تقرير جديد برعاية وزارة الطاقة الأمريكية يدعو إلى استثمار كبير في أدوات تشخيص متقدمة لقياس البلازما في أنظمة الاندماج. الوثيقة، التي نشأت من ورشة عمل عام 2024 شارك فيها 70 خبيراً، تحدد أولويات لتطوير طاقة الاندماج التجارية. وتؤكد على دور هذه الأدوات في استدامة تفاعلات الاندماج ودعم قيادة الولايات المتحدة في علم البلازما.
تحمل طاقة الاندماج وعدًا كمصدر طاقة نظيف، لكن تحقيق الجدوى التجارية يتطلب مراقبة دقيقة لوقود البلازما فائق الحرارة داخل أجهزة الاندماج. خصائص مثل درجة الحرارة والكثافة حاسمة لاستدامة التفاعلات، وتعمل أجهزة التشخيص المتقدمة كأدوات لتتبع هذه الظروف القاسية الشديدة. التقرير ينبع من ورشة عمل احتياجات البحث الأساسي لعام 2024 حول ابتكار القياس، التي نظمها برنامج علوم الطاقة الاندماجية في مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة. ترأست الورشة لويس دلغادو-أباريسيو من مختبر فيزياء البلازما في برينستون، وشاركت في الترؤس شون ريغان من مختبر الطاقة بالليزر في جامعة روتشستر، حيث جمع الورشة متخصصين من الجامعات والمختبرات الوطنية والصناعة الخاصة. كان هدفهم تحديد الاحتياجات الملحة في تقنيات التشخيص للحفاظ على قيادة الولايات المتحدة في طاقة الاندماج ومواءمة خارطة طريق علوم وتقنيات الاندماج الخاصة بوزارة الطاقة، التي تحدد المعالم حتى منتصف العقد الثالث من القرن الحادي والثلاثين. راجع سبعون باحثًا سبع مجالات رئيسية ممولة من برنامج علوم الطاقة الاندماجية: البلازما منخفضة الحرارة، البلازما عالية كثافة الطاقة، تفاعل البلازما مع المواد، البلازما المحترقة عبر الاندماج بالاحتجاز المغناطيسي، البلازما المحترقة عبر الاندماج بالاحتجاز القصوري الذاتي، محطات طاقة الاندماج التجريبية القائمة على الاندماج بالاحتجاز المغناطيسي، ومحطات طاقة الاندماج القائمة على الاندماج بالاحتجاز القصوري الذاتي. تشمل الأولويات تطوير تشخيصات مقاومة للإشعاع للمحطات المستقبلية، وتقنيات قياس أسرع لتجارب الاندماج بالاحتجاز القصوري الذاتي، ودمج الذكاء الاصطناعي لتصميم الأنظمة. كما يشدد التقرير على تطوير القوى العاملة ونقل المعرفة إلى الشركات الخاصة. «أدت ابتكارات القياس إلى قيادة الاختراقات العلمية والهندسية في أنشطة علم البلازما والتكنولوجيا المدعومة من FES التابعة لوزارة الطاقة، خاصة علوم طاقة الاندماج، وسوف تستمر في ذلك»، قال دلغادو-أباريسيو. «يوفر هذا التقرير الجديد نتائج جوهرية عبر سبع مجالات رئيسية في علم وتكنولوجيا البلازما والاندماج». تشمل التوصيات تسريع الابتكار من خلال الذكاء الاصطناعي وتجريب النماذج، وإنشاء شبكة وطنية مثل CalibrationNetUS، وتشكيل فرق لتطوير التشخيصات، وتوحيد المعايرات، ومشاركة الخبرات مع الشركات الخاصة، وتوسيع تدريب القوى العاملة، وتخطيط للعمليات عن بعد. «تشهد النتائج في هذا التقرير على الدور الحاسم للتشخيصات في دفع علم طاقة الاندماج إلى الأمام»، أضاف ريغان. «من خلال الاستثمار في تقنيات القياس الابتكارية، يمكننا تسريع التقدم نحو طاقة الاندماج التجارية وتعزيز قيادة أمريكا في علم البلازما».
