محمد هاني عطوي تساهم في حماية مفاعلات الاندماج النووي من الإلكترونات الهاربة توصلت دراسة حديثة إلى أن موجات غامضة تسمى «الأمواج الصافرة - whistler waves» تنشأ عادةً بوساطة البرق يمكن أن تساهم في حماية مفاعلات الاندماج النووي من الإلكترونات الهاربة، وتوجد هذه الموجات بشكل طبيعي فوق سطح الأرض في طبقة «أيونوسفير» وهي طبقة من الغلاف الجوي للأرض تقع على ارتفاع حوالي (80 - 1000 كم)، وتتشكل هذه الموجات الشبحية عندما تولد الصواعق نبضات من الموجات الكهرومغناطيسية التي تنتقل بين نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي، ويتغيّر تردد هذه الموجات عند عبورها الكرة الأرضية، وعندما يتم تحويل إشارات الضوء هذه إلى إشارات صوتية تبدو وكأنها صفارات.هذه الموجات تم اكتشافها في البلازما الساخنة داخل توكاماك وهي آلة تشبه الدونات وتحدث فيها تفاعلات الاندماج النووي، ونظرًا لأن الصفير يمكنه تشتيت الإلكترونات عالية السرعة وإعاقتها، فإنه يمكنه أيضًا توفير طريقة جديدة لمنع الإلكترونات الجامحة من إلحاق الضرر بداخل توكاماك. قوة الانصهار في تفاعلات الاندماج النووي التي تغذي الشمس والنجوم تتصادم الذرات مع بعضها بعضًا، وتندمج في ذرات أكبر بينما تطلق الطاقة، ولعقود من الزمن حاول الباحثون استخدام طاقة الاندماج على الأرض باستخدام حقول مغناطيسية قوية داخل «توكاماك» لجمع سحب من البلازما الساخنة على شكل دونات وهي مرحلة غريبة من المادة تتكون من غاز مشحون كهربائياً.ويمكن للحقول الكهربائية داخل «توكاماك» دفع الإلكترونات بشكل أسرع ولكن بما أن هذه الإلكترونات عالية السرعة تطير عبر البلازما، فإنها لا تستطيع أن تبطئ، وعادة تتعرض الأشياء التي تتحرك خلال الغاز أو السائل لقوة سحب تزداد مع السرعة، فمثلًا كلما ازدادت سرعة سيارتك واجهت المزيد من مقاومة الرياح، ولكن في البلازما تنخفض قوة السحب مع السرعة مما يسمح للإلكترونات بالتسارع لبلوغ سرعة الضوء مما يؤدي إلى إتلاف «توكاماك».ويقول الفيزيائي دون سبونج في مختبر «أوك ريدج» القومي في «تينيسي» ومؤلف مشارك في الدراسة الجديدة إن الباحثين لديهم بالفعل بعض التقنيات للتخفيف من الهاربين، حيث يمكنهم استخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي لرصد وضبط كثافة البلازما لمنع الإلكترونات من التسارع بسرعة كبيرة، وإذا كان لا يزال هناك هاربون فإنه يمكنهم حقن كريات النيون المتجمد في البلازما، ما يزيد من كثافة البلازما ويبطئ الإلكترونات الجامحة، وتعتبر الموجات الصافرة أيضًا طريقة أخرى لكبح الإلكترونات الجامحة. يقول سبونج: «نحن نرغب في تجنب الاضطرابات والهروب» لكن في حالة حدوثها نود الحصول على أدوات متعددة للتعامل معها. وقف الهاربين في توكاماك في مرفق DIII-D الوطني للانصهار في سان دييغو، اكتشف فريق البحث لأول مرة موجات صافرة تنتجها الإلكترونات الهاربة، وأوضح سبونج أن البلازما تشبه قطعة من «الجللي» مع أنماط عدة من الاهتزاز، فإذا كان بعض الإلكترونات الهاربة يمتلك السرعة المناسبة، فإنه يثير واحدة من هذه الأنماط ويتسبب في ظهور هذه الموجات الصافرة، وهو ما يشبه قيادة سيارة قديمة بالسرعة الصحيحة، لكن ذلك يتسبب في اهتزاز لوحة القيادة.ويقول سبونغ: «ما نود أن نفعله هو استخدام هندسة عكسية لمعالجة هذه الموجات ووضعها خارج «البلازما» لبعثرة الإلكترونات الهاربة». ومن خلال فهم أفضل لكيفية خلق الإلكترونات الهاربة للصفارات يأمل الباحثون أن يتمكنوا من عكس العملية باستخدام هوائي خارجي لتوليد صفارات كي تبعثر الإلكترونات وتمنعها من أن تصبح سريعة للغاية، وما يزال الباحثون في حاجة إلى مزيد من معرفة العلاقة بين الإلكترونات الهاربة والصفارات من خلال تحديد الترددات والأطوال الموجية التي تعمل على أفضل وجه لتثبيط الاكترونات الهاربة ودراسة ما يحدث في البلازما الأكثر كثافة اللازمة لمفاعلات الاندماج.بالطبع، فإن وقف الإلكترونات الجامحة هو مجرد عقبة واحدة لخلق طاقة نظيفة من الاندماج النووي، وفي الوقت الحالي تتطلب مفاعلات الاندماج النووي المزيد من الطاقة لتسخين البلازما مما تنتجه عملية الاندماج، وللوصول إلى نقطة التعادل لا يزال على الباحثين معرفة كيفية الحصول على البلازما وإبقائها ساخنة من دون الحاجة إلى إضافة الحرارة، ويبدو أن سبونج متفائل بشأن طاقة الاندماج هذه، ويعتقد أنه أمر يمكن تحقيقه».ومن المقرر أن ينطلق في العام 2025 مشروع يسمى ITER أي (الطريق إلى طاقة جديدة) في جنوب فرنسا بإجراء التجارب ويأمل العلماء أن تكون أول آلة انصهار تنتج طاقة أكثر من تلك المستخدمة لتسخين البلازما.