أعلنت شركة Xcimer Energy الأمريكية الناشئة في مجال الاندماج أن نظام الليزر "Phoenix" الموجود في منشأة خاصة قد تم إشعاله رسميًا وتشغيله يوم الأربعاء بالتوقيت المحلي. وقالت الشركة إنه حاليا أكبر جهاز ليزر مملوك للقطاع الخاص في العالم. يحاول Xcimer تحويل اندماج الحبس بالقصور الذاتي من تكنولوجيا المختبرات إلى طريقة جديدة لتوليد الطاقة ذات إمكانات تجارية تعتمد على تجربة مرفق الإشعال الوطني (NIF).
تم تصميم المسار الفني لـ Xcimer على غرار مرفق الإشعال الوطني في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في الولايات المتحدة. وفي ديسمبر 2022، حقق الجهاز لأول مرة طاقة صادرة عن تفاعل الاندماج تتجاوز الطاقة اللازمة للإشعال، وهو ما يعتبر علامة فارقة مهمة في أبحاث الاندماج النووي. في تجربة NIF، استخدم الباحثون 192 شعاع ليزر لاستهداف هدف وقود أصغر من رأس ممحاة قلم الرصاص. يضرب الليزر أولاً تجويف الذهب المستهدف، ثم يقوم بتبخيره وتحويله إلى أشعة سينية. ثم تقوم الأشعة السينية بضغط كريات الوقود المدمجة، مما يؤدي إلى اندماج الذرات الموجودة فيها وإطلاق الطاقة.
في المقابل، يعتقد إكسيمر أنه باستخدام نظام ليزر أكثر قوة وبساطة، من المتوقع أن يقلل من تعقيد النظام وتكلفته مع الحفاظ على أو زيادة إنتاج طاقة الاندماج، وبالتالي تمهيد الطريق للتسويق. وفقًا لخطة الشركة، سيتم تجهيز تصميم محطة توليد الطاقة الاندماجية المستقبلية بجهازي ليزر رئيسيين يمكنهما إصدار نبضات ليزر ميكروثانية. وسيتم توجيه هذه النبضات من خلال مجموعة من الأنظمة البصرية الشبيهة بـ "ضغط الطاقة" ونقل الطاقة إلى الوقود المستهدف ضمن مقياس زمني بالنانو ثانية، وبالتالي استكمال ضغط الوقود في وقت قصير جدًا وزيادة احتمالية إنتاج تفاعلات اندماجية قابلة للاستخدام.
ويعتبر نظام فينيكس الذي بدأ تشغيله هذه المرة بمثابة خطوة وسيطة رئيسية على الطريق نحو محطات توليد الطاقة الاندماجية. يستخدم النظام تقنية "تضخيم الإكسيمر". وقد تم استخدام هذا النوع من الليزر في تصنيع أشباه الموصلات، ولكن تمت زيادة قوة نظام فينيكس بشكل كبير. أخبر Xcimer وسائل الإعلام أن ليزر فلوريد الكريبتون (KrF) يمكن أن ينتج أكثر من 1 كيلوجول من الطاقة عند التشغيل بكامل طاقته، ويصل طول نواة تضخيم الليزر إلى 38 مترًا. تعتقد الشركة أن شركة Phoenix هي حاليًا في طليعة قوة وحجم أنظمة الليزر المملوكة للقطاع الخاص في العالم.
ومع ذلك، لا تزال شركة فينيكس بعيدة عن المواصفات المطلوبة لمحطات الطاقة التجارية. ويقدر إكسيمر أن محطة توليد الطاقة الاندماجية التجارية الحقيقية ستتطلب طاقة ليزر إجمالية تزيد عن 12 ميجا جول، وهو أعلى بكثير من إنتاج فينيكس الحالي. لذلك، تعد Phoenix بمثابة منصة تحقق تقنية للأنظمة اللاحقة واسعة النطاق، بما في ذلك الروابط الرئيسية مثل تضخيم الليزر، وتشكيل النبض، والنقل البصري، والتفاعل مع الوقود المستهدف.
فيما يتعلق بالجدول الزمني، تخطط Xcimer لاستكمال بناء واختبار نظام أولي في عام 2028. وعلى هذا الأساس، ستستمر الشركة في تطوير أنظمة متكاملة أكبر، بهدف جعل الجهاز بأكمله يحقق "تكافؤ الطاقة"، أي أن إخراج الطاقة الكهربائية يعادل على الأقل المدخلات. ووفقا للرؤية الحالية للشركة، من المتوقع أن يبدأ بناء أول محطة للطاقة الاندماجية على نطاق تجاري في منتصف ثلاثينيات القرن الحالي. بحلول ذلك الوقت، إذا تمكنت التكنولوجيا والاقتصاد من تلبية المعايير، فقد يصبح الاندماج بالقصور الذاتي قوة مهمة في مشهد الطاقة الجديد.
في الوقت الحاضر، أصبحت المنافسة في مجال الاندماج العالمي شرسة بشكل متزايد، والعديد من الشركات الناشئة تستكشف طرقًا مختلفة ومسارات التنفيذ الهندسية. وفي هذا السياق، أطلقت شركة Xcimer "أكبر ليزر خاص في العالم" من خلال نظام فينيكس، والذي لا يعد دليلاً على القوة التقنية فحسب، بل هو أيضًا إشارة إلى سوق رأس المال وصانعي السياسات: ينتقل الاندماج بالقصور الذاتي تدريجيًا من المختبر إلى الهندسة والتصنيع. ومع ذلك، فإن الانتقال من جهاز تجريبي بمستوى كيلوجول إلى محطة طاقة تجارية بمستوى ميجاجول لا يزال يعني تكرارًا هندسيًا طويلًا واستثمارًا رأسماليًا. يعد الإشعال الناجح لـ Phoenix مجرد واحدة من نقاط البداية الرئيسية في هذه العملية.