Return to Video

آلات جديدة لأبحاث الانصهار | توماس كلينجر | TEDxBrussels

  • 0:17 - 0:23
    إن ما يوجد خلفي
    هو مصدر طاقة الكون.
  • 0:23 - 0:25
    إنه نجم تقليدي فقط.
  • 0:25 - 0:26
    إنها شمسنا.
  • 0:26 - 0:30
    وتعمل محطة الطاقة هذه منذ مليارات السنين،
  • 0:30 - 0:35
    تزودنا وباقي الكون بالطاقة بشكل موثوق
  • 0:35 - 0:36
    وذلك بواسطة انبعاث الضوء فقط.
  • 0:36 - 0:40
    يبدو هذا أمراً لطيفاً،
    ومن الواضح أنها تعمل،
  • 0:40 - 0:42
    والآلية التي تعمل بها هي الانصهار،
  • 0:42 - 0:45
    وسأشرح لكم قليلاً عن هذا الموضوع.
  • 0:45 - 0:47
    ولكنني سوف أسألكم أيضًا:
  • 0:47 - 0:50
    هل بإمكاننا أن نجلب هذه الطاقة
    إلى كوكب الأرض بشكل مباشر؟
  • 0:50 - 0:52
    والإجابة هي قطعاً لا يمكننا ذلك.
  • 0:52 - 0:56
    فالشمس كبيرة وحارة وكثيفة جدًا،
  • 0:56 - 0:59
    وكل الأمور تشير إلى عدم إمكانية ذلك،
  • 0:59 - 1:03
    لكن، والقصة وراء كلمة لكن
  • 1:03 - 1:06
    علينا بناء آلات، آلات ذكية،
  • 1:06 - 1:07
    يجب علينا، نحن البشر، بناء آلات
  • 1:07 - 1:11
    من أجل تقليد هذه العملية (الانشطار)،
    من أجل أن ننقلها إلى الأرض.
  • 1:11 - 1:14
    لذا، ومن أجل ذلك، يجب علينا فهم
    بعض الأمور الصغيرة في الفيزياء.
  • 1:14 - 1:16
    لا تخافوا.
  • 1:16 - 1:19
    عليكم التمييز بشكل حذر
    بين الانصهار والانشطار النووي.
  • 1:20 - 1:26
    فالانشطار النووي هو انشطار النوى الثقيلة،
    والانصهار هو دمج نوى الضوء.
  • 1:26 - 1:28
    وكلاهما يعود لنفس العملية:
  • 1:28 - 1:31
    هي تحول الكتلة إلى طاقة،
  • 1:31 - 1:34
    وهذه هي معادلة أينشتاين الشهيرة
    الطاقة = الكتلة * مربع السرعة
  • 1:34 - 1:36
    وهذه هي الآلية المعروفة.
  • 1:36 - 1:42
    ونُحرر هذه الطاقة بواسطة السرعة
    والطاقة الحركية، أي بواسطة الحرارة.
  • 1:42 - 1:44
    بحيث تولد الحرارة.
  • 1:44 - 1:47
    هذا ما نريد الاستفادة منه.
  • 1:47 - 1:49
    ولذلك علينا استخدام خدعة.
  • 1:49 - 1:54
    بدل استخدام الهيدروجين التقليدي،
    نستخدم نسخًا من الهيدروجين.
  • 1:54 - 2:00
    وهذان العنصران النظيران
    يسميان الديتريوم والتريتيوم.
  • 2:01 - 2:07
    الديتريوم هو الهيدروجين الثقيل،
    والتريتيوم هو الهيدروجين الثقيل جدا.
  • 2:07 - 2:09
    كلاهما حقيقة من نظائر الهيدروجين،
  • 2:09 - 2:12
    إنهما يتصرفان كالهيدروجين،
    ولكنهما يختلفان في الكتلة.
  • 2:12 - 2:15
    وبإمكانك صهرهما بسهولة أكثر من الهيدروجين،
  • 2:15 - 2:19
    الهيدروجين الذي نعرفه في حياتنا اليومية.
  • 2:19 - 2:22
    عندما نقوم بصهرهما يتصادمان،
  • 2:22 - 2:29
    وهذا التصادم يولد ذراة هيليوم وجسيم ألفا.
  • 2:29 - 2:31
    ونترون، والكثير من الطاقة.
  • 2:32 - 2:36
    وهذه هي العملية التي نود
    الاستفادة منها، نحن علماء الانصهار.
  • 2:36 - 2:40
    ومن أجل فهم ما هو هذا الوقود:
  • 2:40 - 2:44
    صهر غرام من الديتريوم والتريتيوم
  • 2:44 - 2:49
    يطلق نفس الطاقة التي تنتج
    عن حرق عشرة ملايين غرام من الفحم.
  • 2:49 - 2:52
    ولذلك إنه وقود رائع.
  • 2:52 - 2:56
    ولذا، بإمكانكم القول:
    هل هذا موجود على الأرض، أم أنه مجرد حلم؟
  • 2:56 - 2:58
    والإجابة هي نعم، إنه متوفر بشكل مبدئي.
  • 2:58 - 3:01
    والديتريوم موجود في مياه البحر
    بتركيز قليل فقط،
  • 3:01 - 3:03
    ولكننا لا نحتاج الكثير منه.
  • 3:03 - 3:06
    التريتيوم موجود على سطح الأرض
  • 3:06 - 3:10
    بالاستفادة من الآلية
  • 3:10 - 3:13
    التي تولد التريتيوم من الليثيوم.
  • 3:14 - 3:16
    ولذا، إذا مزجتم الآن كل شيء معاً،
  • 3:16 - 3:22
    بإمكانكم القول إن نصف حوض من الماء ومجمعاً
  • 3:22 - 3:27
    -هنا يوجد مجمع ليثيوم
    في هذا الجهاز الخلوي-
  • 3:27 - 3:29
    من الممكن أن تحرر طاقة كافية
  • 3:29 - 3:33
    لتزود إنسانا أوربيا عادياً
    بالطاقة الكهربائية لمدة 25 عاماُ.
  • 3:33 - 3:35
    وهذا بالتأكيد أمر واعد جدًا.
  • 3:35 - 3:36
    كيف بالإمكان تحقيقه؟
  • 3:36 - 3:40
    هذا الوعد الكبير
    قاد البشرية منذ خمسين عاماً
  • 3:40 - 3:42
    لاكتشاف كيفية عمل هذه الآلية.
  • 3:42 - 3:46
    وهذه الصورة توضح
    الأيام الأولى لأبحاث الانصهار.
  • 3:46 - 3:49
    منذ الخمسينيات، من مختبر لوس ألاموس
  • 3:49 - 3:51
    وقاموا ببناء جهاز، آلة.
  • 3:51 - 3:54
    وتوجد هذه الحلقة في الخلفية
  • 3:54 - 3:58
    -في مركز الصورة هناك حلقة ذات وهج بنفسجي-
  • 3:58 - 4:01
    وهذه الحلقة مع ما يحيط بها
  • 4:01 - 4:02
    كانت تسمى ال (برهابسترون)
  • 4:02 - 4:07
    -وذلك لأن العلماء
    لم يعلموا إن كانت ستعمل أم لا.
  • 4:07 - 4:09
    لقد نجحت بطريقة ما ولكن ليس بشكل كاف،
  • 4:09 - 4:15
    لأن المشكلة الأساسية بالانصهار
    هي إمكانية حدوثه بسهولة.
  • 4:15 - 4:18
    العملية النووية الأساسية معروفة وسهلة.
  • 4:18 - 4:22
    التحدي هو إحداث الكثير
    من عمليات الانصهار في نفس الوقت.
  • 4:22 - 4:24
    مجددًا، نحتاج الكثير من الانصهار
  • 4:24 - 4:27
    لنولد كميات كبيرة من الطاقة.
  • 4:27 - 4:29
    لذلك أصبح من الواضح
  • 4:29 - 4:34
    أنه علينا العمل على أمور مختلفة
    من أجل بناء الجهاز الصحيح.
  • 4:34 - 4:37
    لم يكن جهاز (البرهابسترون) الآلة المناسبة.
  • 4:37 - 4:40
    تعاقبت أجيال وأجيال من هذه الأجهزة،
  • 4:40 - 4:43
    وأود أن أعطيكم تحديثا للوضع الحالي.
  • 4:43 - 4:45
    الحقل المغناطيسي مهم جدًا:
  • 4:45 - 4:47
    عليكم الاستفادة من الحقل المغناطيسي
  • 4:47 - 4:51
    لحجز هذا الغاز الحار جداً
    والذي نسميه البلازما.
  • 4:51 - 4:54
    ومن المحتمل أنكم رأيتم البلازما في الواقع
  • 4:54 - 4:57
    إذا كنتم قد رأيتم
    الأضواء الشمالية أو الشفق القطبي.
  • 4:57 - 5:01
    هذه الصورة من نافذة طائرة
  • 5:01 - 5:03
    للشفق القطبي فوق القطب الشمالي.
  • 5:04 - 5:05
    بنية الشفق القطبي-
  • 5:05 - 5:09
    وسبب هذه البنية المخططة
    هو الحقل المغناطيسي للأرض.
  • 5:09 - 5:11
    وهذا يحدث بشكل طبيعي.
  • 5:11 - 5:15
    والبلازما في الواقع
    من مكونات الخليط المغلي
  • 5:15 - 5:18
    الذي يسبب الانصهار لمرات عديدة كما يجب
  • 5:18 - 5:20
    لاكتساب الطاقة.
  • 5:20 - 5:24
    هذا في الآلة العادية.
  • 5:24 - 5:26
    نحن نبني علم الانصهار:
  • 5:26 - 5:29
    وهو ما يسمى توكماك
    وليس التوماهوك ( المطرقة الهندية)،
  • 5:29 - 5:31
    هناك فرق كبير!
  • 5:32 - 5:34
    تتألف التوكماك من وشائع شديدة الناقلية
  • 5:34 - 5:37
    يسري فيها تيار قوي.
  • 5:37 - 5:41
    وهو مبني على تيار قوي
    يسري في البلازما الحقيقية،
  • 5:41 - 5:43
    وتكون هذه البلازما على شكل حلقة.
  • 5:43 - 5:46
    لذا هذه الحلقة البنفسجية هنا،
  • 5:46 - 5:49
    أو الحلقة الحمراء الموضحة هنا،
  • 5:49 - 5:52
    هذه هي البلازما الحقيقية
    المرتبطة بالحقل المغناطيسي.
  • 5:53 - 5:55
    وهذا هو المبدأ الأساسي لعمل التوكماك،
  • 5:55 - 5:56
    وفي هذه الأيام،
  • 5:56 - 5:59
    لدينا الشجاعة الكافية في أبحاث الانصهار
    لبناء أجهزة كبيرة
  • 5:59 - 6:03
    ويجب أن تكون كبيرة كفاية
    لتحتوي تفاعلات الانصهار الكثيرة.
  • 6:03 - 6:06
    أكبر توكماك في العالم هو قيد البناء،
  • 6:06 - 6:08
    وهي مطرقة (إيتير) في جنوب فرنسا.
  • 6:08 - 6:10
    وهي أكبر توكماك عالميًا نوعاً ما.
  • 6:10 - 6:13
    ليست توكماك كبيرة فحسب،
    بل إنها الأكبر في العالم،
  • 6:13 - 6:14
    ولكنها مشروع عالمي أيضاُ،
  • 6:14 - 6:18
    لأن نصف البشرية معنية بهذه المطرقة:
  • 6:18 - 6:24
    الصين وأمريكا وروسيا والاتحاد الأوروبي
    والهند واليابان وكوريا الجنوبية.
  • 6:24 - 6:27
    كلها تجمع قوتها لبناء
  • 6:27 - 6:31
    هذا التوكماك العملاق شديد الناقلية
    في جنوب فرنسا.
  • 6:31 - 6:37
    وسوف تبدأ هذه الآلة بالعمل في عام 2025.
  • 6:37 - 6:39
    هذا مشروع كبير جدًا.
  • 6:40 - 6:43
    هناك مفهوم آخر يسمى (ستيلراتور).
  • 6:43 - 6:46
    ويعني جلب قوة النجم إلى الأرض.
  • 6:46 - 6:49
    وهنا باللون الأزرق تبدو المغانط
  • 6:49 - 6:51
    التي تولد الحقل المغناطيسي.
  • 6:51 - 6:53
    وباللون الأصفر،
  • 6:53 - 6:58
    شكل البلازما المتشكلة
    بفعل التيار الكهربائي الهندسي.
  • 6:59 - 7:00
    وهو يحتاج للوصول إلى القيمة العظمى.
  • 7:00 - 7:02
    ماذا يعني ذلك؟
  • 7:02 - 7:05
    إنه يعني وضع عدد من المعايير:
  • 7:05 - 7:08
    استقرار البلازما
    وتحسين العازلية الحرارية،
  • 7:08 - 7:11
    التوازن والاحتجاز وأشياء كهذه.
  • 7:11 - 7:14
    ويجب إدخال كل شيء، كل هذه المتطلبات،
  • 7:14 - 7:16
    في مجموعة من شيفرات الحاسوب-
  • 7:16 - 7:20
    شيفرات حاسوب ضخمة
    تحتوي العديد من نظريات البلازما-
  • 7:20 - 7:21
    وبعدها عليك عمل
  • 7:21 - 7:24
    كل هذه الحسابات المعقدة
    باستخدام حواسيب خارقة.
  • 7:24 - 7:26
    وهذه الحواسيب الخارقة
  • 7:26 - 7:29
    التي تحسب قيمة (ويندلستين 7-X)
    -وهذا هو الستيلراتور-
  • 7:29 - 7:31
    واسمه (Cray X-MP).
  • 7:31 - 7:36
    ولهذا الجهاز قوة حاسوبية كبيرة
    أكثر من (Cray X-MP)-
  • 7:36 - 7:41
    ويعود ذلك إلى منتصف الثمانينيات
    والحواسيب الخارقة كانت مختلفة عن الآن-
  • 7:41 - 7:43
    ولكن بالرغم من ذلك،
  • 7:43 - 7:47
    قوة الحاسوب كانت كافية لتحدد شكل الوشائع.
  • 7:47 - 7:50
    وتمت إعادة هذه الحسابات
    والتأكد منها مرات عديدة،
  • 7:51 - 7:52
    فنحن واثقون تماماً
  • 7:52 - 7:54
    أننا وجدنا الحقل المغناطيسي الصحيح.
  • 7:55 - 7:59
    الستيلريتور (ويندلستين 7-X)
    يتألف من العناصر التالية:
  • 8:00 - 8:02
    البلازما -بحيث أن شكل البلازما
  • 8:02 - 8:06
    يبدو قليلاً كعجلة دراجة مفتولة-
  • 8:08 - 8:12
    وشائع الحقل المغناطيسي،
    وهذه الوشائع المغناطيسية المحسوبة،
  • 8:12 - 8:15
    مجموعة أخرى من الوشائع
    لتغيير الحقل المغناطيسي قليلاً،
  • 8:15 - 8:18
    بنية فولاذية ضخمة تحمل هذه الوشائع-
  • 8:18 - 8:22
    كل وشيعة تزن ستة أطنان وبقطر ثلاثة أمتار-
  • 8:23 - 8:25
    وطبعاً، الكثير من الأنابيب والوصلات.
  • 8:25 - 8:28
    لوصل النظام المغناطيسي،
  • 8:28 - 8:30
    وأيضاً وعاء خارجي-
  • 8:30 - 8:32
    وهو وعاء فولاذي ضخم
  • 8:32 - 8:34
    لأن الوشائع يجب أن تعمل في الفراغ
  • 8:34 - 8:35
    لأنه، ومن أجل الناقلية،
  • 8:35 - 8:40
    عليك تبريد الوشائع الناقلة
    للدرجة 270- مئوية.
  • 8:41 - 8:44
    وهذا هو الشكل الخارجي للآلة.
  • 8:45 - 8:47
    يبدو قليلاً كسفينة فضاء،
  • 8:47 - 8:48
    ولذلك كتبت مجلة (ساينس)
  • 8:48 - 8:51
    أنها تبدو كمركبة الصقر الألفية
    الخاصة ب(هان سولو) (شخصية خيالية)
  • 8:51 - 8:55
    وكتبوا أيضا أن هذه الآلة
    كانت قد صُمِّمت في الجحيم.
  • 8:55 - 8:56
    كل ذلك لم يكن صحيحاً،
  • 8:56 - 9:00
    هذا فقط نوع من التمرين الهندسي،
    وها هي الآلة في الواقع.
  • 9:01 - 9:03
    كما يجب عليكم مقارنة حجمها بحجم شخص.
  • 9:03 - 9:05
    إنها آلة معقدة.
  • 9:05 - 9:08
    400 من التقنيين والمهندسين والعلماء
  • 9:08 - 9:11
    عملوا 20 عاماً ليبنوا الآلة في(غريفسوالد)،
    الموجودة في شمال ألمانيا.
  • 9:12 - 9:14
    20 عاماً، مليون ساعة مجتمعة.
  • 9:14 - 9:16
    والآلة تعمل.
  • 9:16 - 9:17
    كنا نضغط الزر،
  • 9:17 - 9:20
    وعلماء الفيزياء في المركز
    قاموا بالعمل من أجلنا
  • 9:20 - 9:22
    ترون البلازما أيضاً في الصورة.
  • 9:22 - 9:25
    البلازما تشع جمالاً
    باللونين الأحمر والأزرق.
  • 9:25 - 9:28
    وهذه مراحل مختلفة بالنسبة لتطور البلازما.
  • 9:29 - 9:31
    الآلة تعمل بشكل ممتاز.
  • 9:31 - 9:34
    هذا مُرضٍ جداً، بعد 20 عاماً من الإنشاء،
  • 9:34 - 9:37
    نعلق آمالا عظيمة على عمل هذه الآلة.
  • 9:37 - 9:39
    وهذا هو الأداء:
  • 9:39 - 9:43
    تم حقن 0.01 غرامَا
    من الهيدروجين في الوعاء،
  • 9:43 - 9:46
    يتم تسخينها بطاقة 4 مليون واط
  • 9:46 - 9:49
    إلى 100 مليون درجة مئوية للإلكترونات
  • 9:49 - 9:52
    و20 مليون درجة مئوية للهيدروجين.
  • 9:52 - 9:55
    لم يكن الأمر بهذا السوء
    في أول خطوة للآلة.
  • 9:55 - 9:58
    علينا أن نزيد كثافة الجسيم خمس مرات،
  • 9:58 - 10:00
    وهذا يبدو أمرا سهلًا،
  • 10:00 - 10:02
    لكنها تحتاج إلى طاقة تسخين أكبر،
  • 10:02 - 10:05
    حالياً نقوم بتطوير الآلة
    لزيادة طاقة التسخين
  • 10:05 - 10:08
    إلى عشرة ملايين واط أو عشرة ميغاواط
    خلال عشر نبضات في الثانية،
  • 10:08 - 10:11
    ولاحقاً لنبضات أطول.
  • 10:11 - 10:12
    أود أن أختم.
  • 10:12 - 10:15
    أود أن أضع حجة للانصهار.
  • 10:15 - 10:16
    الانصهار نقي،
  • 10:16 - 10:20
    ليست هناك انبعاثات
    ثاني أوكسيد الكربون أي تغير مناخ،
  • 10:21 - 10:23
    لا نفايات على المدى البعيد،
    الأمر مختلف عن الانشطار
  • 10:24 - 10:27
    إنه وفير، طاقة كافية لملايين السنين،
  • 10:27 - 10:29
    ومتاحة للجميع
  • 10:29 - 10:32
    لا أحد يملك الوقود الانصهاري،
    وهو مهم جداً بالطبع،
  • 10:32 - 10:35
    إنه آمن - لا وجود لاحتمالات فشل كارثية،
  • 10:35 - 10:37
    وهو اقتصادي -
  • 10:37 - 10:41
    الآلات مكلفة لكن الوقود يكلف صفراً.
  • 10:41 - 10:44
    هنالك آلتان في العالم:
  • 10:44 - 10:45
    (ويندلستين 7-X)
  • 10:45 - 10:48
    وهنا المهمة أن تساعد في توليد
    هيدروجين البلازما لثلاثين دقيقة،
  • 10:48 - 10:52
    وهذا لم يحدث في الواقع من قبل،
    لم يتجاوز أحد البضع ثوان،
  • 10:52 - 10:54
    مهمة جهاز (إيتر) هي صنع بلازما الانصهار
  • 10:54 - 10:58
    التي تولد عشرة أضعاف
    الطاقة اللازمة لصنع البلازما.
  • 10:58 - 11:00
    أعتقد أنها ستكون نقطة تحول عظيمة،
  • 11:00 - 11:04
    وهكذا لدينا مصدر طاقة أساسي جديد،
  • 11:04 - 11:05
    ويجب أن أقول:
  • 11:05 - 11:10
    مصدر الطاقة الأساسي الجديد هذا
    هو الوحيد الذي تستخدمه البشرية.
  • 11:10 - 11:12
    شكراً لانتباهكم.
  • 11:12 - 11:13
    (تصفيق)
Title:
آلات جديدة لأبحاث الانصهار | توماس كلينجر | TEDxBrussels
Description:

يتعامل عالم فيزياء البلازما (توماس كلينجر) مع المبادئ الأساسية لمعامل الطاقة المستقبلية، والتي -كما الشمس- ستنتج الطاقة من اندماج نوى ذرات الضوء. متضمناً جهوداً دولية، هذا الأمر يحتاج إلى تصميم وبناء منشآت كبيرة مثل (ITER) و (Wendelstein 7-X) لتطوير القاعدة المعرفية من اجل استغلال مصدر طاقة نظيفة ووفيرة.

(توماس كلينجر) رئيس قسم (Stellarator Dynamics and Transport) ورئيس القسم العلمي في مشروع (Wendelstein 7-X) منذ عام 2005، إضافة إلى كونه وعضو في إدارة (IPP).

مشروع مفاعل (Wendelstein 7-X) هوعبارة عن مفاعل انصهار نووي تجريبي مبني في غرايفسفالد في ألمانيا من قبل مؤسسة ماكس بلانك لفيزياء البلازما (IPP).

عثين (توماس كلينجر) كعضو علمي في جمعية ماكس بلانك ومديرًا لمؤسسة ماكس بلانك لفيزياء البلازما (IPP) في غرايفسفالد.

أُلقيت هذه المحادثة في حدث TEDx بترخيص من مؤتمر TED بتنظيم مستقل من قبل أفراد المجتمع المحلي.
لمعرفة المزيد: http://ted.com/tedx
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDxTalks
Duration:
11:21

Arabic subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.