لعدة عقود، سعى البشر إلى استغلال قوة النجوم لتوليد الكهرباء على الأرض. والآن، تقترب مجموعة من الشركات الناشئة أكثر من أي وقت مضى وتعمل بسرعة لبناء مفاعلات اندماج قادرة على تزويد الشبكة بالطاقة.

جمعت شركات الاندماج النووي أكثر من 10 مليارات دولار في الاستثمارات، حيث حصلت أكثر من اثنتي عشرة شركة على أكثر من 100 مليون دولار لكل منها. أغلقت العديد من جولات التمويل الكبيرة في العام الماضي، مع جذب المستثمرين للصناعة مع تزايد الطلب على الطاقة من مراكز البيانات ومع اقتراب شركات الاندماج من خط النهاية.

في جوهرها، تسعى طاقة الاندماج إلى استخدام الطاقة المنبعثة من اندماج الذرات لتوليد الكهرباء. عرف البشر كيفية اندماج الذرات منذ عقود، بدءاً من القنبلة الهيدروجينية — مثال على الاندماج النووي غير الخاضع للتحكم — وصولاً إلى أي من الأجهزة العديدة التي بُنيت في المختبرات حول العالم. تمكنت الأجهزة التجريبية من التحكم في الاندماج النووي، وقد حققت واحدة توليد طاقة أكثر مما كان مطلوباً لإشعال التفاعل.

ولكن لم تتمكن أي منها من إنتاج فائض كافٍ لجعل محطة طاقة ممكنة.

الاحتواء المغناطيسي

يُعد الاحتواء المغناطيسي أحد أكثر التقنيات استخداماً، حيث يستخدم مجالات مغناطيسية قوية لحصر البلازما. شركة كومونولث فوشن سيستمز (CFS)، على سبيل المثال، تقوم بتجميع مغناطيسات قادرة على توليد مجالات مغناطيسية بقوة 20 تسلا، وهو ما يعادل تقريباً 13 ضعف قوة جهاز الرنين المغناطيسي النموذجي. للتعامل مع كمية الكهرباء المطلوبة، تُصنع هذه المغناطيسات من موصلات فائقة التوصيل ذات درجات حرارة عالية، والتي لا تزال بحاجة إلى تبريد إلى –253°C (–423°F) باستخدام الهيليوم السائل.

تقوم شركة CFS حالياً ببناء جهاز تجريبي يسمى Sparc في ماساتشوستس على جدول زمني أسرع بكثير. تتوقع الشركة تشغيله في وقت ما خلال أواخر عام 2026، وإذا سار كل شيء كما هو متوقع، ستبدأ في بناء Arc، وهي محطة الطاقة التجارية الخاصة بها، في فرجينيا في عام 2027 أو 2028.

هناك نوعان رئيسيان من أجهزة الاندماج التي تستخدم الاحتواء المغناطيسي: التوكاماك والستيلاراتور. تم اقتراح التوكاماك لأول مرة من قبل علماء سوفيت في الخمسينيات من القرن الماضي. عملت التور الأوروبي المشترك (JET) في المملكة المتحدة بين عامي 1983 و2023، بينما يُتوقع أن يبدأ ITER عملياته في فرنسا في أواخر العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين.

شركة توكاماك إنرجي القائمة في المملكة المتحدة تعمل على تصميم توكاماك كروي. يخضع جهازها التجريبي ST40 حالياً لتحديثات.

الستيلاراتور هو النوع الآخر الرئيسي من أجهزة الاحتواء المغناطيسي. وهي تشبه التوكاماك في أنها تحافظ على البلازما محصورة داخل شكل يشبه الدونات، ولكن على عكس الجوانب الهندسية للتوكاماك، فإن الستيلاراتورات تتعرج وتلتوي. كما تقوم عدة شركات ناشئة بتطوير ستيلاراتورها الخاصة، بما في ذلك بروكسيما فوشن، رينيسانس فوشن، ثيا إنرجي، و تايب ون إنرجي.

يعمل Wendelstein 7-X، وهو ستيلاراتور كبير يحتوي على ملفات موصل فائق قابلة للتجميع وتديره معهد ماكس بلانك للفيزياء البلازمية، في ألمانيا منذ عام 2015.

الاحتواء القصوري

يُعرف النهج الرئيسي الآخر للاندماج باسم الاحتواء القصوري، الذي يضغط حبيبات الوقود حتى تندمج الذرات بداخلها. تستخدم معظم تصاميم الاحتواء القصوري نبضات من ضوء الليزر لضغط حبيبات الوقود.

حتى الآن، يُعد الاحتواء القصوري النهج الوحيد الذي حقق علامة فارقة تُعرف باسم نقطة التعادل العلمية، وهي عندما يطلق التفاعل طاقة أكثر مما استهلكه. وقد حدثت هذه التجارب في مرافق الإشعال الوطني (NIF) التابع لمعهد لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا. تجدر الإشارة إلى أن القياسات لتحديد نقطة التعادل العلمي لا تشمل أشياء مثل الكهرباء المطلوبة لتشغيل المرفق التجريبي.

ومع ذلك، ترى حوالي اثنتي عشرة شركة ناشئة واعدة كافية في الاحتواء القصوري لتصميم مفاعلات حولها. بعض الأمثلة البارزة التي تستخدم الليزر هي: فوكوسد إنرجي، إنيرتيا إنتربرايزز، مارفل فوشن، وإكسايمر. وهناك شركتان لا تستخدمان الليزر: فيرست لايت فوشن، التي تقترح استخدام مكابس، و باسيفيك فوشن، التي تخطط لاستخدام نبضات كهرومغناطيسية بدلاً من الليزر.

نهج أخرى

هذان هما النهجان الرئيسيان للاندماج النووي، رغم أنهما ليسا الوحيدين. قريباً، سيتم إضافة تفاصيل حول تصاميم بديلة، بما في ذلك الاندماج المستهدف المغناطيسي، والاحتواء الكهروستاتيكي المغناطيسي، والاندماج المحفز بالميونات.