قد لا يكون أصعب تحدٍ أمام الاندماج النووي الفيزياء وحدها، بل تعلم خفض التكلفة

تحذير جديد لاقتصاديات الاندماج النووي المستقبلية

لطالما طُرحت طاقة الاندماج على مسارين زمنيين في آن واحد: أولًا إثبات أنها تعمل، ثم توسيعها لتصبح مصدرًا عمليًا للكهرباء منخفضة الكربون. وتجادل أبحاث جديدة أبرزتها MIT Technology Review بأن النجاح في الجزء الأول، حتى لو تحقق، قد لا يجعل الجزء الثاني أسرع أو أقل تكلفة مما تفترضه كثير من السيناريوهات المتفائلة.

وتركز الدراسة، المنشورة في Nature Energy، على سؤال محوري في نشر التقنيات: إلى أي مدى تنخفض التكاليف مع بناء التقنية على نطاق أكبر. ويمكن للإجابة أن تحدد ما إذا كان مصدر الطاقة ينتقل من وعد علمي إلى أهمية تجارية. وفي حالة الاندماج، خلص الباحثون إلى أن انخفاض التكلفة قد يكون أبطأ بكثير من المسار الذي شهدته تقنيات مثل الألواح الشمسية أو بطاريات الليثيوم أيون.

المقياس في قلب الجدل

تبحث الدراسة في ما يسمى معدل الخبرة، والمُعرّف في المصدر المرفق بأنه النسبة المئوية التي تنخفض بها تكلفة التقنية كلما تضاعفت القدرة المركبة. يعني معدل الخبرة المرتفع تحسنًا سريعًا في التكلفة عبر النشر والتعلم التصنيعي. أما المعدل المنخفض فيعني أن تخفيضات التكلفة تأتي ببطء، حتى لو كانت التقنية نفسها تعمل.

وتظهر نقاط المقارنة في المقال بوضوح. تاريخيًا، يبلغ معدل الخبرة في طاقة الرياح البرية 12%، وفي بطاريات الليثيوم أيون 20%، وفي الألواح الشمسية 23%. أما الانشطار النووي فمعدل الخبرة فيه 2%. وتكتسب هذه الأرقام أهمية لأنها تظهر مدى التباين الكبير في سلوك تقنيات الطاقة عندما تغادر المختبر وتدخل العالم الحقيقي للمصانع والمشروعات وتعقيدات الهندسة والتنظيم.

لماذا قد يتعلم الاندماج ببطء

بما أن محطات الاندماج التجارية على نطاق واسع لم توجد بعد، لا يستطيع الباحثون ببساطة قياس منحنى خبرة تاريخي. بدلًا من ذلك، تقدر الدراسة السلوك المحتمل للاندماج من خلال النظر في السمات التي ترتبط عادةً بانخفاضات أسرع أو أبطأ في التكلفة. ويحدد المصدر ثلاث سمات: حجم الوحدة، وتعقيد التصميم، والحاجة إلى التخصيص.

كلما كانت التقنية أكبر وأكثر تعقيدًا، وكلما احتاجت إلى تخصيص أكبر لكل استخدام، انخفض معدل الخبرة المتوقع لها. وبالاستناد إلى مقابلات مع خبراء اندماج من القطاعين العام والخاص، خلص المؤلفون إلى أن محطات الاندماج ستسجل على الأرجح نتائج ضعيفة في هذه الأبعاد مقارنة بالتقنيات المعيارية سريعة التعلم.

ويقول المقال إن محطات الاندماج ستكون على الأرجح كبيرة نسبيًا وأقرب إلى منشآت مثل محطات الفحم أو الانشطار التي تولد الحرارة. وقد تحتاج إلى تخصيص أقل من الانشطار، جزئيًا لأن متطلبات السلامة والتنظيم قد تكون أبسط، لكنها ستظل بحاجة إلى تخصيص أكبر من تقنيات مثل الألواح الشمسية. وعلى صعيد التعقيد، فإن الاتجاه أيضًا غير مواتٍ لانخفاضات سريعة في الأسعار.

لماذا يهم هذا الآن

قد تبدو نقاشات التكلفة سابقة لأوانها بالنسبة إلى تقنية ما تزال تسعى إلى اختراق تجاري، لكن هذا بالضبط سبب أهميتها. وتشير المصدر المرفق إلى أن مليارات الدولارات من الأموال العامة والخاصة على المحك. وإذا افترض صانعو السياسات والمستثمرون أن الاندماج سيتبع نمط تعلم التكلفة نفسه الذي تتبعه البطاريات أو الطاقة الشمسية، فقد يبنون خطط الطاقة المستقبلية على توقعات غير واقعية.

وهذا ليس حُكمًا بأن الاندماج مستحيل أو غير ذي صلة. المقال أدق من ذلك. فقد يظل الاندماج قادرًا على توفير مصدر ثابت للكهرباء الخالية من الانبعاثات في المستقبل إذا تمكنت الشركات من بناء المحطات وتشغيلها. لكن التحذير هو أن إثبات النجاح لا ينبغي أن يختلط تلقائيًا بالقدرة على تحمّل التكلفة بسرعة.

حد مهم في الدراسة

كما يلفت المصدر إلى حد مهم في هذا التحليل. فقد درست الورقة فقط الحصر المغناطيسي والحصر بالقصور الذاتي بالليزر، ووصفتهما بأنهما من أبرز النهج وأنهما يستحوذان اليوم على الغالبية العظمى من التمويل. وقد تنتج عن مناهج أخرى نتائج تكلفة مختلفة.

وتكتسب هذه الملاحظة أهمية لأن الاندماج ليس مسارًا تقنيًا واحدًا. إذ يمكن لمفاهيم المفاعلات المختلفة أن تتباين في حجم المحطة وتعقيد الأنظمة الفرعية واحتياجات المواد ونموذج التشغيل. وقد يتمكن تصميم أقل تقليدية، من حيث المبدأ، من كسر بعض الافتراضات التي تعيق النهجين الرائدين. لكن نقطة الدراسة هي أن المسارات الأكثر تمويلًا لا تبدو بوضوح شبيهة بالتقنيات التي تصبح رخيصة بسرعة.

ما الذي يعنيه منحنى تعلم أبطأ

إذا كان منطق الورقة صحيحًا، فقد يبدو مسار الاندماج أقرب إلى بناء بنية تحتية صناعية كبرى منه إلى قصة تصنيع استهلاكي. وهذا يعني افتراضات أقل عن انهيار حاد في التكاليف على المدى القريب، وتركيزًا أكبر على المجالات التي يمكن أن يضيف فيها الاندماج قيمة رغم ارتفاع تكلفته، مثل توفير طاقة موثوقة وخالية من الكربون إذا أثبت اعتماديته.

كما سيعمّق ذلك التمييز بين النجاح العلمي والنجاح السوقي. فإثبات صافي الطاقة أو تحقيق تشغيل مستقر سيظل إنجازات كبيرة، لكنها لن تحسم السؤال الذي يحكم في النهاية حجم النشر: هل يمكن للتقنية أن تصبح ميسورة الكلفة بما يكفي، وبالسرعة الكافية، لتنافس في أنظمة الكهرباء الحقيقية؟

هذه هي المساهمة الأساسية للدراسة الجديدة. فهي تعيد توجيه الانتباه من الاندماج باعتباره حدودًا علمية بحتة إلى الاندماج بوصفه مشكلة تعلم صناعي. وبذلك تطرح سؤالًا أقل رومانسية لكنه أكثر فائدة للسنوات المقبلة: ليس فقط ما إذا كان الاندماج يمكن أن يعمل، بل ما إذا كان يمكن أن يصبح أرخص بوتيرة يستطيع الشبكة الكهربائية استخدامها فعليًا.

تعتمد هذه المقالة على تقرير MIT Technology Review. اقرأ المقال الأصلي.