يمكن أن تكشف الجسيمات الشبحية عن إنتاج سري لمواد صنع القنابل في مفاعلات الاندماج النووي
واحدة من أكبر نقاط البيع لطاقة الاندماج هي أنه من المفترض أن تكون مختلفة عن الطاقة النووية التقليدية. وخلافاً للمفاعلات الانشطارية اليوم، التي تعتمد على وقود اليورانيوم وتنتج مواد يمكن ربطها ببرامج الأسلحة النووية، فإن آلات الاندماج كثيراً ما يتم تصويرها باعتبارها بديلاً أنظف وأكثر أماناً. ومع ذلك، بينما تنفق الحكومات والشركات مليارات الدولارات لجعل الاندماج النووي قابلاً للتطبيق تجاريًا، يطرح بعض الباحثين سؤالًا ملحًا: كيف يمكن لأي شخص أن يضمن استخدام محطات الاندماج المستقبلية تمامًا كما هو معلن عنها؟ ويشير الباحثون إلى أن هذا أمر مهم لأن “أنظمة الطاقة الاندماجية يمكن من حيث المبدأ استخدامها لإنتاج كميات كبيرة من المواد الانشطارية”. تشير دراسة جديدة إلى أن النيوترينوات المضادة، وهي جزيئات صغيرة تنتج في التفاعلات النووية، يمكن أن تكون بمثابة شهود مستقلين على ما يحدث داخل مفاعل الاندماج. وإذا نجحت هذه الفكرة كما هو متوقع، فقد يتمكن المفتشون المستقبليون من اكتشاف محاولات إنتاج مواد ذات صلة بالأسلحة دون فتح المفاعل أو مقاطعة تشغيله. عندما تخلق الطاقة النظيفة سؤالًا أمنيًا غير متوقع تعتمد معظم تصميمات الاندماج قيد التطوير على تفاعل بين شكلين من الهيدروجين يسمى الديوتيريوم والتريتيوم. عندما تندمج هذه النوى الذرية، فإنها تطلق كميات هائلة من الطاقة. كما أنها تطلق نيوترونات سريعة الحركة، والتي تعتبر ضرورية لاستخراج تلك الطاقة وتحويلها إلى كهرباء. ومع ذلك، فإن تلك النيوترونات لا تهتم بكيفية استخدامها. إذا تم وضع اليورانيوم 238 بالقرب من تفاعل الاندماج، فمن الممكن أن يمتص اليورانيوم بعض النيوترونات. ومن خلال سلسلة من التحولات النووية، يمكن أن يتحول اليورانيوم في النهاية إلى البلوتونيوم 239، وهو أحد المواد التي يمكن استخدامها في الأسلحة النووية. وهذا الاحتمال لا يعني أن مفاعلات الاندماج النووي هي مصانع أسلحة سرية. إن إنتاج البلوتونيوم بهذه الطريقة يتطلب اتخاذ إجراءات مدروسة. ومع ذلك، تفضل الهيئات التنظيمية عمومًا تصميم ضمانات قبل انتشار التكنولوجيا على نطاق واسع وليس بعد ذلك. وقال مؤلفو الدراسة: “إن عرض الأساليب لضمان الكشف في الوقت المناسب عن سيناريو سوء الاستخدام هذا سيكون ذا قيمة كبيرة كجزء من الجهود المبذولة لضمان الاستخدام السلمي لأنظمة الطاقة الاندماجية”. ويتمثل التحدي في إيجاد طريقة مراقبة يمكنها الكشف بشكل موثوق عما يحدث داخل المفاعل دون أن تصبح تدخلية أو غير عملية من الناحية الفنية. الاستماع إلى الجسيمات التي لا يمكن إسكاتها: قام مؤلفو الدراسة بالتحقيق فيما إذا كانت النيوترينوات المضادة يمكنها توفير قدرة المراقبة هذه. تعد النيوترينوات المضادة من بين الجسيمات الأكثر مراوغة التي عرفها العلم. تريليونات تمر عبر جسم الإنسان كل ثانية دون أن تترك أثراً. نظرًا لأنها تتفاعل بشكل ضعيف جدًا مع المادة، فلا يمكن حجبها بالجدران أو الدروع أو أي حواجز أخرى. هذه الخاصية تحولهم إلى مصدر فريد للمعلومات. إذا كان إنتاج البلوتونيوم يحدث داخل مفاعل اندماجي، فإن التفاعلات النووية المعنية ستولد إشارة مميزة للنيوترينو المضاد. من حيث المبدأ، يمكن لهذه الإشارة أن تكشف عن نشاط قد يحاول المشغلون إخفاءه. استخدم الباحثون عمليات المحاكاة الحاسوبية لاختبار ما إذا كان من الممكن اكتشاف مثل هذه الإشارة عمليًا. وقاموا بنمذجة مضادات النيوترينو المتوقعة من التفاعلات المنتجة للبلوتونيوم، وقارنوها بمصادر أخرى للضوضاء الخلفية، بما في ذلك الإشارات المتولدة أثناء التشغيل العادي للمفاعل والجسيمات القادمة من الفضاء. وتشير نتائجهم إلى أن الفرق يجب أن يكون قابلاً للقياس. ووفقا للدراسة، فإن الكاشف المدمج نسبيا يمكنه اكتشاف إنتاج بضعة كيلوغرامات فقط من البلوتونيوم على مدى حوالي 30 يوما. في أحد السيناريوهات المعيارية التي فحصها الباحثون، أدى إنتاج 8 كيلوغرامات من البلوتونيوم في شهر واحد إلى توليد إشارة مضادة للنيوترينو قوية ويمكن اكتشافها بسهولة. وهذا مبلغ صغير بما يكفي لتوفير إنذار مبكر بحدوث شيء غير عادي. وأضاف مؤلفو الدراسة: “تؤكد نتائجنا أنه حتى كاشف مضادات النيوترينو ذو الحجم المتواضع يجب أن يكون قادرًا على اكتشاف وجود مادة خصبة أثناء التشغيل بطريقة موثوقة وفي الوقت المناسب”. وبنفس القدر من الأهمية، لن يحتاج الكاشف إلى البقاء داخل مجمع المفاعل. وذلك لأن النيوترينوات المضادة تنتقل عبر المادة دون عوائق تقريبًا؛ يمكن أن يعمل نظام المراقبة من خارج المنشأة، مما يجعله أقل إزعاجًا لمشغلي المفاعل. بناء كتاب القواعد قبل وصول المفاعلات لا توجد اليوم أي محطات تجارية لتوليد الطاقة باستخدام اندماج الديوتيريوم والتريتيوم، مما يعني أنه لا يوجد حاليًا أي منشأة يمكن اختبار هذا النهج فيها في ظل ظروف التشغيل الكاملة. ولذلك اعتمد الباحثون على عمليات المحاكاة بدلاً من قياسات العالم الحقيقي. يسلط هذا القيد الضوء أيضًا على سبب أهمية الدراسة الآن. لا يزال مطورو الاندماج النووي يعملون على إثبات أن مفاعلاتهم يمكنها توليد الكهرباء بشكل اقتصادي. وإذا نجحت هذه الجهود، فسوف تحتاج الحكومات والوكالات الدولية في نهاية المطاف إلى إطار عمل لمراقبة هذه التكنولوجيا. إن إنشاء مثل هذه الضمانات بعد تشغيل مئات المفاعلات بالفعل سيكون أمراً أكثر صعوبة بكثير. لا يحل العمل الجديد كل الأسئلة المتعلقة بأمن الاندماج النووي، لكنه يقدم طريقة عملية للتحقق من أن المفاعلات المستقبلية تفعل فقط ما يفترض أن تفعله. ونُشرت الدراسة في مجلة Physical Review Applied.
تم النشر: 2026-06-14 17:48:00
