HL-4 الصيني ينقل مغناطيسات الاندماج فائقة التوصيل إلى ظروف المفاعل

ما الذي يختبره HL-4 تحديداً؟

كشفت الصين عن HL-4، أو Huanliu-4، بوصفه منصة هندسية للمرحلة التالية من أبحاث الاندماج النووي المحكوم. وتتمثل مهمته الأساسية في معرفة ما إذا كانت المغناطيسات فائقة التوصيل عالية الحرارة قادرة على العمل بموثوقية داخل بيئة تشبه بيئة مفاعل اندماج مستقبلي، لا في توليد كهرباء تجارية في الوقت الراهن. 12

تستخدم أجهزة التوكاماك مجالات مغناطيسية قوية لحصر البلازما شديدة السخونة. أما HL-4، فمن المفترض أن ينقل تقنية المغناطيسات فائقة التوصيل عالية الحرارة من الاختبارات المعملية المنفصلة إلى ظروف تشغيل أكثر تعقيداً، تشمل حرارة البلازما والإشعاع والقوى الكهرومغناطيسية والميكانيكية الكبيرة.

وصفت مواد المؤتمر HL-4 بأنه جهاز تجريبي كبير من الجيل الرابع للاندماج بالحصر المغناطيسي، ومنصة للتحقق المنهجي من موثوقية المغناطيسات فائقة التوصيل ذات المجالات العالية في «ظروف اندماج معقدة». 810 وهذه نقطة مهمة، لأن نجاح المغناطيس في اختبار مضبوط داخل المختبر لا يعني بالضرورة قدرته على العمل داخل جهاز اندماج متكامل.

حلقة جديدة في سلسلة أجهزة Huanliu

يأتي HL-4 بعد سلسلة من الأجهزة طورها معهد الفيزياء الجنوبي الغربي في الصين، وتشمل HL-1 وHL-1M وHL-2A وHL-3، الذي كان يعرف سابقاً باسم HL-2M. وقد دعمت هذه الأجهزة تدريجياً أبحاث البلازما ذات الأداء الأعلى؛ إذ حقق HL-3 أول بلازما عام 2020، ثم وصل إلى نمط الحصر العالي عام 2023. 2627

وتوفر نتائج HL-3 الأخيرة خلفية علمية لما تسعى المنشأة الجديدة إلى تطويره. فقد أعلن الموقع الرسمي للشركة الوطنية الصينية للطاقة النووية أن الجهاز سجل في عام 2025 درجة حرارة بلغت 117 مليون درجة مئوية للأيونات و160 مليون درجة مئوية للإلكترونات. 19 وفي تقارير أخرى، وُصفت النتيجة نفسها تقريباً بأنها 120 مليون درجة مئوية للأيونات إلى جانب 160 مليون درجة مئوية للإلكترونات. 1825

لذلك، فإن النطاق الأكثر دقة لدرجة حرارة الأيونات هو 117 إلى 120 مليون درجة مئوية، بدلاً من تقديم رقم واحد بوصفه نتيجة غير خلافية.

لكن دور HL-4 يختلف عن مجرد محاولة تسجيل رقم قياسي جديد لحرارة البلازما. فالسؤال الهندسي هنا هو: هل تستطيع المغناطيسات وأنظمة التبريد والدعم والتحكم الاستمرار في العمل عندما تتعرض للظروف التي تولدها بلازما شديدة الطاقة؟

خطة مغناطيس بقوة 25 تسلا

بالتوازي مع تصميم HL-4، أعلنت مجموعة ابتكار في دلتا نهر اليانغتسي، بقيادة شركة China Fusion Energy، برنامجاً لتطوير مغناطيسات توكاماك فائقة التوصيل وعالية المجال تلبي متطلبات الجهاز. وتضم المجموعة تسع جهات بحثية وصناعية، من بينها Shanghai Superconductor وEastern Superconductor وجامعة جياو تونغ في شنغهاي ومجموعة Shanghai Electric Nuclear Power Group. 56

وتستهدف خارطة الطريق إنشاء خط لتطوير واختبار مغناطيس فائق التوصيل عالي الحرارة بقوة 25 تسلا بحلول عام 2028، ثم استكمال تطوير نموذج أولي للمغناطيس بحلول عام 2030. 45

ولا يتعلق هذا الهدف بصناعة مادة فائقة التوصيل فقط. فالمشروع يحتاج أيضاً إلى تقنيات تصنيع الملفات المغناطيسية، وهياكل تتحمل الإجهاد، وأنظمة تبريد عميق، ومصادر قدرة كهربائية، وبنية اختبار واسعة، إضافة إلى دمج كل هذه العناصر في بيئة توكاماك فعلية.

وهنا تكمن أهمية خطة 25 تسلا: فهي تشير إلى برنامج تصنيع وتأهيل متكامل، لا إلى إعلان منفصل عن منشأة تجريبية واحدة.

ماذا يعني المغناطيس الصيني الذي يزن 582 طناً؟

في مدينة خفي، أنجز باحثون صينيون واختبروا ملفاً فائق التوصيل يزن 582 طناً، ووُصف بأنه أكبر مغناطيس اندماج نووي في العالم. ويبلغ حجم الملف، المصمم على شكل حرف D، نحو 21 متراً طولاً و12 متراً عرضاً، وقد بُني من أجل جهاز BEST، أي التوكاماك فائق التوصيل التجريبي للبلازما المحترقة. 113

ويُبنى BEST بهدف إظهار كسب صافٍ في طاقة الاندماج وتوليد الكهرباء في حدود عام 2030. 14 لذلك يمثل اختبار المغناطيس العملاق إنجازاً مهماً في التصنيع والهندسة والتكامل، لأنه يبرهن على تقدم الصين في بناء مكونات قادرة على حصر بلازما شديدة السخونة على نطاق قريب من متطلبات المفاعلات.

لكن هذا الإنجاز لا يعني أن الصين أنتجت بالفعل مفاعلاً اندماجياً تجارياً، ولا أنها حققت كهرباء اندماجية مستمرة وبتكلفة اقتصادية. فما يزال هدف BEST لعام 2030 عرضاً مخططاً له، كما أن HL-4 ونموذج المغناطيس بقوة 25 تسلا يمثلان بدورهما مراحل هندسية مستقبلية. 14

الاندماج النووي كقطاع صناعي استراتيجي

عند جمع تصميم HL-4 مع برنامج مغناطيسات 25 تسلا ومعدات BEST، تتضح استراتيجية تتجاوز أبحاث البلازما وحدها. فالصين تعمل في الوقت نفسه على المواد فائقة التوصيل، وتصنيع المغناطيسات، والاختبارات واسعة النطاق، وهندسة المفاعلات، مع ربط المؤسسات البحثية بالشركات الصناعية المدعومة من الدولة. 59

وأُدرجت طاقة الاندماج النووي ضمن أولويات التقنيات المستقبلية في الصين خلال فترة الخطة الخمسية الخامسة عشرة، الممتدة حتى عام 2030. 33 كما تحدثت تقارير أخرى عن خطط لاستثمار أكثر من 300 مليار يوان قبل عام 2030، لكن ينبغي التعامل مع هذا الرقم بوصفه تقديراً سياسياً وصناعياً منشوراً، لا ميزانية مؤكدة لمشروع HL-4 تحديداً. 37

الهدف الأوسع واضح: تقليل الاعتماد على المعدات والمواد الأجنبية، وبناء سلسلة إمداد محلية للاندماج، واكتساب الخبرة اللازمة للانتقال من تجارب الفيزياء الأساسية إلى هندسة المفاعلات.

الخلاصة

لا يمثل إعلان HL-4 دليلاً على أن عصر كهرباء الاندماج قد بدأ، بل يكشف عن المشكلة الهندسية التالية التي تريد الصين حلها. فالمهمة الأساسية للجهاز هي اختبار قدرة المغناطيسات فائقة التوصيل عالية الحرارة على العمل بموثوقية في ظروف قريبة من ظروف مفاعل الاندماج، بينما تستهدف المجموعة الصناعية المرتبطة به تطوير خط اختبار بقوة 25 تسلا بحلول 2028 ونموذج أولي بحلول 2030.

وتشير نتائج HL-3، والمغناطيس الذي يزن 582 طناً في خفي، وشبكة التصنيع المخطط لها، إلى انتقال البرنامج الصيني نحو هندسة أكبر وأكثر تكاملاً. لكن الاختبارات الحاسمة — التشغيل الموثوق لفترات طويلة، وتحقيق كسب صافٍ للطاقة، ثم إنتاج كهرباء مستمرة ومجدية اقتصادياً — لا تزال في المستقبل.