استثمار جوجل في الاندماج النووي- هل هو مستقبل الطاقة النظيفة؟

أجرت Google ما وصفته بأنه "رهان" على الاندماج النووي أمس، حيث استثمرت في Commonwealth Fusion Systems والتزمت بشراء 200 ميغاواط من الطاقة من أول محطة تجارية للشركة، المقرر افتتاحها في تشيسترفيلد، فيرجينيا. ومن قبيل الصدفة، يأتي هذا الإعلان بعد أقل من شهر من Kalshi التي أصبحت أول سوق تنبؤات يقدم عقودًا على آفاق طاقة الاندماج.

تعد صفقة Google مع CFS هي الثانية من نوعها. كانت الأولى بين Microsoft و Helion، والتي أبرمت في عام 2023 مع التزام بـ 50 ميغاواط، أي ربع ما تتوقع Google شرائه من CFS. لا يمثل أي منهما كمية هائلة من الطاقة، ولكنهما ليسا أيضًا ضئيلين. تتراوح معظم محطات النفط بين 100 و 1000 ميغاواط، ويساوي الميغاواط الواحد متوسط الاستهلاك السنوي للطاقة لحوالي 830 منزلًا أمريكيًا.

المؤسس المشارك لشركة Microsoft بيل غيتس هو أحد المؤيدين الرئيسيين للاندماج. إنه أيضًا متورط بشكل غير مباشر في صفقة Google، حيث قدم برنامج تسريع Breakthrough Energy Ventures الخاص به تمويلًا لـ CFS.

من ناحية أخرى، يمثل 200 ميغاواط حوالي 0.03٪ فقط من إجمالي الطاقة التي استخدمتها مراكز بيانات Google في جميع أنحاء العالم في عام 2023. ومن المحتمل أن يكون هذا الاستهلاك للطاقة قد ارتفع أكثر بفضل ظهور الذكاء الاصطناعي كثيف الاستهلاك للطاقة.

على الرغم من كونه موضوعًا ساخنًا، فقد ولّد الاندماج نشاطًا قليلًا نسبيًا في أسواق التنبؤات. تعد عقود Kalshi المتعلقة بالجدول الزمني للاندماج المستدام هي الوحيدة المتاحة حاليًا وقد ولّدت حجم تداول بالكاد يبلغ 1000 دولار. قد يكون القرار المتعلق بالاقتراح بعيدًا جدًا، وقد تكون الأخبار بطيئة جدًا في الوقت الحالي لكي تثير اهتمام العديد من المتداولين اليوميين. ومن المرجح أن يتغير ذلك في السنوات القليلة المقبلة، على أي حال.

متى سيصبح الاندماج النووي التجاري حقيقة واقعة؟

لم تلتزم CFS بجدول زمني محدد لبدء تشغيل منشأتها في فيرجينيا. ومع ذلك، يقول إعلان الصفقة أن الدعم المالي من Google سيساعدها على تلبية "خطة أوائل عام 2030".

هذا توقع أكثر تحفظًا مما قدمته Helion إلى Microsoft. تضمنت هذه الصفقة التزامًا ببدء بيع الطاقة بحلول عام 2028.

يبدو أن الرأي العام للمضاربين في Kalshi هو أنه ينبغي على المرء أن يكون متشككًا في وعود Helion. هناك ثلاثة جداول زمنية متاحة للتداول عليها، وآخر سعر لـ "أسهم نعم" لـ "قبل عام 2030" هو 18 سنتًا، مما يشير إلى احتمال بنسبة 18٪ لوجود مفاعل اندماج تجاري قابل للتطبيق بحلول هذا الموعد النهائي.

ومع ذلك، هناك المزيد من التفاؤل على النطاقات الزمنية التي تتراوح بين 10 و 15 عامًا. بيعت أسهم نعم الخاصة بـ "قبل عام 2035" و "قبل عام 2040" مؤخرًا مقابل 38 سنتًا و 39 سنتًا على التوالي.

قد يشير الاختلاف الصغير بين الجدولين الزمنيّن لعاميّ 2035 و 2040 إلى اعتقاد بأن تحقيق إنجاز كبير من المرجح أن يأتي في السنوات العشر القادمة، إن حدث على الإطلاق. ومع ذلك، هناك سيولة محدودة في السوق، لذا فإن التسعير غير العادي أمر لا مفر منه. يبدو من المرجح أن سعر "قبل عام 2040" مهيأ للارتفاع أيضًا. هناك أسهم نعم إضافية متاحة لعام 2035 بسعر 38 سنتًا، ولكن سيتعين على المرء دفع 48 سنتًا لاتخاذ مركز في سوق عام 2040 اليوم.

بعبارة أخرى، حتى المتشائمون يعتقدون أن طاقة الاندماج بحلول عام 2040 هي اقتراح ذو احتمالية متساوية تقريبًا.

هناك ميزة أخرى للسيولة المنخفضة وهي الفروق الهائلة بين جانبي "نعم" و "لا". على سبيل المثال، على الرغم من أنه يمكنك شراء أسهم Yes Before 2030 مقابل 19 سنتًا، إلا أنه لا يوجد حاليًا من يقدم أكثر من 11 سنتًا مقابلها (أو، بعبارة أخرى، بيع No بأقل من 89 سنتًا).

لماذا الاندماج صعب للغاية، ولماذا يستحق ذلك

يمكن وصف الاندماج النووي بأنه "الكأس المقدسة" للطاقة النظيفة. إنه في الوقت نفسه مهمة شاقة ومهمة لديها القدرة على تغيير العالم بشكل جذري إلى الأفضل.

تختبر النواة الذرية قوتين: أولاً، هناك القوة الكهربائية التي تعلمناها جميعًا في المدرسة الثانوية، والتي تتسبب في تنافر الأشياء ذات الشحنة نفسها. هذا يجعل البروتونات في النواة ترغب في الانفصال. ومع ذلك، هناك أيضًا القوة النووية القوية، التي تعمل مثل "غراء" قصير المدى يربط البروتونات والنيوترونات معًا.

اعتمادًا على حجم النواة، يمكن أن يميل التوازن بين هاتين القوتين في اتجاه أو آخر. بالنسبة للنواة الكبيرة والثقيلة مثل اليورانيوم والبلوتونيوم، فإن كسر روابط القوة النووية القوية يسمح للقوة الكهربائية بتقسيم النواة بشكل انفجاري. هذا هو مصدر طاقة الانشطار - مثل البرنامج النووي الإيراني المثير للجدل، والذي هو أيضًا موضوع للمضاربة في سوق التنبؤات.

بالنسبة للنواة الصغيرة مثل الهيدروجين، مع ذلك، فإن الأمر بالعكس. لا يوجد الكثير من البروتونات لتتنافر مع بعضها البعض، ولكن جمع النواة معًا يطلق كميات هائلة من الطاقة حيث تتجمع معًا تحت القوة النووية القوية. هذا ما يحدث داخل الشمس.

مشكلة هندسية صعبة

يكمن العائق في أن البروتونات لا تزال ترغب في التنافر مع بعضها البعض حتى تكون قريبة جدًا. هذا يعني أنها تحتاج إلى أن تتحرك بسرعة كبيرة للغاية لكي تقترب بما يكفي للالتصاق قبل أن يحول التنافر الكهربائي اتجاهها.

على المستوى الذري، تعني السرعة الشديدة أيضًا درجة حرارة شديدة. يبلغ الجزء الداخلي من الشمس حوالي 15 مليون درجة مئوية (أو 27 مليون فهرنهايت).

بشكل أساسي، الجزء الصعب في إنشاء الاندماج النووي هو درجات الحرارة المتضمنة. عندما يكون شيء ما بعشرات الملايين من الدرجات، لا يمكنك وضع التفاعل في أي شيء دون تبخير الحاوية. الشيء الوحيد الذي يمكنك فعله هو استخدام المجالات المغناطيسية لإبقاء تلك الجسيمات المشحونة معًا ومنعها من لمس أي شيء آخر.

لقد وصل العلماء إلى هذا الحد، ولكن المشكلة بعد ذلك هي أن تلك المجالات المغناطيسية تستهلك طاقة للحفاظ عليها. يقع على عاتق المهندسين جعل نظام الاحتواء المغناطيسي فعالاً بما يكفي لكي يتمكنوا من الحصول على طاقة أكبر من التفاعل مما يتطلبه الحفاظ عليه.

لقد فعلوا ذلك، ولكن بالكاد ولفترات قصيرة جدًا فقط. لكي يؤتي رهان Google ثماره - وأسهم Yes للمضاربين في Kalshi - تحتاج شركات مثل CFS إلى إبقاء التفاعلات مستمرة إلى أجل غير مسمى لجعلها مصدرًا موثوقًا للكهرباء.

الأكثر اخضرارًا في الطاقة

يعمل العلماء والمهندسون على هذا الأمر منذ عقود. يرتفع الاستثمار في عملهم مع كل عام يمر، مع استثمار مباشر بقيمة 7.1 مليار دولار في العام الماضي، معظمها من القطاع الخاص.

هذا أمر ملحوظ بالنسبة لمنتج لا يعمل حقًا حتى الآن. ومع ذلك، لا يمكن المبالغة في تقدير العائد إذا تحقق في النهاية.

يعد الانشطار النووي - التكنولوجيا القائمة على اليورانيوم المستخدمة اليوم - أكثر اخضرارًا إلى حد كبير من الوقود الأحفوري وأعلى إنتاجية من طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية. ومع ذلك، فإن تفاعلات الاندماج عالية المخاطر، والتخلص الآمن من منتجاتها الثانوية يمثل قضية شائكة. هناك أيضًا كمية محدودة جدًا من اليورانيوم المتاحة على الأرض، ويشكل تعدينها مخاطر أخرى وتحديات مثيرة للجدل.

من ناحية أخرى، لا يحتاج الاندماج سوى إلى الهيدروجين. يوجد ذرتا هيدروجين في كل جزيء ماء في المحيطات، ومتاحتان بسهولة عن طريق التحليل الكهربائي. المنتج الثانوي الرئيسي للتفاعل هو الهيليوم، وهو غاز خامل وغير مشع ويحدث أيضًا أنه ذو قيمة تجارية في حد ذاته.

لن تكون هذه الطاقة "مجانية" تمامًا، حيث أن بناء وصيانة المحطات سيكون مكلفًا. ومع ذلك، فإن تحقيق إنجاز هندسي في مجال الاندماج، مثل الذي تراهن عليه Google، سيكون لديه القدرة على خفض تكاليف الطاقة بشكل كبير في جميع أنحاء العالم وانبعاثات الكربون معها.

مصدر الصورة: Rswilcox عبر Wikimedia Commons (رخصة)