يهدف مشروع SIBAF إلى دراسة مواد جديدة لمحطات الطاقة الاندماجية المستقبلية بسرعة وكفاءة أكبر
يتلقى مركز هيلمهولتز لأبحاث الأيونات الثقيلة التابع لمعهد أبحاث الأيونات الثقيلة (GSI) ومركز FAIR الدولي للمسرعات في دارمشتات تمويلاً كبيراً لأبحاث الاندماج النووي. وتقدم الوزارة الاتحادية للبحث والتكنولوجيا والفضاء (BMFTR) مبلغاً إجمالياً قدره 9.7 مليون يورو على مدى ثلاث سنوات لمشروع SIBAF الجديد، سيُخصص منها 8.1 مليون يورو لأنشطة معهد GSI ومركز FAIR.
يرمز SIBAF إلى "مسرّع الأيونات فائق التوصيل كتقنية أساسية لأبحاث الاندماج النووي". ويهدف المشروع إلى بناء بنية تحتية قائمة على المسرّعات، تُتيح إجراء دراسات واختبارات أسرع للمواد الجديدة لمحطات الطاقة الاندماجية المستقبلية. ويتولى مركز أبحاث الأيونات الفائقة GSI/FAIR تنسيق المشروع، بالتعاون مع جامعة غوته فرانكفورت.
يجب أن تتحمل المواد الظروف القاسية
يُعدّ إيجاد مواد مناسبة أحد أبرز التحديات التقنية في تطوير محطات الطاقة الاندماجية. إذ يجب أن تتحمل هذه المواد درجات حرارة عالية للغاية وإشعاعات نيوترونية مكثفة لفترات طويلة.
لا تزال التجارب التي تستخدم النيوترونات ضرورية للبحث العلمي، إلا أنها مكلفة ولا تتوفر إلا في عدد قليل من المؤسسات حول العالم. يُكمّل مشروع SIBAF هذا النهج من خلال تشعيع المواد بالأيونات الثقيلة، مما يسمح بإحداث أضرار إشعاعية بسرعة أكبر في ظل ظروف مضبوطة بدقة. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل تنشيط العينات قيد الدراسة، مما يُسهّل التحليل اللاحق.
يجري تطوير مسرع HELIAC بشكل أكبر
سيتم تطوير مسرع الموجات المستمرة فائق التوصيل HELIAC - وهو "مسرع هيلمهولتز الخطي" - بشكل أكبر لإجراء هذه الأبحاث. ويجري حاليًا بناء أجزاء من المسرع في حرم GSI/FAIR.
سيتم تطوير نظام تشعيع متخصص بالاعتماد على أول وحدة تبريد فائقة التبريد من HELIAC وحاقن الشحنة العالية HLI الحالي. تشمل الميزات بيئات عينات يتم التحكم بدرجة حرارتها ومعالجة العينات آلياً.
من شأن الجمع بين تقنية المسرعات فائقة التوصيل والأساليب الجديدة للإشعاع وتوصيف المواد أن يُتيح إجراء دراسات أسرع وأكثر قابلية للتكرار وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة للمواد الاندماجية المحتملة. ويهدف كل من مركز أبحاث الأيونات الفائقة GSI/FAIR وجامعة غوته إلى تطوير مشروع HELIAC ليصبح بنية تحتية فريدة من نوعها لتأهيل المواد الاندماجية باستخدام حزم الأيونات، وهي الوحيدة من نوعها في أوروبا.
"التطبيقات العملية" لتكنولوجيا المسرعات
يتولى الدكتور ماكسيم ميسكي-أوغلو، رئيس مجموعة أبحاث المسرع الخطي ذي الموجة المستمرة في مركز أبحاث الأيونات الثقيلة/مركز أبحاث الاندماج النووي (GSI/FAIR)، تنسيق مشروع SIBAF. ويوضح ميسكي-أوغلو قائلاً: "سيعمل مشروع SIBAF على ترجمة الخبرة المتراكمة على مر السنين في مجال تكنولوجيا المسرعات الخطية فائقة التوصيل إلى تطبيقات عملية". ومن شأن هذه التطورات أن تدعم بشكل مباشر البحث عن مواد مناسبة لمحطات الطاقة الاندماجية المستقبلية.
ترى البروفيسورة ماريا يوجينيا تويميل-مولاريس، رئيسة قسم أبحاث المواد، أن منشأة التشعيع الجديدة تُعد إضافةً هامةً للبنية التحتية البحثية القائمة. فالتشعيع المستمر بالأيونات الثقيلة يُتيح تراكمًا أسرع وأكثر تحكمًا للأضرار، وبالتالي يُمكن أن يُسهم إسهامًا كبيرًا في تأهيل المواد الجديدة.
أهمية ذلك بالنسبة لتقنيات الطاقة المستقبلية
بالنسبة للبروفيسور توماس نيلسون، المدير العلمي لمركز أبحاث الأيونات الثقيلة (GSI) ومؤسسة FAIR، فإن التمويل يوضح أيضًا الأهمية المتزايدة لأبحاث دارمشتات في مجال تقنيات الطاقة الجديدة.
"سيساهم مشروع SIBAF بشكلٍ كبير في تطوير وتأهيل المواد لتطبيقات الاندماج النووي، مع توفير فرص تدريبية ممتازة للجيل القادم من العلماءوالمهندسينفي مجالات تقنيات المسرعات والاندماج النووي". كما سيعزز المشروع مساهمة ألمانيا في أبحاث الاندماج النووي الدولية.
كما يقر الاتحاد بمساهمة البروفيسور وينفريد بارث في وضع تصور وإعداد وتقديم مقترح المشروع الأولي.
جزء من برنامج التمويل "فيوجن 2040"
يتلقى مشروع SIBAF الدعم بموجب توجيهات التمويل "التقنيات الأساسية للاندماج النووي - في الطريق إلى محطة طاقة اندماجية". يدعم هذا التمويل التقنيات الرئيسية اللازمة لبناء وتشغيل محطات الطاقة الاندماجية المستقبلية.
يُعدّ هذا الدليل جزءًا من برنامج "الاندماج النووي 2040 - البحث على طريق إنشاء محطة طاقة اندماجية". ويهدف إلى إرساء الأسس العلمية والتقنية اللازمة لبناء وتشغيل أول محطة طاقة اندماجية في ألمانيا. كما يُعدّ البحث في مجال الاندماج النووي أحد مكونات أجندة التكنولوجيا المتقدمة لألمانيا التابعة للحكومة الاتحادية الألمانية.
(دارمشتات – ريد/جي إس آي)
الصورة الرئيسية: أول وحدة تبريد فائقة التوصيل من مشروع HELIAC، وهي CM1: يمكن رؤية الملفات اللولبية والتجاويف فائقة التوصيل من خلال الأبواب المستطيلة. الصورة: GSI
