التوكاماك نوع دائري الشكل من أنواع المفاعلات النووية الاندماجية التجريبية، لكنه يواجه مشكلة كبيرة، فالبلازما التي تمد التفاعلات الاندماجية بالطاقة خالية من الشوائب ما يحد من كفاءتها. اكتشف العلماء في قسم الطاقة التابع لمختبر برنستون للبلازما، أن رش نوعًا من المساحيق على البلازما قد يساعد في جمع الغاز فائق السخونة في مفاعل توكاماك، ونتيجة لذلك، تنبعث حرارة كافية لتوليد الكهرباء دون إنتاج غازات دفيئة أو مخلفات مشعة طويلة الأجل.
يحدث الاندماج النووي في قلب الشمس والنجوم لإمدادها بالطاقة، فيجمع مكونات الضوء على شكل بلازما لتوليد كميات هائلة من الطاقة، والبلازما حالة تكون خلالها المادة ساخنة ومشحونة ومكونة من إلكترونات حرة ونواة ذرية. ويسعى العلماء لنقل هذه التجربة إلى الأرض للحصول على إمدادات لا تنضب من الطاقة لتوليد الكهرباء.
وصرح روبرت لنسفورد، الفيزيائي في مختبر برنستون والمؤلف الرئيس لورقة علمية عن نتائج الاندماج النووي «الهدف الرئيس من تجربتنا اختبار إمكانية وضع طبقة من البورون باستخدام محقن للمساحيق، وأثبتت التجربة نجاحها حتى الآن.»
يمنع البورون عنصر التنغستون من الارتشاح من جدران مفاعل التوكاماك إلى جزيئات البلازما، لأن حدوث ذلك يقلل من كفاءة التفاعلات الاندماجية. إذ توضع طبقة من البورون على أسطح البلازما في عملية معروفة باسم «البورونايزيشن.» ويهدف العلماء من ذلك إلى الحفاظ على أقصى درجة حرارة ممكنة للبلازما -عشرة أضعاف حرارة سطح الشمس على الأقل- لزيادة شدة التفاعلات الاندماجية إلى أقصى درجة ما يعني زيادة الحرارة التي تولد الكهرباء.
يستخدم خلال عملية «البورونايزيشن» غاز ثنائي البوران، وقال لنسفورد «ثنائي البوران غاز انفجاري، لذلك على الجميع مغادرة منشأة التوكاماك خلال العملية.» غير أن استخدام المسحوق أكثر أمانًا من الغاز، وتابع قائلًا «من ناحية أخرى، إن استطعت رمي بعض البورون على البلازما، ستتمكن حينئذ من إدارة العملية بسهولة أكبر. فالبورون عنصر خامل، لكن ثنائي البوران غاز انفجاري وسام. ما يجعل التقنية الجديدة أقل خطورة، فضلًا عن أنها لا تستدعي الكثير من التدخلات.»
وبالإضافة إلى ذلك، يحتاج الفيزيائيون إلى إيقاف عمليات المفاعل خلال عملية إضافة البورون، لكن عند استخدام المسحوق، فإنه يضاف إلى البلازما دون الحاجة إلى إيقاف المفاعل، وهي ميزة مهمة جدًا، لأن إنتاج الكهرباء بوتيرة ثابتة يتطلب منشأة تعمل لفترات مستمرة بلا انقطاع. وقال لنسفورد «بإمكانك إضافة المزيد من البورون دون الحاجة إلى إيقاف الآلة تمامًا، وهذه إحدى السبل للحصول على آلة اندماجية في حالة مستقرة.»
وتوجد أسباب أخرى لاستخدام المسحوق في تغطية الأسطح الداخلية لمفاعل التوكاماك، فمثلًا اكتشف البحاثة أن حقن مسحوق البورون يوفر فوائد رش غاز النتروجين على البلازما، فكلا الطريقتين تزيد حرارة البلازما، ما يزيد جودة حصر البلازما داخل المجالات المغناطيسية.
