القصة الداخلية لبحث جوجل النووي الهادئ

في عام 2014 ذهبت إلى مديري باقتراح جريء: دعونا ننشئ”https://spectrum.ieee.org/tag/nuclear-energy” الهدف=”_blank”> الطاقة النووية مجموعة البحث والتطوير في جوجل. لم أضحك خارج الغرفة، ربما بسبب ذلك”https://research.google/” الهدف=”_blank”>جوجل لديها تاريخ حافل في دعم البحوث الاستكشافية. ورغم أنني لم أقترح أن تقوم جوجل ببناء مختبر نووي، إلا أنني كنت على يقين من أننا قادرون على المساهمة بطرق أخرى.

كان لدي بعض المصداقية داخل الشركة. انضممت إلى Google في عام 2000 كأول مدير هندسي لها، وساعدت في جعل الشركة مربحة من خلال نظام إعلانات الدفع لكل نقرة”https://patents.google.com/patent/US7778872B2″ rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> AdWords، حيث تقدم الشركات عرضًا لوضع إعلانات على صفحة نتائج البحث الخاصة بنا. وفي السنوات اللاحقة، أصبحت مهتمًا بالطاقة وكنت جزءًا من فريق التصميم لأول مرة في Google”https://www.google.com/about/datacenters/locations/the-dalles/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> مركز بيانات موفر للطاقة. ثم، في عام 2009، تم تجنيدي ضمن الجهود التي بذلتها شركة Google للقيام بذلك”https://spectrum.ieee.org/what-it-would-really-take-to-reverse-climate-change” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> الطاقة المتجددة أرخص من الفحم (مبادرة أطلقنا عليها اسم RE

على الرغم من أن هذا المشروع الأخير لم ينجح كما كنت آمل، إلا أنني تعلمت منه الكثير. أ”https://storage.googleapis.com/gweb-sustainability.appspot.com/pdf/The_Impact_of_Clean_Energy_Innovation.pdf” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”>دراسة جوجل وماكينزي وقد أوضحت هذه الفكرة التي أجريت كجزء من المشروع أن مصادر الطاقة المتقطعة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، تحتاج إلى دعم موثوق. لذلك، تعتمد الجهود المبذولة لإزالة الكربون من الشبكة بتكلفة معقولة على ما يحدث مع الطاقة المائية والطاقة الحرارية الأرضية والطاقة المتوفرة دائمًا أو المتاحة دائمًا.”https://spectrum.ieee.org/tag/nuclear-power” الهدف=”_blank”> الطاقة النووية النباتات.

لقد نشأت في أونتاريو، كندا، التي حققت شبكة كهربائية صديقة للمناخ في السبعينيات من خلال نشرها”https://spectrum.ieee.org/tag/nuclear-power”> الطاقة النووية النباتات. وبدا لي أن التحسينات الأخيرة في تصميمات المفاعلات أعطت المحطات النووية قدرة أكبر على إزالة الكربون من المجتمعات بشكل عميق وبتكلفة معقولة، في حين تعمل بأمان والتعامل مع النفايات النووية بطريقة مسؤولة. في عام 2012، بعد REوعد باندورا، حيث جادل علماء البيئة بأن الطاقة النووية يمكن أن تساعدنا في التحول بعيدًا عن الوقود الأحفوري بينما تعمل على انتشال الناس في البلدان النامية من الفقر. لقد خرجت من تجربة صناعة الأفلام هذه بعدد قليل من الاتصالات القوية والتصميم على إشراك Google في تطوير الطاقة النووية.

الخطة المقترحة لل”https://spectrum.ieee.org/tag/nuclear-energy”> الطاقة النووية اعتمدت مجموعة البحث والتطوير (المعروفة باسم NERD) على مدخلات من زملاء ذوي تفكير مماثل. تم تحديد المشكلات التي يمكننا معالجتها من خلال الأشخاص الذين يمكننا العمل معهم خارجيًا، بالإضافة إلى نقاط القوة المعتادة في Google: الأشخاص والأدوات والإمكانيات والسمعة. لقد اقترحت جهدًا ثلاثي المحاور يتكون من أبحاث الاندماج ذات التأثير الفوري، ولقطة طويلة تركز على هدف “هناك”، والدعوة إلى الابتكار في واشنطن العاصمة. وبعد بضع سنوات، أضفنا بحثًا مدعومًا في مجال الإثارة النووية المتطور. . إن جهود NERD، التي بدأت قبل 10 سنوات، لا تزال تؤتي ثمارها اليوم.

جاءت كل هذه البرامج من سؤال طرحته على أي شخص يستمع: ما الذي يمكن أن تفعله شركة Google لتسريع مستقبل الطاقة النووية؟

عمل جوجل على الانصهار

جاء الجهد البحثي الأول من اقتراح زميلي”https://research.google/people/105016/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> تيد بالتز، أحد كبار مهندسي Google، الذي أراد الاستفادة من خبرات الشركة في مجال علوم الكمبيوتر في تجارب الاندماج”https://tae.com/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> تي إي إي تكنولوجيز في فوتهيل رانش، كاليفورنيا. كان يعتقد”https://spectrum.ieee.org/tag/machine-learning”> التعلم الآلي يمكن أن يحسن أداء البلازما ل”https://spectrum.ieee.org/tag/fusion” الهدف=”_blank”> الانصهار.

في عام 2014، كانت شركة TAE تقوم بتجربة آلة بلازما بحجم مستودع تسمى C-2U. قامت هذه الآلة بتسخين غاز الهيدروجين إلى أكثر من مليون درجة مئوية، وخلقت حلقتين من البلازما، اللتين اصطدمتا معًا بسرعة تزيد عن 960 ألف كيلومتر في الساعة. قامت مغناطيسات قوية بضغط حلقات البلازما المدمجة بهدف دمج الهيدروجين وإنتاج الطاقة. كان التحدي الذي واجهته شركة TAE، كما هو الحال بالنسبة لجميع الشركات الأخرى التي تحاول بناء مفاعلات اندماجية تجارية، هو كيفية تسخين البلازما واحتوائها والتحكم فيها لفترة كافية لتحقيق إنتاج طاقة حقيقي، دون الإضرار بأجهزتها.

“Add Photo Caption…”>تعاونت Google مع شركة الاندماج TAE Technologies لتحسين أداء البلازما داخل جهاز C-2U الخاص بها. كان الهدف هو الحفاظ على استقرار البلازما ودفعها إلى ظروف الاندماج. تي إي إي تكنولوجيز

يمكن لمفاعل TAE إطلاق “طلقة” كل 10 دقائق تقريبًا، تستمر كل منها حوالي 10 مللي ثانية وتنتج كنزًا من البيانات. كان هناك أكثر من 100 إعداد يمكن تعديله بين اللقطات، بما في ذلك معلمات مثل توقيت وطاقة نبضات تكوين البلازما وكيفية التحكم في المغناطيس. أدرك بالتز أن الباحثين في TAE يواجهون مشكلة تحسين الهندسة: ما هي المقابض والمفاتيح التي يجب عليهم العبث بها ليتعلموا، بأسرع ما يمكن، أفضل الطرق للحفاظ على ثبات البلازما الخاصة بهم ودفعها إلى ظروف الاندماج؟

لاحتواء البلازما وضغطها وتشكيلها، طور TAE طريقة خاصة لاستخدام المجالات المغناطيسية تسمى أ”https://en.wikipedia.org/wiki/Field-reversed_configuration” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> التكوين العكسي للمجال. كان من المتوقع أن يصبح هذا التنفيذ أكثر استقرارًا مع ارتفاع الطاقة، وهي ميزة مقارنة بالطرق الأخرى، حيث يصبح التحكم في البلازما أكثر صعوبة أثناء تسخينها. لكن كان على TAE إجراء التجارب للتأكد من صحة تلك التوقعات.

ولمساعدتهم في معرفة الإعدادات التي يجب تجربتها لكل لقطة جديدة، قام بالتز وفريقه بتطوير”https://research.google/blog/so-there-i-was-firing-a-megawatt-plasma-collider-at-work/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> خوارزمية طبيب العيون. تمامًا كما هو الحال عندما تكون عند طبيب العيون ويقلب طبيب العيون العدسات ويقول: “هل يمكنك الرؤية بشكل أكثر وضوحًا باستخدام A أو B؟”، تقدم الخوارزمية للمشغل البشري زوجًا من النتائج التجريبية الحديثة. بعد ذلك، يختار هذا الإنسان، وهو عالم خبير في فيزياء البلازما، التجربة التي سيستفيد منها مع المزيد من التعديلات على المعلمات.

كان هذا هو التعلم الآلي والخبرة البشرية في أفضل حالاتها. بحثت الخوارزمية في آلاف الخيارات، وقام البشر بإجراء المكالمة. وبمساعدة خوارزمية طبيب العيون، حقق TAE البلازما الأطول عمرًا في تلك الحملة التجريبية. كما حددت الخوارزمية أيضًا مجموعة من المعلمات التي فاجأت الفيزيائيين”https://www.nature.com/articles/s41598-017-06645-7″ rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> مما يتسبب في ارتفاع درجات حرارة البلازما بعد الانفجار الأولي.

“Add Photo Caption…”>بمساعدة خوارزميات جوجل، حققت آلة نورمان TAE درجات حرارة بلازما أعلى من المتوقع: 75 مليون درجة مئوية. إريك لوسيرو

استمر التعاون مع جهاز TAE التالي،”https://www.youtube.com/watch?v=cbkWDSmgUzA” الهدف=”_blank”> نورمان، والتي حققت درجات حرارة بلازما أعلى من درجات حرارة TAE”https://www.prnewswire.com/news-releases/tae-technologies-exceeds-fusion-reactor-performance-goals-by-250-as-company-closes-250-million-financing-round-totaling-1-2-billion-to-date-301589113.html” الهدف=”_blank”> الهدف الأصلي. قام فريق Google أيضًا بإنشاء خوارزميات لـ”https://research.google/blog/another-step-towards-breakeven-fusion/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> استنتاج الشكل المتطور للبلازما بمرور الوقت من قياسات غير مباشرة متعددة، مما يساعد TAE على فهم كيفية تغير البلازما على مدار عمر اللقطة. تقوم TAE الآن ببناء آلة جديدة وأكبر تسمى”https://tae.com/fusion-power/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> كوبرنيكوسبهدف تحقيق تعادل الطاقة: النقطة التي تكون فيها الطاقة المنطلقة من تفاعل الاندماج مساوية لكمية الطاقة اللازمة لتسخين البلازما.

كانت إحدى الفوائد الجانبية اللطيفة من تعاوننا الذي دام سنوات مع TAE هي أن الأشخاص داخل الشركة – المهندسين والمديرين التنفيذيين – أصبحوا على دراية بمسألة الاندماج. وأدى ذلك إلى استثمار شركة Alphabet في شركتين للاندماج في عام 2021، هما TAE و”https://cfs.energy/” الهدف=”_blank”>أنظمة اندماج الكومنولث. بحلول ذلك الوقت، كان زملائي في Google DeepMind يستخدمون أيضًا التعلم المعزز العميق للتحكم في البلازما”https://spectrum.ieee.org/ai-and-nuclear-fusion” الهدف=”_blank”> داخل مفاعلات توكاماك الاندماجية.

التفاعلات النووية منخفضة الطاقة

كان سعي NERD الخارجي هو التفاعلات النووية منخفضة الطاقة (LENR) – والتي لا تزال معروفة على نطاق واسع باسم”https://spectrum.ieee.org/tag/cold-fusion” rel=”noreferrer noopener” الهدف=”_self”> الانصهار البارد. لقد تعرض هذا المجال البحثي لانتقادات شديدة في أوائل التسعينيات، لدرجة أنه كان محظورًا فعليًا لعقود من الزمن.

تعود قصة الاندماج البارد إلى عام 1989، عندما اكتشف علماء الكيمياء الكهربائية”https://www.axios.com/local/salt-lake-city/2024/03/18/cold-fusion-1989-university-utah-pons-fleischmann” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”>مارتن فليشمان وبي ستانلي بونس ادعى أن الخلايا الكهروكيميائية التي تعمل بالقرب من درجة حرارة الغرفة كانت تنتج حرارة زائدة قالوا إنها لا يمكن تفسيرها إلا من خلال “الاندماج البارد” – وهي تفاعلات لا تتطلب درجات الحرارة الهائلة والضغوط العالية لتفاعلات الاندماج النموذجية. وقد أدى إعلانهم المتسرع إلى خلق سيرك إعلامي، وعندما باءت المحاولات المتسرعة لتكرار نتائجهم بالفشل، كان تفنيد مزاعمهم سريعا وعنيفا. وبعد عقود من الزمن، لم تكن هناك أي تأكيدات في المجلات ذات المصداقية التي يراجعها النظراء. لذا، أغلقت القضية.

أو ربما لا. في أوائل عام 2010، يدعى رجل أعمال إيطالي”https://en.wikipedia.org/wiki/Andrea_Rossi_(entrepreneur)” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> أندريا روسي كان يحصل على بعض الاهتمام لجهاز نووي منخفض الطاقة أطلق عليه اسم محفز الطاقة، أو E-Cat. يميل موظفو Google إلى أن يكونوا فضوليين، وقد أبدى عدد قليل منا اهتمامًا متشككًا بهذا التطور. لقد كنت أناقش بالفعل LENR مع”https://www.linkedin.com/in/mtrevithick/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> مات تريفيثيك، وهو رأسمالي مغامر التقيت به في العرض الأول لفيلمه وعد باندورافي عام 2013. كانت لديه فكرة مثيرة للاهتمام: ماذا سيحدث إذا قامت مجموعة جديدة من العلماء ذوي السمعة الطيبة بالتحقيق في الظروف التي تم في ظلها افتراض وجود الاندماج البارد؟ يمكن لشركة Google توفير الموارد اللازمة والحرية الإبداعية لفرق الخبراء الخارجيين لإجراء بحث موضوعي ويمكنها أيضًا توفير الغطاء. كان اقتراح تريفيثيك هو الركيزة الثانية لـ NERD.

“A wire descends from an apparatus into a metal cage. The photo is suffused with a purple glow, which is brightest around the wire. ” data-rm-shortcode-id=”4be4608d0dd22f6c52dbd92b2cd158d0″ data-rm-shortcode-name=”rebelmouse-image” سرك=”https://spectrum.ieee.org/media-library/a-wire-descends-from-an-apparatus-into-a-metal-cage-the-photo-is-suffused-with-a-purple-glow-which-is-brightest-around-the-wir.jpg?id=54886644&width=980″ الارتفاع=”1653″ المعرف=”9b02b” كسول للتحميل=”true” العرض=”1499″>”Add Photo Caption…”>أثناء العمل الذي رعته جوجل على التفاعلات النووية منخفضة الطاقة، استخدمت إحدى المجموعات البلازما النبضية لدفع أيونات الهيدروجين نحو هدف سلك البلاديوم. لم يتمكن الباحثون من اكتشاف المنتجات الثانوية للاندماج التي كانوا يبحثون عنها. توماس شينكل

كان تريفيثيك يبحث عن العلماء الذين كانوا منفتحين على فكرة أن الحالات غير العادية للمادة الصلبة يمكن أن تؤدي إلى الاندماج البارد. أعطت جوجل الضوء الأخضر للبرنامج وعينت تريفيثيك لقيادته، وانتهى بنا الأمر إلى تمويل حوالي 12 مشروعًا شارك فيها حوالي 30 باحثًا. خلال هذه التحقيقات، كنا نأمل أن يتمكن الباحثون من العثور على دليل موثوق به على وجود شذوذ، مثل الارتفاعات الحرارية المميزة وغير القابلة للتفسير أو دليل على النشاط النووي بما يتجاوز أشرطة الخطأ لجهاز القياس. كان الهدف الممتد هو تطوير تجربة مرجعية: بروتوكول تجريبي يمكن إعادة إنتاجه باستمرار استخلاص الشذوذ. إن التزامنا بنشر كل ما تعلمناه، بما في ذلك النتائج التي تدعم تفسيرات غير نووية أبسط، كان سبباً في إرساء توقعات الدقة العلمية التي حفزت المتعاونين معنا من الأكاديميين.

كانت المجموعة تتمتع بمعنويات عالية وتواصل رائع، مع تسجيلات شخصية ربع سنوية للباحثين الرئيسيين لمقارنة الملاحظات، وخلوات سنوية لفرق البحث الأكاديمي. لقد كان هذا من أكثر الأشياء الممتعة التي حظيت بها على الإطلاق مع مجموعة علمية. كان الباحثون الرئيسيون والطلاب أذكياء وفضوليين، وكانت مختبراتهم تتمتع بالخبرة في بناء الأشياء، وكان الجميع فضوليين حقًا بشأن التجارب التي تم تصميمها وتنفيذها.

“Add Photo Caption…”>أدت رعاية Google للأبحاث المتعلقة بالتفاعلات النووية منخفضة الطاقة إلى استمرار العمل في هذا المجال. وفي مختبر لورانس بيركلي الوطني، لا يزال الباحثون يجربون البلازما النابضة وأسلاك البلاديوم. مارلين تشونغ/مختبر لورانس بيركلي الوطني

خلال مدة البرنامج البالغة أربع سنوات (من عام 2015 إلى عام 2018)، لم يجد الباحثون الذين نرعاهم أدلة موثوقة على وجود حالات شاذة مرتبطة بالاندماج البارد. ومع ذلك، كان لدى جميع المشاركين تجربة إيجابية مع العمل والطريقة الدقيقة التي تم بها إنجازه. أثمر البرنامج”https://groups.chem.ubc.ca/cberling/charleston/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> 28 منشورًا تمت مراجعته من قبل النظراء، جوهرة التاج التي كانت “”https://www.nature.com/articles/s41586-019-1256-6” الهدف=”_blank”>إعادة النظر في الحالة الباردة للاندماج البارد”، في عام 2019. في هذا طبيعة في هذه المقالة، وصفنا دوافع برنامجنا ونتائجه وأظهرنا أن البحث العلمي القوي في هذا المجال يمكن أن يؤدي إلى أوراق بحثية تمت مراجعتها من قبل النظراء.

لقد صدق المشروع على اعتقاد راسخ لدي: وهو أن العلماء ذوي المصداقية لا ينبغي تثبيطهم عن إجراء البحوث في موضوعات غير عصرية، لأن العلم الجيد يعمل على تعميق فهمنا للعالم ومن الممكن أن يؤدي إلى تطبيقات غير متوقعة. على سبيل المثال، أدت التجارب الممولة من Google والتي تم إجراؤها في جامعة كولومبيا البريطانية لاحقًا إلى اكتشاف أ”https://communities.springernature.com/posts/from-cold-fusion-to-pharmaceuticals” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> طريقة جديدة لتصنيع الأدوية المعالجة بالديوتيريوم، حيث يتم استبدال ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر بنظير الهيدروجين الأثقل”https://en.wikipedia.org/wiki/Deuterium” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> الديوتيريوم. يمكن أن تكون هذه الأدوية فعالة عند تناول جرعات أقل، ومن المحتمل أن تكون لها آثار جانبية أقل.

وعلى الرغم من عدم الحصول على أدلة موثوقة عن الاندماج البارد، فإننا نعتبر المشروع ناجحًا. في أكتوبر 2021، تمت دعوة تريفيثيك لذلك”https://arpa-e.energy.gov/sites/default/files/2021LENR_workshop_Trevithick.pdf” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> الحاضر في ورشة عمل حول التفاعلات النووية منخفضة الطاقة استضافتها وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة – الطاقة. في سبتمبر 2022، أعلنت ARPA-E أنها ستنفق ما يصل إلى 10 ملايين دولار أمريكي للتحقيق في LENR كموضوع استكشافي. ARPA-E”https://www.greencarcongress.com/2022/09/arpa-e-to-award-up-to-10m-to-study-cold-fusion-lenr.html” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> إعلان ذكرت أنها تعتمد على التطورات الحديثة في “الإمكانيات والمنهجيات الحديثة ذات الصلة بـ LENR”، بما في ذلك تلك التي ترعاها Google والمنشورة في طبيعة.

الدعوة النووية في واشنطن

إن التحدي الكبير مثل إنشاء صناعة جديدة للطاقة النووية يتجاوز ما يمكن أن تفعله أي شركة بمفردها؛ إن وجود بيئة سياسية داعمة أمر بالغ الأهمية. هل تستطيع Google المساعدة في تحقيق ذلك؟ لقد شرعنا في الإجابة على هذا السؤال باعتباره الجهد الثالث لـ NERD. بعد مرور عام على لقائهما في العرض الأول لفيلم وعد باندورا، فاعل خير المناخ”https://www.linkedin.com/in/rachelpritzker/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> راشيل بريتزكر، الرأسمالي المغامر”https://www.linkedin.com/in/ray-rothrock-75b9403/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> راي روثروك، واجتمع بعض موظفي Google في Google لمناقشة الخطوات التالية. اقترح بريتزكر أن نتشارك مع”https://www.thirdway.org/about” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> الطريق الثالث، وهي مؤسسة فكرية مقرها في واشنطن العاصمة، لمعرفة ما إذا كان هناك مسار ممكن للسياسة التي من شأنها تسريع الابتكار في مجال التكنولوجيا.”https://www.energy.gov/ne/advanced-reactor-technologies” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> الطاقة النووية المتقدمة. وبالحديث عن الطاقة النووية المتقدمة، كنا نتحدث في المقام الأول عن تصميمات مفاعلات جديدة تختلف عن تصميمات المفاعلات النموذجية الموجودة اليوم”https://en.wikipedia.org/wiki/Light-water_reactor” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> المفاعلات الانشطارية المبردة بالماء.

يمكن للمفاعلات المتقدمة أن توفر تحسينات في السلامة والكفاءة وإدارة النفايات ومقاومة الانتشار، ولكن نظرًا لأنها جديدة، فمن غير المرجح أن تنجح تجاريًا دون سياسات حكومية داعمة. لقد وجد محللو الطريق الثالث أنه حتى في هذه الأوقات الحزبية للغاية، كانت الأسلحة النووية المتقدمة غير حزبية، وكانوا يعتقدون أن هناك فرصة للضغط من أجل تشريعات جديدة.

في ذلك الوقت، كان الإطار الوحيد الذي وضعته اللجنة التنظيمية النووية الأمريكية للموافقة على تصاميم المفاعلات التجارية يرتكز على مفاعلات الماء الخفيف، وهي تكنولوجيا يعود تاريخها إلى خمسينيات القرن العشرين. وكان هذا يثير غضب المبتكرين والمستثمرين ويخلق عقبات غير ضرورية قبل أن تتمكن التكنولوجيات الجديدة من الوصول إلى السوق. ولكي تمضي الطاقة النووية المتقدمة قدماً، لا بد من تغيير السياسات.

تم التوقيع على سبعة مشاريع قوانين من قبل ثلاثة رؤساء، بما في ذلك مشاريع قوانين لتمويل العرض التوضيحي لتصميمات المفاعلات الجديدة وإجبار المجلس النرويجي للاجئين على تحديث إجراءات الترخيص الخاصة به.

ساعدت منظمة الطريق الثالث في تنظيم اجتماع في مبنى المكتب التنفيذي بالبيت الأبيض في يونيو 2015 حول موضوع الطاقة النووية المتقدمة. كان هذا الاجتماع بمثابة تجمع مذهل لحوالي 60 ممثلاً من وزارة الطاقة، والإدارة الوطنية للأمن النووي، والمجلس النرويجي للاجئين، ووكالة الأمن القومي، ووزارة الخارجية، ومجلس الشيوخ. وتحدث كثيرون بحماس عن قلقهم من تخلي الولايات المتحدة عن زعامتها في مجال الأسلحة النووية المتقدمة. أراد الناس في العديد من فروع حكومة الولايات المتحدة تغيير هذا الوضع من خلال سياسة جديدة. لقد استمعنا.

في عام 2015، دعمت Google شركة Third Way ومنظمة أخرى للدعوة، وهي منظمة”https://www.catf.us/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> فرقة عمل الهواء النظيفلبدء العمل مع المشرعين لصياغة مشاريع القوانين التي تشجع الابتكار في مجال الطاقة النووية. وفي نفس العام، تم إطلاق بوابة الابتكار المتقدم في القانون النووي (“https://www.energy.gov/ne/gateway-accelerated-innovation-nuclear-gain” الهدف=”_blank”>كسب) الذي ربط مطوري الطاقة النووية بالمختبرات الوطنية الأمريكية وقدراتها الهائلة في مجال البحث والتطوير. وسرعان ما انضمت إلى المجموعتين الأوليين مجموعة مناصرة أخرى،”https://clearpath.org/policy/” الهدف=”_blank”> كليرباث; وفي نهاية المطاف، شاركت أكثر من اثنتي عشرة منظمة، تمثل مجموعة كاملة من الأيديولوجيات السياسية. وهم بدورهم يتعاملون مع النقابات العمالية الصناعية، ومطوري الطاقة النووية المتقدمة، والمشترين المحتملين للكهرباء مثل”https://spectrum.ieee.org/tag/amazon”> أمازون، شركة داو كيميكال، و”https://spectrum.ieee.org/tag/microsoft”> مايكروسوفت. باعتباري مستشارًا لشركة Third Way، تلقيت دعوة لحضور اجتماعات في العاصمة، حيث أعرب الناس عن تقديرهم لسماع وجهة نظري الخارجية ووجهة نظري في وادي السيليكون حول الابتكار.

هذا”https://www.thirdway.org/memo/third-way-advanced-nuclear-campaign” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”>حملة السياسة النووية المتقدمة ويبين كيف أصبحت حكومة الولايات المتحدة شريكاً في تمكين ابتكار القطاع الخاص في مجال التكنولوجيا النووية؛ كما أنها عززت الابتكار النووي كواحدة من أكثر القضايا غير الحزبية في واشنطن. وبدءًا من عام 2015، تم التوقيع على سبعة مشاريع قوانين لتصبح قانونًا من قبل ثلاثة رؤساء، بما في ذلك مشاريع قوانين لتمويل العرض التوضيحي لتصميمات المفاعلات الجديدة وإجبار المجلس النرويجي للاجئين على تحديث إجراءات الترخيص الخاصة به. وفي تطور واحد مرحب به، المجلس النرويجي للاجئين”https://www.nrc.gov/materials/fusion-energy-systems.html” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> حكم أن مفاعلات الاندماج الجديدة سيتم تنظيمها بموجب قوانين مختلفة عن مفاعلات الانشطار الحالية.

واليوم، تقدم الحكومة الفيدرالية الأمريكية أكثر من”https://www.energy.gov/oced/advanced-reactor-demonstration-projects-0″ الهدف=”_blank”> 2.5 مليار دولار لمساعدة المطورين على بناء المفاعلات المتقدمة الأولى، و”https://www.energy.gov/ne/articles/fy2024-spending-bill-fuels-historic-push-us-advanced-reactors” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> 2.7 مليار دولار لإنتاج الأشكال الجديدة من الوقود النووي التي تتطلبها معظم المفاعلات المتقدمة. وقد استفادت العديد من الشركات النووية المتقدمة، ومؤخراً وقعت شركة جوجل على اتفاقية العالم”https://blog.google/outreach-initiatives/sustainability/google-kairos-power-nuclear-energy-agreement/” الهدف=”_blank”> أول اتفاقية شراء للشركة الطاقة النووية من مفاعلات معيارية صغيرة متعددة (SMRs)، سيتم تطويرها بواسطة”https://kairospower.com/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> قوة كايروس.

وعلى النقيض مما قد تراه في الصحافة حول الجمود في العاصمة، فإن تعاملي مع السياسة جعلني متفائلاً. لقد وجدت أشخاصًا على جانبي الممر يهتمون بالقضية ويعملون على إحداث تغيير إيجابي ذي معنى.

إمكانية التفاعلات النووية المصممة

في عام 2018، كان تمويل جوجل لمشروع الاندماج البارد على وشك الانتهاء. مديري،”https://research.google/people/johnplatt/?&” الهدف=”_blank”> جون بلاتسألني: ماذا يجب أن نفعل بعد ذلك؟ تساءلت عما إذا كان من الممكن إنشاء تفاعلات نووية مصممة، تفاعلات تؤثر فقط على ذرات محددة، وتستخرج الطاقة وتنتج فقط منتجات ثانوية غير ضارة. وعندما قمت بدراسة أحدث التطورات في العلوم النووية، رأيت أن التقدم في الإثارة النووية قد يوفر مثل هذا الاحتمال.

النووية”https://www.britannica.com/science/excitation” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”>الإثارة هي الظاهرة التي تنتقل فيها النواة داخل الذرة إلى حالة طاقة مختلفة، مما يغير احتمالات اضمحلالها. لقد لفت انتباهي علامة تجارية جديدة”https://www.nature.com/articles/nature25483″ rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”>ورقة من مختبر أرجون الوطني في إلينوي، حول المراقبة التجريبية للإثارة النووية عن طريق التقاط الإلكترون، والتي حققها الباحثون عن طريق ضرب ذرات الموليبدينوم في الرصاص بسرعة عالية. وبعد فترة وجيزة، قام العلماء في EPFL في سويسرا”https://www.nature.com/articles/s41467-018-05021-x” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”>اقترح منهجًا استفزازيًا علميًا لتحقيق الإثارة النووية باستخدام الليزر المنضدي وإعداد مسرع الإلكترون، في ظل الظروف المناسبة، قد يسمح أيضًا بالتحكم الدقيق في المنتجات النهائية. أردت معرفة ما يمكن فعله بهذا النوع من تكنولوجيا الإثارة.

وبعد التحدث مع الباحثين في تلك المؤسسات، التقيت ب”https://nuc.berkeley.edu/people/lee-a-bernstein/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> لي بيرنشتاين، رئيس مجموعة البيانات النووية في جامعة كاليفورنيا، بيركلي. لقد عرض فكرة لتجربة ذات صلة ظلت على الرف لمدة 20 عامًا. لقد أراد أن يرى ما إذا كان بإمكانه استخدام الإلكترونات عالية الطاقة لإثارة نواة العنصر المشع”https://en.wikipedia.org/wiki/Americium” الهدف=”_blank”>أمريسيوم، وهو أحد مكونات النفايات النووية، ومن المحتمل تحويله إلى شيء أكثر حميدة. لقد كنت مفتونًا بشدة. اقترحت هذه المحادثات مسارين متكاملين لتحقيق الإثارة النووية، وتقوم جوجل بتمويل البحث الأكاديمي حول كليهما.

“Add Photo Caption…”>يستكشف فابريزيو كاربوني من EPFL مسار الطاقة المنخفضة للإثارة النووية. وتخطط مجموعته لاستخدام حزم دوامية من الإلكترونات لإثارة النوى وإطلاق الطاقة. سيموني جارجيولو/EFPL

EPFL”https://www.epfl.ch/labs/lumes/prof-fabrizio-carbone/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> فابريزيو كاربوني يستكشف”https://actu.epfl.ch/news/google-funds-epfl-research-on-nuclear-phenomena/” الهدف=”_blank”> مسار منخفض الطاقة. يستخدم أسلوبه ليزرًا فائق السرعة ونبضات إلكترونية مصممة بدقة لإثارة نوى محددة، والتي يجب أن تمر بعد ذلك بالمرحلة الانتقالية المرغوبة. عمل فريق كاربوني أولاً على الأساس النظري لهذا العمل باستخدام”https://www.physik.uni-wuerzburg.de/research-groups/palffy-buss-group/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”>أدريانا بالفي-بوس، الآن في جامعة فورتسبورغ، ثم أجرى تجارب أساسية أولية. وتهدف التجارب القادمة إلى إثارة نوى الذهب باستخدام”https://actu.epfl.ch/news/twisting-whirlpools-of-electrons/” الهدف=”_blank”> حزم دوامية من الإلكترونات، شيء غير موجود في الطبيعة. قد تكون هذه التقنية طريقًا لتوليد الطاقة المضغوطة باستخدام الطاقة النووية المصممة الإجراءات.

يستكشف برنشتاين”https://nucleardata.berkeley.edu/projects/excitation_burnup.html” الهدف=”_blank”> مسار عالي الطاقة، حيث تثير الإلكترونات عالية الطاقة نوى ذرات الأمريسيوم، مما يؤدي إلى تحللها بشكل أسرع بكثير وتتحول إلى منتجات نهائية أقل سمية. كانت خطة برنشتاين الأصلية هي بناء جهاز مخصص، ولكن خلال جائحة كوفيد-19 تحول إلى نهج أبسط باستخدام مختبر لورانس بيركلي”https://atap.lbl.gov/research/berkeley-lab-laser-accelerator-bella-center/” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”>منشأة ليزر بيلا. سمحت مرونة تمويل أبحاث جوجل لفريق برنشتاين بالتمحور.

ومع ذلك، فقد تبين أنه لا يمكنك بسهولة الحصول على عينة من النفايات النووية مثل الأمريسيوم؛ عليك أن تعمل على تحقيق ذلك. أظهرت تجربة برنشتاين الأولى أن الإلكترونات والفوتونات عالية الطاقة أثارت نوى ذرات البروم وخلقت حالات نووية مثارة طويلة الأمد، مما يجعل استخدام الأمريسيوم-242 في التجربة التالية. وفي عام 2025، يجب أن نعرف ما إذا كان هذا النهج يوفر وسيلة لتحويل النفايات إلى منتج مفيد، مثل وقود المولدات النووية المستخدمة في البعثات الفضائية. وإذا نجحت هذه العملية، فمن الممكن أن تتعامل مع الأمريسيوم الذي يعد العنصر الأكثر خطورة والأطول عمراً في وقود المفاعلات المستهلكة.

العلم الراسخ يمكن أن يكون له آثار جانبية جيدة. جذب عمل برنشتاين انتباه”https://spectrum.ieee.org/tag/darpa”> داربا، وهو الآن”https://www.darpa.mil/program/decay-on-demand” rel=”noopener noreferrer” الهدف=”_blank”> تمويل مختبره لتطبيق تقنية الإثارة الخاصة به لتطبيق مختلف: إنشاء الأكتينيوم 225، وهو نظير مشع نادر وقصير العمر يستخدم في علاج السرطان شديد الاستهداف.

الطاقة النووية يمكن أن تكون مكسبًا كبيرًا للمناخ

عندما يتعلق الأمر بالتصدي”https://spectrum.ieee.org/tag/climate-change”> تغير المناخ، يدعو بعض الأشخاص إلى استثمار كل مواردنا في تقنيات ناضجة إلى حد ما اليوم. تعتبر استراتيجية “اللعب حتى لا تخسر” منطقية إذا كانت لديك فرصة جيدة للفوز. لكن هذه الإستراتيجية لا تنجح في المناخ، لأن احتمالات الفوز بتقنيات اليوم ليست في صالحنا. الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC)”https://wedocs.unep.org/bitstream/handle/20.500.11822/43922/EGR2023.pdf?sequence=3&isAllowed=y” الهدف=”_blank”> وقد أبلغ أن الانبعاثات المعتادة تضع كوكبنا على طريق ارتفاع درجات الحرارة بما يزيد عن درجتين مئويتين. وفي المناخ، تحتاج البشرية إلى استخدام استراتيجية “اللعب من أجل الفوز”. يتعين على البشرية أن تضع العديد من الرهانات الكبيرة والجريئة على التكنولوجيات القادرة على تغيير قواعد اللعبة ــ التكنولوجيات التي تعمل على خفض تكاليف الطاقة إلى الحد الذي يجعل اعتمادها مستداماً اقتصادياً وسياسياً على المدى الطويل.

وبفضل الحظ والعمل الجاد والحلفاء، كانت نجاحات البرنامج أكثر مما توقعنا.

أنا فخور بشركة Google لوضعها رهانات على المدى القريب والبعيد، بما في ذلك تلك التي تم إجراؤها من خلال برنامج NERD الخاص بنا، والذي أظهر كيف يمكن للشركة المساعدة في تطوير البحث والتطوير في مجال الطاقة النووية. تناولت مشاريعنا هذه الأسئلة: لماذا هذا البحث، ولماذا هؤلاء الأشخاص، ولماذا الآن، ولماذا جوجل؟ أنا ممتن لمديري في قسم أبحاث الطاقة في Google لدعمهم للأبحاث الاستكشافية والدعوة إلى السياسات الصديقة للابتكار، وأنا أقدر زملائي في النظام البيئي الأكبر لشركة Google الذين يعملون لتحقيق أهداف مماثلة. وبفضل الحظ والعمل الجاد والحلفاء، كانت نجاحات البرنامج أكثر مما توقعنا. وبشكل أو بآخر، نمت هذه الجهود وتعززت من خلال العمل المستمر الذي يقوم به أشخاص آخرون ومن خلال التمويل المتنوع.

لم أكن لأخمن أبدًا أن هناك مناقشات مصادفة في العرض الأول لفيلم وعد باندورا كان من الممكن أن أحقق 10 من أكثر السنوات نشاطًا في حياتي المهنية. إن العمل الجاد والتفاني الذي لاحظته يمنحني الثقة بأنه سيتم تطوير مصادر أفضل للطاقة يمكنها انتشال مليار شخص من فقر الطاقة ومساعدة أنظمة الطاقة لدينا على إزالة الكربون. ويمكن لفوز كبير واحد في مجال الطاقة النووية أن يحدث فرقًا كبيرًا.