جوزف فايس

الاندماج النووي

- التسخين الأومي

ثمة طريقة تسخين شائعة الاستخدام منذ بداية الأعمال الخاصة بالغازات المتأينة، وهي طريقة قائمة على مبدأ يسير؛ إذ يستخدم التفريغ الكهربائي لإيجاد الوسط البلازمي وتسخينه أيضًا. نستعين بالشكل 1 أدناه لإيضاح هذه العملية:

    رسم توضيحي 1

تأين الغاز وبدء سلسلة التفاعل الكيميائي يحتوي كلّ غاز بعض الأيونات وبعض الإلكترونات الحرة، وذلك بفعل الأشعة الكونيّة المؤينة التي تخلّف وراءها جسيمات مشحونة على امتداد مرورها. عبر المادة، وإذا وجد حقل كهربائي ملائم، وضبط ضغط الغاز بحكمة، اكتسبت هذه الجسيمات سرعة، شاحنة بدورها أيونات وإلكترونات أخرى بفعل اصطدامها بالغاز المتعادل. بدورها تبدأ الأيونات والإلكترونات بالتحرك ثم الإسراع، منتجةً جُسيمات أخرى، ومن ثمّ سرعان ما يتولّد بفعل الانهيار تيار كهربائي كبير: «فولطية الانهيار». في خضم هذه الحركة، تتبدد طاقة الجسيمات في محيطها بفعل التصادمات؛ مما يسفر عن تسخين البلازما التي تكونت لدينا للتو.

 الجدير بالذكر أن أثر التسخين فاعل في البلازما كما في حالات المقاومة الكهربائية كلها ، سواء أكان السلك الكهربائي في مصباح أم مقاومة مشعاع: تتبدد الطاقة الكامنة في التيار في المادة التي يمر بها هذا التيار، وتذكرنا ظاهرة الانهيار الموصوفة هنا بالبلازما الناجمة عن البرق لدى تكوّن حقل كهربائي كبير بين الأرض والسحاب؛ فالمبدأ هو ذاته، بيد أن شدة التيارات الكهربائية ووقت التشغيل أعظم قيمة منها في بلازما الاندماج، كما أن الجهد المستخدم في مختبرات الاندماج من مقياس الفولط مقابل مئات الملايين من الفولطات التي نقيسها في البرق.

مبدأ التسخين الأومي يسير إذن، ولا صعوبة في تطبيقه، إلا أن ثمة حدودا لهذه العملية. أوّلا: لا يرغب دوما في وجود تيار كهربائي، وهناك مئات الترتيبات وإعدادات الحصر التي تستثني حتى وجود تيار كهذا، إلا أنه في حال الرغبة في هذا التيار، أو القبول بوجوده، يقتضي الحرص على عدم تلويث البلازما توليد مثل هذا التيار دون اللجوء إلى الأقطاب الكهربائيّة؛ أي دون صلة مادّيّة بالوسط الحار، لذلك يتولد التيار بالتحريض؛ ما يفرض وجود حقل مغناطيسي متنام باستمرار ( أو متناقص باستمرار) : تحدّ القيمة القصوى للحقول المغناطيسية التي نستطيع توليدها هذه العملية، وسنرى لاحقا أن طرائق التسخين الأخرى تمكننا من تجاوز هذا الحد، لكنّ الثمن هو درجة أعلى بكثير من التعقيد وفضلاً عما سبق ذكره من قيود ، تجدر الإشارة إلى أن درجة الحرارة الناجمة عن التسخين الأومي محدودة في حد ذاتها؛ ذلك أن مقاومة البلازما للتيار الكهربائي تتناقص مع تنامي الحرارة وسرعان ما توصل البلازما التيار الكهربائي على نحو أفضل من النحاس بعشرة أضعاف ا يعود تنامي التيار مصاحبًا لتنامي الحرارة؛ ونتيجة لهذا القصور في الفعالية، يجب عند درجات الحرارة المرتفعة اللجوء إلى أساليب أخرى.