاختبار جميع مراحل دورة الوقود في ظل ظروف قريبة من الاندماج النووي الحراري الحقيقي. ويغطي حقن الوقود، وإزالة الشوائب، وفصل النظائر، وتخزين التريتيوم. تم تصميم التثبيت للمعالجة المستمرة لما يصل إلى 30 جرامًا من التريتيوم يوميًا ولديه ترخيص للتوسيع إلى 100 جرام.

وقال كونيشي: “تسمح لنا الاختبارات ليس فقط بتأكيد وظائف المكونات الرئيسية، ولكن أيضًا بتحديد الاختناقات المحتملة في النظام، مما يضمن إمدادات آمنة ومستقرة للمفاعلات المستقبلية”.

الآثار المترتبة على قوة الاندماج

إن التنفيذ الناجح لتقنية الغربال الفراغي يجعل محطات الاندماج التجارية أقرب إلى إمكانية إنتاج الوقود بشكل مستمر. هذا النهج يحل واحدة من المشاكل الرئيسية للصناعة – ضمان تدفق وقود مستقر ومحكم وآمن لمحطات الطاقة المستقبلية.