اندماج نووي

يجب ألا يـُخلـَط بينها وبين الانشطار النووي.

پلازما الاندماج في مفاعل التوصيل الفائق المتقدم التجريبي توكاماك الصيني.

الاندماج النووي (Nuclear fusion)، هو تفاعل تتحد فيه نواتان ذريتان أو أكثر لتكوين نواة أكبر. ويتجلى الفرق في الكتلة بين المواد المتفاعلة والناتجة إما بانبعاث أو امتصاص الطاقة. وينشأ هذا الفرق في الكتلة نتيجة لاختلاف طاقة الترابط النووي بين النوى الذرية قبل وبعد تفاعل الاندماج. والاندماج النووي هو العملية التي تُغذي جميع النجوم النشطة، عبر مسارات تفاعلات مسارات التفاعل المتعددة.

تتطلب عمليات الاندماج النووي حداً هائلاً من الناتج الثلاثي لدرجة الحرارة، الكثافة، وزمن الحصر. لا تتحقق هذه الشروط إلا في النوى النجمية، وفي تصميمات الأسلحة النووية المتقدمة، ويُقترب منها في تجارب طاقة الاندماج.

عملية الاندماج النووي التي تنتج نوى ذرية أخف من النيكل-62 تكون بشكل عام طاردة للحرارة، بسبب التدرج الإيجابي منحنى طاقة الترابط النووي. النوى الأكثر قابلية للانصهار هي من بين الأخف، وخاصة الديوتريوم، التريتيوم، والهليوم-3. العملية المعاكسة، الانشطار النووي، تكون أكثر نشاطاً في النوى الثقيلة جداً، وخاصة الأكتينيدات.

تشمل تطبيقات الاندماج النووي؛ طاقة الاندماج، الأسلحة النووية الحرارية، أسلحة الانشطار المعززة، مصادر النيوترونات، وإنتاج عنصر فائق الثقل.

 التاريخ

For دليل زمني, see تاريخ الاندماج النووي.

 النظرية

رسم متحرك لوظيفة موجة الإلكترون مثل شق الأنفاق الكمومية تسمح بالعبور عبر حاجز مع احتمالية منخفضة. وبنفس الطريقة، يمكن للنواة الذرية أن تشق نفقاً كمومياً عبر حاجز كولوم إلى نواة أخرى، مما يجعل التفاعل الاندماجي ممكناً.

كان الكيميائي الأمريكي وليام دريپر هاركنز أول من اقترح مفهوم الاندماج النووي عام 1915. سمح اختراع فرانسيس وليام أستون عام 1919 لمطياف الكتلة باكتشاف أن أربع ذرات هيدروجين أثقل من ذرة هليوم واحدة. وهكذا، عام 1920، تنبأ أرثر إدينگتون بشكل صحيح بأن اندماج الهيدروجين في الهليوم يمكن أن يكون المصدر الأساسي للطاقة النجمية.

أُكتشف شق الأنفاق الكمومية بواسطة فريدريش هوند عام 1927، فيما يتعلق بمستويات الإلكترون. عام 1928، كان جورج گاموڤ أول من طبق نظرية شق الأنفاق الكمومية على النواة، أولاً على انحلال ألفا، ثم على الاندماج النووي كعملية عكسية. وبناءً على ذلك، عام 1929، قدم روبرت أتكينسون وفريتز هوترمانز أولى التقديرات لمعدلات الاندماج النووي النجمي.

عام 1938، تعاون هانز بثه مع تشارلز كريتشيفيلد لحصر سلسلة الپروتون-پروتون التي تهيمن على النجوم الشبيهة بالشمس. وفي عام 1939، نشر بيث اكتشاف دورة الكربون-نيتروجين الشائعة في النجوم ذات الكتلة الأعلى.

 التجارب المبكرة

م. ستانلي ليڤنگستون وإرنست لورانس أمام سيكلوترون مقاس 27 بوصة من معمل الإشعاع بجامعة كاليفورنيا ،عام 1934. أُستخدمت هذه الأجهزة في العديد من التجارب المبكرة التي توضح اندماج الديوتريوم.

في العشرينيات، أجرى پاتريك بلاكت أولى التجارب الحاسمة في مجال التحول النووي الاصطناعي في معمل كاڤنديش. هناك، قام جون كوكروفت وإرنست والتون ببناء مولد كوكروفت-والتون، مستلهمين ذلك من ورقة گاموڤ البحثية. وفي أبريل 1932، نشرا تجارب عن التفاعل التالي:

7
3Li + p → 8X → 2 4
2He

حيث تم التأكد لاحقاً من أن النويدة الوسيطة هي نويدة البريليوم-8 قصيرة العمر للغاية. ويُزعم أن هو أول تفاعل اندماج اصطناعي.

في أوراق من يوليو ونوفمبر 1933، قام إرنست لورانس وزملائه في معمل الإشعاع بجامعة كاليفورنيا، ضمن بعض تجارب السيكلوترون المبكرة، عن طريق الخطأ بإنتاج أول تفاعلات اندماج الديوتريوم-ديوتريوم:

2
1D + 2
1D → 3
1T + p

2
1D + 2
1D → 3
2He + 10n

معمل الإشعاع، الذي يكتشف فقط الپروتونات والنيوترونات النشطة الناتجة، أساء تفسير المصدر على أنه تفكك طارد للحرارة للديوترونات، وهو أمر عُرف الآن بأنه مستحيل.

في مايو 1934، قام كل من مارك أوليفانت، پول هارتك، وإرنست رذرفورد في معمل كاڤنديش، بنشر تجربة اندماج الديوتيريوم المتعمدة، واكتشف كلاً من التريتيوم والهليوم-3. ويعتبر هذا على نطاق واسع أول عرض تجريبي للاندماج.

عام 1938، أجرى آرثر روهليگ في جامعة مشيگن أول رصد لاندماج الديوتيريوم-التريتيوم (DT) ونيوتروناته المميزة ذات 14 MeV، والمعروفة الآن بالتفاعل الأكثر ملاءمة:

2
1D + 3
1T → 4
2He + 10n

 التسليح

•  مقالات مفصلة: تصميم الأسلحة النووية
• سلاح نووي حراري

بدأت الأبحاث حول الاندماج للأغراض العسكرية في أوائل الأربعينيات كجزء من مشروع منهاتن. عام 1941، أجرى إنريكو فرمي وإدوارد تلر محادثة حول إمكانية صنع قنبلة انشطارية لتهيئة الظروف للاندماج النووي الحراري. عام 1942، لفت إميل كونوپينسكي انتباه المشروع إلى عمل روهليگ حول تفاعل الديوتيريوم-التريتيوم. في البداية كلف روبرت أوبنهايمر علماء الفيزياء في شيكاغو وكورنل باستخدام السيكلوترون بجامعة هارڤرد للتحقيق سراً في مقطعه العرضي وتفاعل اللثيوم (انظر أدناه). تم الحصول على القياسات في پوردو وشيكاغو ولوس ألاموس من عام 1942 حتى 1946. وقد أعطت الافتراضات النظرية حول اندماج الديوتيريوم-التريتيوم مقطعاً عرضياً مشابهاً لاندماج الديوتيريوم-ديوتيريوم. ومع ذلك، عام 1946 اكتشف إيگون بريتشر تحسيناً للرنين مما أعطى تفاعل الديوتيريوم-التريتيوم مقطعاً عرضياً أكبر بحوالي 100 مرة.

منذ عام 1945، استخدم جون ڤون نيومان وتلر وعلماء آخرون من حاسب إنياك لوس ألاموس، من أوائل الحواسب الإلكترونية، لمحاكاة تفجيرات الأسلحة النووية الحرارية.

حدث أول تفاعل اندماج نووي حراري اصطناعي أثناء التجربة النووية الأمريكية گرينهاوس جورج عام 1951، باستخدام كمية صغيرة من غاز الديوتيريوم-تريتيوم. وقد أنتج هذا التفاعل أكبر قوة نووية حتى ذلك الحين، بلغت 225 كيلوطن، أي 15 ضعف قوة انفجار قنبلة الولد الصغير. أما أول تفجير "حقيقي" لسلاح نووي حراري، أي جهاز ثنائي المراحل، فكان تجربة آيڤي مايك عام 1952 لجهاز اندماج الديوتيريوم السائل، والذي أنتج قوة نووية تجاوزت 10 ميگاطن. وكان مفتاح هذا التقدم هو الاستخدام الأمثل لانفجار الانشطار النووي في تصميم تلر-أولام.

بدأ الاتحاد السوڤيتي تركيزه على برنامج القنبلة الهيدروجينية في وقت سابق، وفي عام 1953 أجرى اختبار RDS-6s. كان لهذا تأثيرات دولية كأول قنبلة تُطلق جواً باستخدام الاندماج النووي، لكنها أنتجت 400 كيلوطن وكانت محدودة بتصميمها أحادي المرحلة. كان أول اختبار سوڤيتي على مرحلتين هو RDS-37 عام 1955 وأنتج 1.5 مليون طن، باستخدام نسخة تم الوصول إليها بشكل مستقل من تصميم تلر-أولام.

تستفيد الأجهزة الحديثة من استخدام ديوتيريد اللثيوم الصلب مع إثراء اللثيوم-6. ويعود ذلك إلى دورة جتر التي تتضمن التفاعل الطارد للحرارة:

6
3Li + 10n → 4
2He + 3
1T

أثناء الانفجارات النووية الحرارية، يوفر هذا التريتيوم لتفاعل الديوتيريوم-التريتيوم عالي الطاقة، ويستفيد من إنتاجه للنيوترونات، مما يخلق دورة نيوترونية مغلقة.

 طاقة الاندماج

•  مقالة مفصلة: طاقة الاندماج

لطالما اعتمدت الولايات المتحدة على الصناعة الخاصة للريادة في مجال طاقة الاندماج النووي، بينما جعلت الحكومة الصينية الاندماج النووي أولوية وطنية في الآونة الأخيرة. عام 2025. ضُخ 2.1 بليون دولار في شركة اندماج نووي صينية مملوكة للدولة، وهو مبلغ يعادل ضعفين ونصف ميزانية وزارة الطاقة الأمريكية السنوية المخصصة للاندماج النووي.

في حين أن تفجيرات القنابل الاندماجية كانت تعتبر بشكل فضفاض مخصصة لإنتاج الطاقة، ظلت إمكانية التفاعلات المراقبة والمستدامة هي التركيز العلمي لطاقة الاندماج السلمية. استمرت الأبحاث في تطوير الاندماج المراقب داخل فاعلات الاندماج منذ الثلاثينيات، حيث أنتج جهاز سكيلا 1 من معمل لوس ألاموس الوطني أول اندماج نووي حراري معملي عام 1958، لكن التكنولوجيا لا تزال في مرحلة التطوير.

كانت أولى التجارب التي أنتجت كميات كبيرة من طاقة الاندماج النووي المراقبة هي التجارب التي أُجريت باستخدام مزيج من الديوتيريوم والتريتيوم في مفاعلات توكاماك. وقد أنتجت التجارب التي أُجريت في مفاعل اختبار الاندماج النووي توكاماك (TFTR) في معمل پرنستون لفيزياء الپلازما (PPPL) بپرنستون بنيوجرزي، الولايات المتحدة الأمريكية، خلال الفترة 1993-1996، طاقة اندماج نووي قدرها 1.6 گيگا جول. وبلغت ذروة طاقة الاندماج النووي 10.3 ميگاواط من 3.7 تفاعلاً في الثانية، وبلغت ذروة طاقة الاندماج النووي المُتولِّدة في عملية تفريغ واحدة 7.6 ميگاجول. وفي تجارب لاحقة أُجريت في مفاعل توروس الأوروپي المشترك (JET) عام 1997، بلغت ذروة طاقة الاندماج النووي 16 ميگاواط. حُسبت قيمة "Q" المركزية، والتي تُعرف بأنها نسبة طاقة الاندماج المحلية المنتجة إلى طاقة التسخين المحلية المطبقة، لتكون 1.3. أنتجت تجربة JET عام 2024 طاقة اندماج نووي مقدارها 69 ميگاجول، مستهلكةً 0.2 مليجرام من الديوتيريوم والتريتيوم. صُممت منشأة الإشعال الوطنية في الولايات المتحدة، والتي تستخدم الاندماج بحصر القصور الذاتي، بهدف تحقيق عامل اكتساب طاقة الاندماج (Q) أكبر من واحد؛ تم إجراء أول تجارب واسعة النطاق لاستهداف الليزر في يونيو 2009 وبدأت تجارب الإشعال في أوائل عام 2011. في 13 ديسمبر 2022، أعلنت وزارة الطاقة الأمريكية أنه في 5 ديسمبر 2022، قد نجحت في تحقيق نقطة التعادل في الاندماج النووي، "حيث تم توصيل 2.05 ميگاجول من الطاقة إلى الهدف، مما أدى إلى إنتاج 3.15 ميگاجول من طاقة الاندماج". معدل تزويد خلية الاختبار التجريبية بالطاقة أكبر بمئات المرات من الطاقة التي يتم توصيلها إلى الهدف.

قبل هذا الاختراق، لم تكن تفاعلات الاندماج المراقبة قادرة على إنتاج اندماج متعادل (مستدام ذاتياً) يتم التحكم فيه. الطريقتان الأكثر تقدماً لذلك هما الحصر المغناطيسي (التصميمات الحلقية) والحصر بالقصور الذاتي (تصميمات الليزر). هناك تصميمات عملية لمفاعل حلقي سيوفر نظرياً طاقة اندماج أكثر بعشر مرات من الكمية اللازمة لتسخين الپلازما إلى درجات الحرارة المطلوبة (انظر المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي ITER). ومن المتوقع حالياً أن تبدأ منشأة ITER تجارب الپلازما عام 2034، لكن من غير المتوقع أن تبدأ الاندماج الكامل للديوتيريوم والتريتيوم حتى عام 2039.

تلقت الشركات الخاصة التي تسعى إلى تسويق الاندماج النووي تجارياً 2.6 بليون دولار من التمويل الخاص عام 2021 وحده، وذهب إلى العديد من الشركات الناشئة البارزة بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر، كومنولث فوجشن سيستمز، وهليون إنرجي، وجنرال فيوجن، وتي إيه إي تكنولوجيز، وزاپ إنرجي.

ومن أحدث الإنجازات حتى الآن في الحفاظ على تفاعل اندماجي مستدام حدث في مفاعل الاندماج WEST في فرنسا. وحافظت على پلازما تبلغ درجة حرارتها 90 مليون درجة لمدة قياسية مدتها ست دقائق. هذا مفاعل من طراز توكاماك وهو نفس نمط مفاعل ITER القادم.

 العملية

يؤدي اندماج الديوتيريوم مع التريتيوم إلى تكوين الهليوم-4، وتحرير نيوترون، وإطلاق 17.59 ميگا إلكترون‌ ڤولت كطاقة حركية للنواتج، بينما تختفي كمية مماثلة من الكتلة (مكافئ الكتلة-الطاقة)، ​​بما يتوافق مع kinetic E = ∆mc²، حيث Δm هو الانخفاض في إجمالي كتلة السكون للجسيمات

يرجع إطلاق الطاقة مع اندماج العناصر الضوئية إلى تفاعل قوتين متعارضتين: القوة النووية، وهي مظهر من مظاهر التفاعل القوي، الذي يحمل الپروتونات والنيوترونات معاً بإحكام في النواة الذرية؛ وقوة كولوم، الذي يتسبب في تنافر الپروتونات المشحونة إيجابياً في النواة. تتميز النوى الأخف (النوى الأصغر من الحديد والنيكل) بصغر حجمها وقلة عدد الپروتونات فيها، مما يسمح للقوة النووية بالتغلب على قوة كولوم. ويعود ذلك إلى صغر حجم النواة، حيث تشعر جميع النيوكليونات بقوة التجاذب قصيرة المدى على الأقل بنفس قوة شعورها بقوة تنافر كولوم طويلة المدى. ويؤدي تكوين النوى من النوى الأخف عن طريق الاندماج إلى إطلاق الطاقة الزائدة الناتجة عن التجاذب الكلي للجسيمات. أما بالنسبة للنوى الأكبر حجماً، فلا تُطلق أي طاقة، لأن القوة النووية قصيرة المدى ولا يمكنها التأثير عبر النوى الأكبر حجماً.

تُزوّد ​​عملية الاندماج النووي النجوم بالطاقة، وتُنتج معظم العناصر الأخف من الكوبالت في عملية تُسمى التخليق النووي. الشمس هي إحدى نجوم التسلسل الرئيسي، ولذلك تُولّد طاقتها من خلال الاندماج النووي لنوى الهيدروجين إلى هليوم. في نواتها، تندمج الشمس 620 مليون طن متري من الهيدروجين وتُنتج 616 مليون طن متري من الهليوم كل ثانية. يؤدي اندماج العناصر الأخف في النجوم إلى إطلاق الطاقة والكتلة التي ترافقها دائماً. على سبيل المثال، عند اندماج نواتي الهيدروجين لتكوين الهليوم، يتم نقل 0.645% من الكتلة على شكل طاقة حركية جسيم ألفا أو أشكال أخرى من الطاقة، مثل الإشعاع الكهرومغناطيسي.

يتطلب الأمر قدراً كبيراً من الطاقة لإجبار النوى على الاندماج، حتى تلك الموجودة في أخف العناصر، الهيدروجين. عند تسريعها إلى سرعات عالية بما فيه الكفاية، يمكن للنوى أن تتغلب على هذا التنافر الكهروستاتيكي وتقترب بدرجة كافية بحيث تكون القوة النووية أكبر من قوة كولوم التنافرية. تنمو القوة النووية الشديدة بسرعة بمجرد أن تكون النوى قريبة بدرجة كافية، ويمكن للنيوكليونات المندمجة أن "تسقط" في بعضها البعض بشكل أساسي والنتيجة هي الاندماج؛ ويعتبر هذا عملية طاردة للحرارة.

الطاقة المنبعثة في معظم التفاعلات النووية أكبر بكثير من تلك المنبعثة في التفاعلات الكيميائية، لأن الطاقة الرابطة التي تُبقي النواة متماسكة أكبر من الطاقة التي تُبقي الإلكترونات مرتبطة بها. على سبيل المثال، تبلغ طاقة التأين الناتجة عن إضافة إلكترون إلى نواة الهيدروجين 13.6 eV، أي أقل من جزء من مليون من الطاقة المنبعثة في تفاعل الديوتيريوم-التريتيوم الموضح في المخطط المجاور، والتي تبلغ 17.6 MeV. تتميز تفاعلات الاندماج بكثافة طاقة أكبر بكثير من الانشطار النووي؛ إذ تُنتج هذه التفاعلات طاقة أكبر بكثير لكل وحدة كتلة، على الرغم من أن تفاعلات الانشطار الفردية عادةً ما تكون أكثر طاقة من تفاعلات الاندماج الفردية، والتي بدورها تكون أكثر طاقة بملايين المرات من التفاعلات الكيميائية. بفضل مبدأ تكافؤ الكتلة-الطاقة، ينتج عن الاندماج النووي كفاءة تحويل كتلة المواد المتفاعلة إلى طاقة بنسبة 0.7%. ولا يمكن تجاوز هذه النسبة إلا في الحالات القصوى لعملية التراكم التي تشمل النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء، حيث تقترب الكفاءة من 40%، وفي إفناء المادة المضادة بكفاءة 100%. (يؤدي التحويل الكامل لجرام واحد من المادة إلى إطلاق طاقة مقدارها 9 9×10¹³ joules).

 في الفيزياء الفلكية

يُعدّ الاندماج النووي مسؤولاً عن الإنتاج الفلكي لمعظم العناصر الأخف من الحديد. ويشمل ذلك معظم أنواع تخليق الانفجار العظيم النووي والتخليق النووي النجمي. أما العمليات غير الاندماجية التي تُساهم في ذلك، فتشمل العملية-s والعملية-r، بالإضافة إلى تخليق المستعمرات العظمى النووي، المسؤولة عن العناصر الأثقل من الحديد.

 النجوم

يسود تفاعل سلسلة الپروتون-پروتون، الفرع الأول، في النجوم التي يبلغ حجمها حجم الشمس أو أصغر منها.

تهيمن دورة الكربون-نيتروجين على النجوم الأثقل من الشمس.

تُعدّ عملية التخليق النووي النجمي عمليةً بالغة الأهمية، فهي تُزوّد ​​النجوم، بما فيها الشمس، بالطاقة. في القرن العشرين، تبيّن أن الطاقة المنبعثة من تفاعلات الاندماج النووي هي المسؤولة عن استمرار حرارة النجوم وضوئها. يُوفّر الاندماج النووى في النجم، انطلاقاً من وفرة الهيدروجين والهليوم الأولية فيه، هذه الطاقة ويُنتج نوى جديدة. وتختلف سلاسل التفاعلات المُشاركة، تبعًا لكتلة النجم (وبالتالي الضغط ودرجة الحرارة في نواته).

حوالي عام 1920، تنبأ أرثر إدينگتون باكتشاف آلية عمليات الاندماج النووي في النجوم، في ورقته البحثية بعنوان التركيب الداخلي للنجوم. في ذلك الوقت، كان مصدر الطاقة النجمية غير معروف؛ لقد توقع إدينگتون بشكل صحيح أن المصدر كان عبارة عن اندماج الهيدروجين في الهليوم، مما أدى إلى تحرير طاقة هائلة وفقاً معادلة أينشتاين E = mc². كان هذا تطوراً لافتاً بشكل خاص، إذ لم يكن الاندماج والطاقة النووية الحرارية قد اكتُشفا بعد في ذلك الوقت، ولا حتى أن النجوم تتكون في الغالب من الهيدروجين.

(انظر: المعدنية) وقد استندت ورقة إدينگتون البحثية إلى ما يلي:

1. تنص النظرية السائدة لطاقة النجوم، وهي فرضية الانكماش، على أن دوران النجم يتسارع بشكل ملحوظ بسبب قانون حفظ الزخم الزاوي. لكن رصد النجوم المتغيرة من نوع المتغيرات القيفاوية أظهر أن هذا لا يحدث.
2. المصدر الوحيد المعقول الآخر للطاقة هو تحويل المادة إلى طاقة؛ لقد أثبت أينشتاين قبل بضع سنوات أن كمية صغيرة من المادة تعادل كمية كبيرة من الطاقة.
3. أظهر فرانسيس أستون أيضاً أن الكتلة الذرية للهليوم كانت أقل بنحو 0.8% من كتلة ذرات الهيدروجين الأربع التي ستشكل، مجتمعة، ذرة الهليوم (وفقاً للنظرية السائدة آنذاك للتركيب الذري والتي اعتبرت الوزن الذري هو الخاصية المميزة بين العناصر؛ عمل هنري موسلي وأنطونيوس فان دن برويك لاحقاً أن الشحنة النووية كانت الخاصية المميزة وأن نواة الهليوم تتكون من نواتي هيدروجين بالإضافة إلى كتلة إضافية). ويشير هذا إلى أنه إذا أمكن حدوث مثل هذا المزيج، فإنه سيطلق طاقة كبيرة كمنتج ثانوي.
4. لو احتوى نجم ما على 5% فقط من الهيدروجين القابل للانصهار، لكفى ذلك لتفسير كيفية حصول النجوم على طاقتها. (من المعروف حالياً أن معظم النجوم "العادية" تتكون عادةً من حوالي 70% إلى 75% من الهيدروجين).
5. قد تندمج عناصر أخرى أيضاً، وقد تكهن علماء آخرون بأن النجوم هي "بوتقة" تتحد فيها العناصر الخفيفة لتكوين العناصر الثقيلة، لكن بدون قياسات أكثر دقة لكتلها الذرية، لم يكن بالإمكان قول المزيد في ذلك الوقت.

وقد ثبتت صحة كل هذه التكهنات في العقود اللاحقة.

المصدر الرئيسي للطاقة الشمسية، وكذلك طاقة النجوم ذات الأحجام المماثلة، هو اندماج الهيدروجين لتكوين الهيليوم (تفاعل سلسلة الپروتون-پروتون)، والذي يحدث عند درجة حرارة لب الشمس تبلغ 14 مليون كلڤن. والنتيجة النهائية هي اندماج أربعة پروتونات لتكوين جسيم ألفا واحد، مع إطلاق پوزيترونين ونيوترينوين (يحوّل اثنين من الپروتونات إلى نيوترونات)، بالإضافة إلى الطاقة. في النجوم الأثقل، تُصبح دورة الكربون-نيتروجين وعمليات أخرى أكثر أهمية. عندما يستهلك النجم جزءاً كبيراً من هيدروجينه، يبدأ في دمج عناصر أثقل. في النوى الضخمة، يُعد احتراق السليكون دورة الاندماج النهائية، مما يؤدي إلى تراكم نوى الحديد والنيكل.

طاقة الترابط النووي تجعل إنتاج العناصر الأثقل من النيكل عن طريق الاندماج غير ملائم طاقياً. تُنتج هذه العناصر في عمليات غير اندماجية: العملية-s، العملية-r، ومجموعة متنوعة من العمليات التي يمكن أن تنتج نوى-p. تحدث مثل هذه العمليات في أغلفة النجوم العملاقة، أو المستعرات العظمى، أو اندماج النجوم النيوترونية.

 الكواكب القزمة البنية

تدمج الكواكب الأقزام البنية الديوتيريوم، وفي حالات الكتل العالية جداً تدمج اللثيوم أيضاً.

 الكواكب القزمة البيضاء

تقترب الكواكب القزمة البيضاء المكونة من الكربون-الأكسجين، والتي تكتسب المادة إما من نجم مرافق نشط أو من اندماج قزم أبيض، من حد تشاندراسكار البالغ 1.44 كتلة شمسية. وقبل ذلك مباشرة، يبدأ اندماج الكربون، مما يؤدي إلى تدمير الكوكب القزم بحجم الأرض في غضون ثانية واحدة، في مستعر أعظم من النوع الأول.

وفي حالات نادرة جداً، قد تندمج الكواكب القزمة البيضاء الهليومية، وهو ما لا يتسبب في انفجار لكنه يبدأ احتراق الهليوم في نوع متطرف من نجوم الهليوم.

 النجوم النيوترونية

انظر أيضاً: عملية ألفا الثلاثية § في النجوم النيوترونية

تكتسب بعض النجوم النيوترونية الهيدروجين والهليوم من نجم مرافق نشط. وبشكل دوري، يصل تراكم الهليوم إلى مستوى حرج، وتنتشر موجة احتراق نووي حراري عبر السطح، في غضون ثانية واحدة.

 أقراص تنامي الثقوب السوداء

على غرار اندماج النجوم، يمكن أن تسمح الظروف القاسية داخل أقراص تنامي الثقوب السوداء بتفاعلات الاندماج. تظهر الحسابات أن التفاعلات الأكثر نشاطاً تحدث حول الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية، أقل من 10 كتلة شمسية، مقارنة بتلك التي تزيد عن 100. ما بعد خمسة أنصاف أقطار شڤارتزشيلد، حرق الكربون، يهيمن اندماج الهليوم-3 على التفاعلات. ضمن هذه المسافة، حول الثقوب السوداء ذات الكتلة المنخفضة، يمكن أن يحدث اندماج النيتروجين، الأكسجين، النيون، والمغنسيوم. وفي الحد الأقصى، يمكن أن تبدأ عملية احتراق السليكون باندماج نواة السليكون والسلينيوم.

 الانفجار العظيم

خلال الفترة التي امتدت من حوالي 10 ثواني إلى 20 دقيقة بعد الانفجار العظيم، انخفضت طاقة الكون من أكثر من 100 كيلو إلكترون ڤولت إلى 1 كيلو إلكترون ڤولت . وقد سمح هذا بدمج الپروتونات والنيوترونات في نوى الديوتيريوم، وبدء سلسلة اندماج سريعة إلى التريتيوم والهليوم-3، وانتهت في الغالب بالهليوم-4، مع نسبة ضئيلة من نوى اللثيوم والبريليوم والبورون.

تشير الأدلة الرصدية إلى أن جيوب الغاز في الكون المبكر أصبحت سميكة بما يكفي لتنهار تحت تأثير جاذبيتها الذاتية. وقد أدى ذلك إلى تنشيط الاندماج النووي مع تشكل النجوم الأولى قبل حوالي 13.6 بليون سنة.

 المتطلبات

منحنى طاقة الترابط النووي. يؤدي تشكل النوى التي تصل كتلتها إلى الحديد-56 إلى إطلاق طاقة، كما هو موضح أعلاه.

يجب التغلب على حاجز طاقة كبير ناتج عن القوى الكهروستاتيكية قبل حدوث الاندماج النووي. عند المسافات الكبيرة، تتنافر نواتان عاريتان بسبب قوة التنافر الكهروستاتيكي بين پروتوناتهما موجبة الشحنة. لكن إذا أمكن تقريب نواتين من بعضهما بدرجة كافية، يُمكن التغلب على التنافر الكهروستاتيكي من خلال التأثير الكمي الذي يسمح للنوى بالانتقال عبر قوى كولوم.

عند إضافة نيوكليون، مثل الپروتون أو النيوترون، إلى نواة، تجذبه القوة النووية إلى جميع النيوكليونات الأخرى في النواة (إذا كانت الذرة صغيرة بما يكفي)، لكن بشكل أساسي إلى جيرانه المباشرين نظراً لقصر مدى القوة. تحتوي النيوكليونات الموجودة في باطن النواة على عدد أكبر من النيوكليونات المجاورة مقارنةً بتلك الموجودة على سطحها. وبما أن النوى الأصغر حجماً تتميز بنسبة مساحة سطح إلى حجم أكبر، فإن طاقة الربط لكل نيوكليون، الناتجة عن القوة النووية، تزداد عموماً مع حجم النواة، لكنها تقترب من قيمة حدية تُعادل تلك الخاصة بنواة قطرها حوالي أربعة نيوكليونات. من المهم أن نتذكر أن النيوكليونات هي أجسام كمومية. لذا، على سبيل المثال، بما أن النيوترونين في النواة متطابقان، فإن هدف التمييز بينهما، مثل أيهما في الداخل وأيهما على السطح، هو في الواقع بلا معنى، وبالتالي فإن تضمين ميكانيكا الكم ضروري لإجراء حسابات صحيحة.

من ناحية أخرى، فإن القوة الكهروستاتيكية هي قوة التربيع العكسي، لذا فإن الپروتون المضاف إلى النواة سيشعر بالتنافر الكهروستاتيكي من جميع الپروتونات الأخرى في النواة. وبالتالي فإن الطاقة الكهروستاتيكية لكل نيوكليون بسبب القوة الكهروستاتيكية تزداد بلا حدود مع نمو الرقم الذري للنواة.

إن القوة الكهروستاتيكية بين النوى المشحونة إيجابياً تكون تنافرية، لكن عندما يكون الفصل صغيراً بدرجة كافية، فإن التأثير الكمي سوف يشق نفقاً عبر الجدار. ولذلك، فإن الشرط الأساسي للاندماج هو تقريب النواتين من بعضهما بما يكفي لفترة طويلة بما يكفي حتى يعمل النفق الكمي.

النتيجة النهائية للقوى النووية الكهروستاتيكية والقوية المتعارضة هي أن طاقة الربط لكل نيوكليون تزداد عموماً مع زيادة الحجم، حتى عنصري الحديد والنيكل، ثم تتناقص بالنسبة للنوى الأثقل. في النهاية، تصبح طاقة رابطة سالبة، وتصبح النوى الثقيلة جداً (جميعها تحتوي على أكثر من 208 نيوكليونات، أي ما يعادل قطر حوالي 6 نيوكليونات) غير مستقرة. النوى الأربع الأكثر ارتباطًا بإحكام، طاقة رابطة مرتبة تنازلياً لكل نيوكليون، هي 62Ni, 58Fe, 56Fe, and 60Ni. على الرغم من أن نظير النيكل، 62Ni، أكثر استقراراً، إلا أن نظير الحديد، 56Fe، أكثر شيوعاً بمقدار عشرة أضعاف. ويعود ذلك إلى عدم وجود طريقة سهلة للنجوم لتشكل 62Ni من خلال العملية ألفا.

الاستثناء من هذا التوجه العام هو نواة الهليوم-4، التي تكون طاقة ترابطها أعلى من طاقة اللثيوم، العنصر الأثقل التالي. وذلك لأن الپروتونات والنيوترونات هي فرميونات، والتي بحسب مبدأ پاولي للاستبعاد لا يمكن أن تتواجد في نفس النواة وفي نفس الحالة تماماً. يمكن لحالة طاقة كل پروتون أو نيوترون في النواة أن تستوعب جسيماً مغزلياً لأعلى وجسيماً مغزلياً للأسفل. يتمتع الهليوم-4 بطاقة ترابطية كبيرة بشكل غير طبيعي لأن نواته تتكون من پروتونين ونيوترونين (وهي نواة سحر مضاعف)، لذلك يمكن أن تكون جميع نيوكليوناته الأربعة في الحالة الأرضية. وأي نيوكليونات إضافية يجب أن تنتقل إلى حالات طاقة أعلى. وفي الواقع، فإن نواة الهليوم-4 مرتبطة بإحكام شديد بحيث يتم التعامل معها عادة على أنها جسيم ميكانيكي كمي واحد في الفيزياء النووية، أي جسيم ألفا.

الوضع مشابه عند تقريب نواتين. فمع اقترابهما، تتنافر جميع الپروتونات في إحدى النواتين مع جميع الپروتونات في الأخرى. ولا يحدث ذلك إلا عندما تقترب النواتان لفترة كافية حتى تتغلب قوة التجاذب النووي القوية على قوة التنافر الكهروستاتيكي. ويمكن وصف ذلك أيضاً بتغلب النواتين على ما يُسمى بحاجز كولوم. وقد تكون الطاقة الحركية اللازمة لتحقيق ذلك أقل من الحاجز نفسه بسبب ظاهرة النفق الكمي.

تكون طاقة كولوم أقل ما يمكن لنظائر الهيدروجين، لأن أنويتها تحتوي على شحنة موجبة واحدة فقط. الپروتون الثنائي غير مستقر، لذا يجب أن تشارك النيوترونات أيضاً، ويفضل أن تكون نواة الهليوم، ذات الرابطة القوية للغاية، أحد النواتج.

باستخدام وقود الديوتيريوم-التريتيوم، يبلغ حاجز الطاقة الناتج حوالي 0.1 ميگا إلكترون ڤولت. في المقابل، تبلغ الطاقة اللازمة لإزالة إلكترون الهيدروجين 13.6 إلكترون ڤولت. والنتيجة (الوسيطة) للاندماج هي نواة ⁵He غير مستقرة، والتي تقذف على الفور نيوتروناً بطاقة 14.1 ميگا إلكترون ڤولت. تبلغ طاقة ارتداد نواة ⁴He المتبقية 3.5 ميگا إلكترون ڤولت، لذا فإن إجمالي الطاقة المتحررة هو 17.6 ميگا إلكترون ڤولت. وهذا يفوق بكثير الطاقة اللازمة لتجاوز حاجز الطاقة.

يزداد معدل تفاعل الاندماج بسرعة مع ارتفاع درجة الحرارة حتى يصل إلى أقصى قيمة له، ثم ينخفض ​​تدريجياً. ويبلغ معدل تفاعل الديوتيريوم-التريتيوم ذروته عند درجة حرارة منخفضة (حوالي 70 كيلو إلكترون ڤولت، أو 800 مليون كلڤن) وعند قيمة أعلى من التفاعلات الأخرى التي تُعتبر عادةً مصدراً لطاقة الاندماج.

يمثل المقطع العرضي للتفاعل (σ) مقياساً لاحتمالية حدوث تفاعل اندماجي كدالة للسرعة النسبية لنواتي المتفاعلين. إذا كان للمتفاعلين توزيع سرعات، مثل التوزيع الحراري، فمن المفيد حساب متوسط ​​توزيعات حاصل ضرب المقطع العرضي والسرعة. يُسمى هذا المتوسط ​​'التفاعلية'، حيث يشار إليه بالرمز ⟨σv⟩. معدل التفاعل (الاندماجات لكل وحدة حجم/وحدة زمن) يساوي ⟨σv⟩ حاصل ضرب كثافات عدد المتفاعلات:

$f=n_1{n}_2⟨\sigma v⟩.$

إذا كان نوع من النوى يتفاعل مع نواة مثله، مثل تفاعل الديوتيريوم-ديوتيريوم، فيجب استبدال الناتج $n_1{n}_2$ بالناتج $n^2/2$.

يزداد $⟨\sigma v⟩$ من الصفر تقريباً في درجات حرارة الغرفة إلى مقادير ذات معنى عند درجات حرارة. عند درجات الحرارة هذه، أعلى بكثير من طاقات التأين النموذجية (13.6 إلكترون ڤولت في حالة الهيدروجين)، توجد المواد المتفاعلة في الاندماج في حالة پلازما.

تكمن أهمية $⟨\sigma v⟩$ كدالة لدرجة الحرارة في جهاز ذي طاقة معينة وقت الحصر من خلال النظر في معيار لوسون. يعد هذا عائقاً صعباً للغاية يجب التغلب عليه على الأرض، وهو ما يفسر سبب استغراق أبحاث الاندماج سنوات عديدة للوصول إلى الحالة التكنولوجية المتقدمة الحالية.

 الاندماج الاصطناعي

 الاندماج النووي الحراري

الاندماج النووي الحراري هو عملية اندماج النوى الذرية باستخدام درجات حرارة عالية لتقريبها من بعضها البعض بدرجة كافية. تؤدي هذه الحرارة إلى تحويل المادة إلى پلازما، وإذا كانت محصورة، فقد تحدث تفاعلات اندماج نتيجة تصادمات ذات طاقات حركية حرارية هائلة للجسيمات. يوجد نوعان من الاندماج النووي الحراري: "غير المتحكم به"، حيث تُطلق الطاقة الناتجة بطريقة غير متحكم بها، كما هو الحال في الأسلحة النووية الحرارية ("القنابل الهيدروجينية") وفي معظم النجوم؛ و"المتحكم به"، حيث تحدث تفاعلات الاندماج في بيئة تسمح بتسخير جزء من الطاقة المنبعثة أو كلها.

درجة الحرارة هي مقياس لمتوسط ​​الطاقة الحركية للجزيئات، لذلك عن طريق تسخين المادة ستكتسب الطاقة. بعد الوصول إلى درجة حرارة كافية، حسب معيار لوسون، تكون طاقة الاصطدامات العرضية داخل الپلازما عالية بما يكفي للتغلب على حاجز كولوم وقد تندمج الجسيمات معًا.

في تفاعل اندماج الديوتيريوم-التريتيوم، على سبيل المثال، تبلغ الطاقة اللازمة لتجاوز حاجز كولوم 0.1 ميگا إلكترون ڤولت. وبتحويل الطاقة إلى درجة الحرارة، يتضح أن حاجز 0.1 ميگا إلكترون ڤولت يُتجاوز عند درجة حرارة تتجاوز 1.2 بليون كلڤن.

هناك عاملان ضروريان لخفض درجة الحرارة الفعلية. أولهما أن درجة الحرارة تمثل متوسط ​​الطاقة الحركية، مما يعني أن بعض النوى عند هذه الدرجة تمتلك طاقة أعلى بكثير من 0.1 ميگا إلكترون ڤولت، بينما تمتلك نوى أخرى طاقة أقل بكثير. وتُعدّ النوى الواقعة في ذيل الطاقة العالية لتوزيع السرعة مسؤولة عن معظم تفاعلات الاندماج. أما العامل الثاني فهو النفق الكمومي. لا يشترط أن تمتلك النوى طاقة كافية لتجاوز حاجز كولوم بالكامل، فإذا كانت طاقتها قريبة من ذلك، يمكنها النفق عبر الحاجز المتبقي. ولهذه الأسباب، سيظل الوقود عند درجات حرارة منخفضة يخضع لتفاعلات الاندماج، ولكن بمعدل أقل.

يعد الاندماج النووي الحراري إحدى الطرق التي تبحث محاولات إنتاج طاقة الاندماج. إذا أصبح الاندماج النووي الحراري مناسباً للاستخدام، فسيؤدي ذلك إلى تقليل بصمة الكربون بشكل كبير في العالم.

 اندماج الشعاع-الشعاع أو الشعاع-الهدف

المقالة الرئيسية: اندماج شعاع كولدنگ

إن الاندماج الأيوني الخفيف القائم على المسرعات هو تقنية تستخدم مسرعات الجسيمات لتحقيق طاقات حركية للجسيمات كافية لتحفيز تفاعلات الاندماج الأيوني الخفيف.

يُعد تسريع الأيونات الخفيفة أمراً سهلاً نسبياً، ويمكن القيام به بطريقة فعالة - إذ لا يتطلب سوى صمام مفرغ، وزوج من الأقطاب الكهربائية، ومحول جهد عالي؛ ويمكن رصد الاندماج النووي بجهد لا يتجاوز 10 كيلوڤولت بين الأقطاب الكهربائية. يمكن ترتيب النظام لتسريع الأيونات إلى هدف ثابت مشبع بالوقود، وهو ما يُعرف باسم اندماج الشعاع-الهدف، أو عن طريق تسريع تيارين من الأيونات باتجاه بعضهما البعض، وهو ما يُعرف باسم اندماج الشعاع-الشعاع. تكمن المشكلة الرئيسية في الاندماج النووي القائم على المسرعات (والأهداف الباردة عموماً) في أن مقاطع التفاعل الاندماجي أقل بكثير من مقاطع التفاعل الكولومي. ولذلك، فإن الغالبية العظمى من الأيونات تُبدد طاقتها في انبعاث أشعة الكبح وتأين ذرات الهدف. وتُعد أجهزة مولدات النيوترونات ذات الصمامات المغلقة ذات أهمية خاصة في هذا السياق. هذه الأجهزة الصغيرة عبارة عن مسرعات جسيمات مصغرة مملوءة بغاز الديوتيريوم والتريتيوم، مصممة بطريقة تسمح بتسريع أيونات هذه النوى باتجاه أهداف هيدريدية تحتوي أيضاً على الديوتيريوم والتريتيوم، حيث يحدث الاندماج النووي مُطلقاً تدفقاً من النيوترونات. وتُنتج مئات من مولدات النيوترونات سنوياً لاستخدامها في صناعة النفط، حيث تُستخدم في معدات القياس لتحديد مواقع احتياطيات النفط ورسم خرائطها.

على مر السنين بُذلت عدة محاولات لإعادة تدوير الأيونات التي "تفوت" التصادمات. ومن أبرز هذه المحاولات في السبعينيات مشروع ميگما، الذي استخدم حلقة تخزين جسيمات فريدة لالتقاط الأيونات في مدارات دائرية وإعادتها إلى منطقة التفاعل. وأشارت الحسابات النظرية التي أُجريت خلال مراجعات التمويل إلى أن النظام سيواجه صعوبة كبيرة في التوسع لاحتواء كمية كافية من وقود الاندماج ليكون ذا جدوى كمصدر طاقة. وفي التسعينيات، اقترح نورمان روستوكر ترتيباً جديداً يستخدم تشكيلاً معكوس المجال (FRC) كنظام تخزين، ولا تزال شركة تي‌إيه‌إي تكنولوجيز تدرسه. وهناك نهج وثيق الصلة يتمثل في دمج تشكيلين معكوسين للمجال يدوران في اتجاهين متعاكسين، والتي تُدرس بنشاط بواسطة طاقة هليون. نظراً لأن جميع هذه الأساليب تحتوي على طاقات أيونية تتجاوز بكثير حاجز كولوم، فإنها غالباً ما تقترح استخدام دورات وقود بديلة مثل ¹¹B والتي يصعب جداً محاولة استخدام الأساليب التقليدية.

 تخليق العناصر

انظر أيضاً: عنصر فائق الثقل

يعد اندماج النوى المستهدفة الثقيلة جداً مع الحزم الأيونية المتسارعة الطريقة الأساسية لتخليق العناصر. في أوائل الثلاثينيات، أُستخدمت أشعة الديوترون في التجارب النووية لاكتشاف العناصر الاصطناعية الأولى، مثل التكنيشيوم، النپتونيوم، والپلوتونيوم:

$\begin{array}{ll}{}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{8}}{\mathrm{9}\mathrm{2}}_{}\mathrm{U}+{}^{\mathrm{2}}{\mathrm{1}}_{}\mathrm{H}⟶& {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{8}}{\mathrm{9}\mathrm{3}}_{}\mathrm{N}\mathrm{p}+2{\phantom{A}}_0^1\mathrm{n}\end{array}$

أُستخدمت اندماج النوى المستهدفة الثقيلة جداً مع حزم الأيونات الثقيلة لاكتشاف العناصر فائقة الثقل:

$\begin{array}{ll}{}^{\mathrm{2}\mathrm{0}\mathrm{8}}{\mathrm{8}\mathrm{2}}_{}\mathrm{P}\mathrm{b}+{}^{\mathrm{6}\mathrm{2}}{\mathrm{2}\mathrm{8}}_{}\mathrm{N}\mathrm{i}⟶& {}^{\mathrm{2}\mathrm{6}\mathrm{9}}{\mathrm{1}\mathrm{1}\mathrm{0}}_{}\mathrm{D}\mathrm{s}+{\phantom{A}}_{\phantom{0}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}0}^{\phantom{2}1}\mathrm{n}\end{array}$

$\begin{array}{ll}{}^{\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{9}}{\mathrm{9}\mathrm{8}}_{}\mathrm{C}\mathrm{f}+{}^{\mathrm{4}\mathrm{8}}{\mathrm{2}\mathrm{0}}_{}\mathrm{C}\mathrm{a}⟶& {}^{\mathrm{2}\mathrm{9}\mathrm{4}}{\mathrm{1}\mathrm{1}\mathrm{8}}_{}\mathrm{O}\mathrm{g}+3{\phantom{A}}_0^1\mathrm{n}\end{array}$

 الاندماج المحفز بالميوون

الاندماج المحفز بالميوون هو عملية اندماج تحدث في درجات الحرارة العادية. وقد درسها ستيڤن جونز بالتفصيل في أوائل الثمانينيات. لم ينجح إنتاج الطاقة الصافية من هذا التفاعل بسبب الطاقة العالية اللازمة لتكوين الميوونات، وقصر عمرها النصفي (2.2 ميكروثانية)، وارتفاع احتمالية ارتباط الميوون بجسيم ألفا الجديد، وبالتالي توقف عملية تحفيز الاندماج.

 مبادئ أخرى

توكاماك متغير التكوين (Tokamak à configuration variable)، مفاعل الاندماج البحثي، في المعهد الاتحادي متعدد التقنيات في لوزان (سويسرا).

بُحثت بعد مبادئ القصور الأخرى.

• يستخدم الاندماج المحفظ بالمادة المضادة كميات ضئيلة من المادة المضادة لإحداث انفجار اندماجي صغير. وقد دُرست هذه التقنية بشكل أساسي في سياق جعل الدفع النبضي النووي وقنابل الاندماج النووي الصافية ممكنة. إلا أنها لا تزال بعيدة عن أن تصبح مصدراً عملياً للطاقة، نظراً لتكلفة تصنيع المادة المضادة وحدها.
• أُعلن عن الاندماج الكهروحراري في أبريل 2005 من قبل فريق في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلس. استخدم العلماء بلورة كهروحرارية مُسخّنة لدرجة حرارة -34-7°س، مُدمجة مع إبرة من التنگستن لإنتاج مجال كهربائي بقوة 25 گيگا گولت/متر تقريباً لتأيين وتسريع نوى الديوتيريوم نحو هدف من ديوتيريد، الإربيوم. عند مستويات الطاقة المُقدّرة، قد يحدث تفاعل اندماج الديوتيريوم-الديوتيريوم، مما ينتج عنه الهليوم-3 و2.45 مليون إلكترون ڤولت نيوترون. على الرغم من أنه يصنع مولداً مفيداً للنيوترونات، إلا أن الجهاز ليس مخصصاً لتوليد الطاقة لأنه يتطلب طاقة أكثر بكثير مما ينتجها. رُصدت تفاعلات اندماج الديوتيريوم-التريتيوم باستخدام هدف من الإربيوم المُشعع بالتريتيوم.
• طاقة الاندماج-الانشطار النووي الهجينة (الطاقة النووية الهجينة) هي وسيلة مقترحة لتوليد الطاقة الكهربائية باستخدام مزيج من عمليات الاندماج النووي والانشطار النووي. يعود هذا المفهوم إلى الخمسينيات، وقد دافع عنه هانز بيث لفترة وجيزة خلال سبعينيات القرن نفسه، لكنه ظل غير مستكشف إلى حد كبير حتى عاد الاهتمام به عام 2009، بسبب التأخير في تحقيق الاندماج النووي الخالص.
• استكشف مشروع PACER، الذي أُجري في معمل لوس ألاموس الوطني في منتصف السبعينيات، إمكانية إنشاء نظام طاقة اندماجي يعتمد على تفجير قنابل هيدروجينية صغيرة (قنابل اندماجية) داخل تجويف تحت الأرض. يُعد هذا النظام، كمصدر للطاقة، نظام الطاقة الاندماجية الوحيد الذي أمكن إثبات فعاليته باستخدام التقنيات الحالية. مع ذلك، يتطلب هذا النظام إمداداً كبيراً ومستمراً من القنابل النووية، مما يجعل جدواه الاقتصادية موضع شك.
• الاندماج الفقاعي، والذي يُطلق عليه أيضاً "الانشطار الصوتي"، كان عبارة عن آلية مقترحة لتحقيق الاندماج عبر التجويف الصوتي والتي برزت على الساحة في أوائل ع. 2000. فشلت المحاولات اللاحقة للتكرار وعام 2008 حُكم على الباحث الرئيسي، روسي تاليارخان، بأنه مذنب بارتكاب سوء السلوك البحثي.

 القصور في الاندماج النووي الحراري

المشكلة الرئيسية في تحقيق الاندماج النووي الحراري هي كيفية قصر الپلازما الساخنة. بسبب ارتفاع درجة الحرارة، لا يمكن للپلازما أن تكون على اتصال مباشر مع أي مادة صلبة، لذلك يجب وضعها في فراغ. كما أن درجات الحرارة المرتفعة تعني ضغوطاً عالية. تميل الپلازما إلى التمدد فوراً ومن الضروري استخدام بعض القوة للعمل ضدها. يمكن أن تتخذ هذه القوة أحد الأشكال الثلاثة: الجاذبية في النجوم، القوى المغناطيسية في مفاعلات الاندماج ذات القصور المغناطيسي، أو القصور الذاتي حيث قد يحدث تفاعل الاندماج قبل أن تبدأ الپلازما في التوسع، وبالتالي فإن القصور الذاتي للپلازما يحافظ على المواد معاً.

 قصور الجاذبية

المقالة الرئيسية: تخليق نووي نجمي

تُعد الجاذبية إحدى القوى القادرة على قصر الوقود بشكل كافي لتلبية معيار لوسون. مع ذلك، فإن الكتلة المطلوبة هائلة لدرجة أن قصور الجاذبية لا يوجد إلا في النجوم - أقل النجوم كتلةً القادرة على الاندماج النووي المستدام هي الأقزام الحمراء، بينما تستطيع الأقزام البنية دمج الديوتيريوم واللثيوم إذا كانت كتلتها كافية. في النجوم الثقيلة بما يكفي، بعد استنفاد مخزون الهيدروجين في نواتها، تبدأ نواتها (أو غلاف حولها) في دمج الهليوم إلى كربون. في النجوم الأكثر كتلةً (بكتلة لا تقل عن 8-11 ضعف كتلة الشمس)، تستمر هذه العملية حتى يُنتج جزء من طاقتها عن طريق دمج العناصر الأخف لتكوين الحديد. نظراً لأن الحديد يمتلك إحدى أعلى طاقات الارتباط النووي، فإن التفاعلات التي تُنتج العناصر الأثقل تكون عموماً ماصة للحرارة. لذلك، لا تتشكل كميات كبيرة من العناصر الأثقل خلال فترات الاستقرار في تطور النجوم الضخمة، بل تتشكل في انفجارات المستعرات العظمى. كما تُشكل بعض النجوم الأخف هذه العناصر في أجزائها الخارجية على مدى فترات زمنية طويلة، عن طريق امتصاص الطاقة من الاندماج النووي في باطن النجم، وذلك بامتصاص النيوترونات المنبعثة من عملية الاندماج.

نظرياً، تمتلك جميع العناصر الأثقل من الحديد طاقة كامنة قابلة للتحرر. عند أقصى درجات ثقل العناصر، يمكن لهذه العناصر الأثقل أن تُنتج طاقة أثناء عملية انشطارها النووي، أي عند تقارب حجمها من حجم الحديد. وهكذا، يُطلق الانشطار النووي طاقةً مُخزّنة، ربما لبلايين السنين، خلال عملية التخليق النووي النجمي.

 القصور المغناطيسي

المقالة الرئيسية: اندماج القصور المغناطيسي

ستتبع الجسيمات المشحونة كهربائياً (مثل أيونات الوقود) خطوط المجال المغناطيسي (انظر مركز التوجيه). وبالتالي يمكن احتجاز الوقود الاندماجي باستخدام مجال مغناطيسي قوي. توجد مجموعة متنوعة من التشكيلات المغناطيسية، بما في ذلك الأشكال الهندسية الحلقية لأجهزة توكاماك وستلاراتور وأنظمة احتجاز المرآة المفتوحة.

 القصور الذاتي

المقالة الرئيسية: اندماج القصور الذاتي

يتمثل مبدأ القصور الثالث في تطبيق نبضة طاقة سريعة على جزء كبير من سطح حبيبة وقود الاندماج، مما يؤدي إلى "انضغاطها" وتسخينها في آنٍ واحد إلى ضغط ودرجة حرارة مرتفعين للغاية. إذا كان الوقود كثيفاً وساخناً بدرجة كافية، فسيكون معدل تفاعل الاندماج مرتفعاً بما يكفي لحرق جزء كبير من الوقود قبل أن يتبدد. ولتحقيق هذه الظروف القصوى، يجب ضغط الوقود البارد في البداية ضغطاً انفجارياً. يُستخدم الحصر بالقصور الذاتي في القنبلة الهيدروجينية، حيث يكون المحرك عبارة عن أشعة سينية ناتجة عن قنبلة انشطارية. كما يُجرَّب القصور الذاتي في الاندماج النووي "المتحكم فيه"، حيث يكون المحرك عبارة عن شعاع ليزر، أيون، أو إلكترون، أو انضغاط Z. وهناك طريقة أخرى تتمثل في استخدام مواد متفجرة تقليدية عالية الطاقة لضغط الوقود إلى ظروف الاندماج. استُخدم مرفق التفجير المدفوع بالمتفجرات UTIAS التابع لجامعة تكساس للعلوم التطبيقية لإنتاج تفجيرات نصف كروية مستقرة ومركزة لتوليد النيوترونات من تفاعلات الديوتيريوم]]-ديوتيريوم. وقد ثبت أن أبسط الطرق وأكثرها مباشرة هي استخدام خليط متكافئ من الديوتيريوم-الأكسجين تم تفجيره مسبقاً. أما الطريقة الناجحة الأخرى فكانت استخدام ضاغط ڤويتنكو مصغر، حيث دُفع غشاء مستوي بواسطة موجة الانفجار الداخلي إلى تجويف كروي صغير ثانوي يحتوي على غاز الديوتيريوم النقي عند ضغط جوي واحد.

 القصور الكهروستاتيكي

للمزيد من المعلومات: القصور الكهروستاتيكي الذاتي

هناك أيضاً أجهزة اندماج بالقصور الكهروستاتيكي الذاتي، والتي تحصر الأيونات عبر المجالات الكهروستاتيكية. أشهرها هو الفسفور. يحتوي هذا الجهاز على مهبط داخل قفص سلكي مصعدي. تطير الأيونات الموجبة نحو القفص الداخلي السالب، وتُسخن بواسطة المجال الكهربائي في هذه العملية. إذا فاتهم القفص الداخلي فيمكنهم الاصطدام والاندماج. ومع ذلك، فإن معظم الأيونات تصطدم بالمهبط، مما يؤدي إلى خسائر توصيل عالية. كما أن معدلات الاندماج في أجهزة الاندماج النووي منخفضة للغاية بسبب التأثيرات الفيزيائية المتنافسة، مثل فقدان الطاقة على شكل إشعاع ضوئي. أُقترحت تصميمات لتجنب المشاكل المرتبطة بالقفص، وذلك من خلال توليد المجال باستخدام سحابة غير محايدة. وتشمل هذه التصميمات جهاز تذبذب الپلازما، مصيدة پننيگ والپولي‌وِل. لا تزال هذه التكنولوجيا في مراحلها الأولى نسبياً، ولا تزال هناك العديد من التساؤلات العلمية والهندسية.

بدءاً من عام 1999، قام العديد من الهواة ببناء مفاعلات اندماج نووي منزلية باستخدام أجهزة الاندماج النووي. تشمل أجهزة اللجنة الكهروتقنية الدولية الأخرى ما يلي: الپولي‌وِل، الميكس پوپس ومفاهيم الرخام.

 التفاعلات الهامة

 سلاسل التفاعلات النجمية

عند درجات الحرارة والكثافة في النوى النجمية، تكون معدلات تفاعلات الاندماج بطيئة بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، عند درجة حرارة نواة الشمس (T ≈ 15 MK) والكثافة (160 جم/سم³)، يبلغ معدل إطلاق الطاقة 276 ميكروواط/سم³ فقط - أي حوالي ربع المعدل الحجمي الذي يولد به جسم الإنسان أثناء الراحة الحرارة.

وبالتالي، فإن إعادة إنتاج الظروف الأساسية للنجوم في معمل لإنتاج طاقة الاندماج النووي أمر غير عملي على الإطلاق. ونظراً لأن معدلات التفاعل النووي تعتمد على الكثافة ودرجة الحرارة أيضاً، ولأن معظم مخططات الاندماج النووي تعمل بكثافات منخفضة نسبياً، فإن هذه الطرق تعتمد بشدة على درجات حرارة أعلى. يؤدي معدل الاندماج كدالة لدرجة الحرارة (exp(−E/kT)) إلى الحاجة إلى تحقيق درجات حرارة في المفاعلات الأرضية أعلى بنحو 10-100 مرة من تلك الموجودة في داخل النجوم: T ≈ (0.1–1.0)×10⁹ K.

 المعايير والمرشحون للتفاعلات الأرضية

في الاندماج الاصطناعي، لا يقتصر الوقود الأساسي على الپروتونات، ويمكن استخدام درجات حرارة أعلى، لذا تُختار التفاعلات ذات المقاطع العرضية الأكبر. ومن المخاوف الأخرى إنتاج النيوترونات، التي تُنشّط بنية المفاعل إشعاعياً، لكنها تتميز أيضاً بإمكانية استخلاص طاقة الاندماج بشكل كامل وتوليد التريتيوم. أما التفاعلات التي لا تُطلق نيوترونات فتُسمى بالغير النيوترونية.

لكي يكون تفاعل الاندماج مصدراً مفيداً للطاقة، يجب أن يستوفي عدة معايير، وهي:

أن يكون طارداً للحرارة

هذا يحد من المتفاعلات إلى جانب Z المنخفض (عدد الپروتونات) من منحنى طاقة الترابط النووي. كما يجعل الهليوم 4He الناتج الأكثر يوعاً نظراً لارتباطه القوي للغاية، على الرغم من ظهور 3He و 3H أيضاً.

تتضمن نوى ذات رقم ذري ​​منخفض (Z)

وذلك لأن التنافر الكهروستاتيكي الذي يجب التغلب عليه قبل أن تقترب النوى بما يكفي للاندماج (حاجز كولوم) يرتبط ارتباطاً مباشراً بعدد الپروتونات التي تحتويها - رقمها الذري.

وجود متفاعلين

عند أي شيء أقل من الكثافة النجمية، يكون الاصطدام بين ثلاثة أجرام غير محتمل للغاية. في الاحتجاز بالقصور الذاتي، يتم تجاوز كل من الكثافة النجمية ودرجات الحرارة للتعويض عن أوجه القصور في المعلمة الثالثة لمعيار لوسون، وهو وقت الحبس القصير جداً لـ ICF.

؛ وجود منتجين أو أكثر: يسمح هذا بالحفاظ المتزامن على الطاقة والزخم دون الاعتماد على القوة الكهرومغناطيسية.

الحفاظ على كل من الپروتونات والنيوترونات

المقاطع العرضية للتفاعل الضعيف صغيرة للغاية.

قلة من التفاعلات تستوفي هذه المعايير. فيما يلي التفاعلات ذات المقاطع العرضية الأكبر:

(1)

2 1D

+

3 1T

→

4 2He

(

3.561 MeV

)

+

n0

(

14.028 MeV

)

(2i)

2 1D

+

2 1D

→

3 1T

(

1.01 MeV

)

+

p+

(

3.02 MeV

)

50%

(2ii)

→

3 2He

(

0.82 MeV

)

+

n0

(

2.45 MeV

)

50%

(3)

2 1D

+

3 2He

→

4 2He

(

3.6 MeV

)

+

p+

(

14.7 MeV

)

(4)

3 1T

+

3 1T

→

4 2He

+

2 n0

+

11.3 MeV

(5)

3 2He

+

3 2He

→

4 2He

+

2 p+

+

12.9 MeV

(6i)

3 2He

+

3 1T

→

4 2He

+

p+

+

n0

+

12.1 MeV

57%

(6ii)

→

4 2He

(

4.8 MeV

)

+

2 1D

(

9.5 MeV

)

43%

(7i)

2 1D

+

6 3Li

→

2 4 2He

+

22.4 MeV

(7ii)

→

3 2He

+

4 2He

+

n0

+

2.56 MeV

(7iii)

→

7 3Li

+

p+

+

5.0 MeV

(7iv)

→

7 4Be

+

n0

+

3.4 MeV

(8)

p+

+

6 3Li

→

4 2He

(

1.7 MeV

)

+

3 2He

(

2.3 MeV

)

(9)

3 2He

+

6 3Li

→

2 4 2He

+

p+

+

16.9 MeV

(10)

p+

+

11 5B

→

3 4 2He

+

8.7 MeV

تخليق نووي

Stellar nucleosynthesis Big Bang nucleosynthesis Supernova nucleosynthesis Cosmic ray spallation

مواضيع متعلقة

فيزياء فلكية اندماج نووي R-process S-process انشطار نووي

تعديل

في التفاعلات التي ينتج عنها ناتجان، تتوزع الطاقة بينهما بنسبة عكسية لكتلتيهما، كما هو موضح. أما في معظم التفاعلات التي ينتج عنها ثلاثة نواتج، فيختلف توزيع الطاقة. وبالنسبة للتفاعلات التي يمكن أن ينتج عنها أكثر من مجموعة واحدة من النواتج، تُعطى نسب التفرع.

يمكن القضاء على بعض مرشحي التفاعل مرة واحدة. تفاعل D–⁶Li ليس له أي ميزة مقارنة بتفاعل p⁺–11
5B لأنه صعب الاحتراق تقريباً لكنه ينتج عدداً أكبر بكثير من النيوترونات من خلال تفاعلات جانبية 2
1D–2
1D. يوجد أيضاً تفاعل p⁺–7
3Li، لكن المقطع العرضي منخفض جداً، باستثناء ربما عندما يكون T_i > 1 MeV، لكن عند درجات الحرارة المرتفعة هذه، يصبح تفاعل إنتاج النيوترونات المباشر الماص للحرارة هام جداً أيضاً. وأخيراً هناك كذلك تفاعل p⁺–9
4Be، وهو ليس من الصعب حرقه فحسب، بل يمكنه حث 9
4Be بسهولة على الانقسام إلى جسيمين ألفا ونيوترون.

بالإضافة إلى تفاعلات الاندماج، فإن التفاعلات التالية مع النيوترونات مهمة من أجل "توليد" التريتيوم في قنابل الاندماج "الجافة" وبعض مفاعلات الاندماج المقترحة:

n0	+	6 3Li	→	3 1T	+	4 2He + 4.784 MeV
n0	+	7 3Li	→	3 1T	+	4 2He + n0 − 2.467 MeV

كانت المعادلة الأخيرة من المعادلتين غير معروفة عندما أجرت الولايات المتحدة اختبار قنبلة الاندماج قلعة براڤو عام 1954. وباعتبارها ثاني قنبلة اندماج تُختبر على الإطلاق (والأولى التي تستخدم اللثيوم)، فقد أدرك مصممو قنبلة قلعة براڤو "الروبيان" فائدة ⁶Li في إنتاج التريتيوم، لكنهم فشلوا في إدراك أن انشطار ⁷Li من شأنه أن يزيد بشكل كبير من قوة القنبلة. بينما يمتلك اللثيوم-7 مقطعاً عرضياً صغيراً للنيوترونات عند طاقات منخفضة، إلا أنه يمتلك مقطعاً عرضياً أكبر عند طاقات أعلى من 5 ميگا إلكترون ڤولت. كان إنتاج 15 مليون طن أكبر بنسبة 150% من المتوقع البالغ 6 مليون طن وتسبب في تعرض غير متوقع للتساقط.

لتقييم جدوى هذه التفاعلات، بالإضافة إلى المتفاعلات والنواتج والطاقة المنبعثة، يلزم معرفة بعض المعلومات حول المقطع العرضي النووي. لكل جهاز اندماج حد أقصى لضغط الپلازما الذي يمكنه تحمله، ويعمل الجهاز الاقتصادي دائمًا بالقرب من هذا الحد الأقصى. عند هذا الضغط، يُحصل على أكبر ناتج اندماج عندما تُختار درجة الحرارة بحيث تكون النسبة ⟨σv⟩/T² في أعلى قيمة لها. هذه هي أيضاً درجة الحرارة التي تكون عندها قيمة حاصل الضرب الثلاثي nTτ المطلوبة للاشتعال في أدنى قيمة لها، لأن هذه القيمة المطلوبة تتناسب عكسياً مع ⟨σv⟩/T² (انظر معيار لوسون). ("تُشعل" الپلازما إذا أنتجت تفاعلات الاندماج طاقة كافية للحفاظ على درجة الحرارة دون تسخين خارجي.) تُعطى درجة الحرارة المثلى هذه وقيمة ⟨σv⟩/T² عند درجة الحرارة تلك لبعض هذه التفاعلات في الجدول التالي.

الوقود	T [keV]	⟨σv⟩/T2 [m3/s/keV2]
2 1D–3 1T	13.6	1.24×10−24
2 1D–2 1D	15	1.28×10−26
2 1D–3 2He	58	2.24×10−26
p+–6 3Li	66	1.46×10−27
p+–11 5B	123	3.01×10−27

لاحظ أن العديد من التفاعلات تتشكل على هيئة سلاسل. على سبيل المثال، ينتج مفاعل يعمل بوقود التريتيوم والهليوم-3 بعض الديوتيريوم، والذي يمكن استخدامه لاحقاً في تفاعل الديوتيريوم مع الهليوم-3 إذا كانت الطاقات مناسبة. ومن الأفكار المبتكرة دمج التفاعلين (8) و(9). إذ يمكن للهليوم-3 الناتج من التفاعل (8) أن يتفاعل مع اللثيوم-6 في التفاعل (9) قبل أن يصل إلى حالة التوازن الحراري الكامل. ينتج عن ذلك پروتون ذو طاقة عالية، والذي بدوره يخضع للتفاعل (8) قبل أن يصل إلى حالة التوازن الحراري. يُظهر التحليل المفصل أن هذه الفكرة لن تنجح بشكل جيد، لكنه مثال جيد على حالة لا يكون فيها الافتراض المعتاد لپلازما ماكسويل مناسباً.

 توافر وقود الاندماج النووي

انظر أيضاً: توافر العناصر الكيميائية, توافر العناصر في القشرة الأرضية, توافر العناصر (صفحة بيانات), اندماج نووي غير نيوتروني, دورة الكربون-نيتروجين, and اندماج بارد

نظير وقود الانصهار النووي	عمر النصف	التوافر
1 1H	مستقر	99.98%
2 1D	مستقر	0.02%
3 1T	12.32(2) y	trace
3 2He	مستقر	0.0002%
4 2He	مستقر	99.9998%
6 3Li	مستقر	7.59%
7 3Li	مستقر	92.41%
11 5B	مستقر	80%
12 6C	مستقر	98.9%
13 6C	مستقر	1.1%
13 7N	9.965(4) min	syn
14 7N	مستقر	99.6%
15 7N	مستقر	0.4%
14 8O	70.621(11) s	syn
15 8O	122.266(43) s	syn
16 8O	مستقر	99.76%
17 8O	مستقر	0.04%
18 8O	مستقر	0.20%
17 9F	64.370(27) s	syn
18 9F	109.734(8) min	trace
19 9F	مستقر	100%
18 10Ne	1664.20(47) ms	trace
19 10Ne	17.2569(19) s	trace

 النيوترونية، ومتطلبات القصور، وكثافة الطاقة

يمكن لأي من التفاعلات المذكورة أعلاه أن تكون أساساً لإنتاج قوة اندماج من حيث المبدأ. بالإضافة إلى درجة الحرارة والمقطع العرضي الذي تمت مناقشته أعلاه، يجب أن نأخذ في الاعتبار الطاقة الإجمالية لنواتج الاندماج E_fus وطاقة نواتج الاندماج المشحونة E_ch، والرقم الذري Z للمتفاعل غير الهيدروجيني.

مع ذلك، ينطوي تحديد تفاعل 2
1D–2
1D على بعض الصعوبات. بدايةً، يجب حساب متوسط ​​الفرعين (2i) و(2ii). والأكثر صعوبة هو تحديد كيفية معالجة نواتج 3
1T and 3
2He. يحترق 3
1T بكفاءة عالية في پلازما 3
1T لدرجة أنه يكاد يكون من المستحيل استخلاصه منها. يُحسَّن تفاعل 2
1D–3
2He عند درجة حرارة أعلى بكثير، لذا قد يكون معدل الاحتراق عند درجة الحرارة المثلى لتفاعل 2
1D–2
1D منخفضاً. لذلك، يبدو من المعقول افتراض أن 3
1T وليس 3
2He يحترق ويضيف طاقته إلى التفاعل الكلي، مما يعني أن التفاعل الكلي سيكون مجموع (2i) و(2ii) و(1):

5 2
1D → 4
2He + 2 n⁰ + 3
2He + p⁺, E_fus = 4.03 + 17.6 + 3.27 = 24.9 MeV, E_ch = 4.03 + 3.5 + 0.82 = 8.35 MeV.

لحساب قدرة المفاعل (حيث يُحدد معدل التفاعل بواسطة خطوة D–D)، نحسب طاقة اندماج 2
1D–2
1D "لكل تفاعل D–D" على النحو التالي: E_fus = (4.03 MeV + 17.6 MeV) × 50% + (3.27 MeV) × 50% = 12.5 MeV والطاقة في الجسيمات المشحونة على النحو التالي: E_ch = (4.03 MeV + 3.5 MeV) × 50% + (0.82 MeV) × 50% = 4.2 MeV. (ملاحظة: إذا تفاعل أيون التريتيوم مع الديوتريوم بينما لا يزال يمتلك طاقة حركية كبيرة، فقد تختلف الطاقة الحركية للهليوم-4 الناتج اختلافًا كبيرًا عن 3.5 MeV. لذا فإن هذا الحساب للطاقة في الجسيمات المشحونة هو مجرد تقريب للمتوسط.) كمية الطاقة لكل ديوترون مستهلك هي 2/5 من هذا، أو 5.0 MeV (طاقة محددة تبلغ حوالي 225 مليون ميگا جول/كجم من الديوتيريوم).

ومن الجوانب الفريدة الأخرى لتفاعل 2
1D–2
1D أنه يوجد متفاعل واحد فقط، والذي يجب أخذه في الاعتبار عند حساب معدل التفاعل.

بهذا الاختيار، نقوم بجدولة متغيرات أهم التفاعلات:

الوقود	Z	Efus [MeV]	Ech [MeV]	neutronicity
2 1D–3 1T	1	17.6	3.5	0.80
2 1D–2 1D	1	12.5	4.2	0.66
2 1D–3 2He	2	18.3	18.3	≈0.05
p+–11 5B	5	8.7	8.7	≈0.001

العمود الأخير هو نيوترونية التفاعل، وهي جزء من طاقة الاندماج المنبعثة على شكل نيوترونات. وهذا مؤشر مهم لحجم المشاكل المرتبطة بالنيوترونات مثل الضرر الإشعاعي، والدرع الحيوي، والتعامل عن بعد، والسلامة. بالنسبة للتفاعلين الأولين يُحسب كالتالي: (E_fus − E_ch)/E_fus. بالنسبة للتفاعلين الأخيرين، حيث يعطي هذا الحساب صفر، فإن القيم المذكورة هي تقديرات تقريبية تعتمد على التفاعلات الجانبية التي تنتج النيوترونات في الپلازما في حالة توازن حراري.

بالطبع، يجب خلط المواد المتفاعلة بنسب مثالية. يتحقق ذلك عندما يُمثل كل أيون متفاعل مع إلكتروناته المرتبطة به نصف الضغط. بافتراض ثبات الضغط الكلي، فإن كثافة جسيمات الأيون غير الهيدروجيني أقل من كثافة جسيمات الأيون الهيدروجيني بمعامل 2/(Z + 1). لذا، ينخفض ​​معدل هذه التفاعلات بنفس المعامل، بالإضافة إلى أي اختلافات في قيم ⟨σv⟩/T². من جهة أخرى، ولأن تفاعل 2
1D–2
1D يحتوي على متفاعل واحد فقط، فإن معدله يكون ضعف معدله عند تقسيم الوقود بين نوعين هيدروجينيين مختلفين، مما يُؤدي إلى تفاعل أكثر كفاءة.

وبالتالي، توجد "انتقاص" مقداره 2/(Z + 1) للوقود غير الهيدروجيني، ناتجة عن حاجته إلى عدد أكبر من الإلكترونات، التي تكتسب ضغطاً دون المشاركة في تفاعل الاندماج. (عادةً ما يُفترض أن تكون درجة حرارة الإلكترون مساوية تقريباً لدرجة حرارة الأيون. مع ذلك، يناقش بعض الباحثين إمكانية الحفاظ على الإلكترونات أبرد بكثير من الأيونات. في هذه الحالة، المعروفة باسم "نمط الأيونات الساخنة"، لا ينطبق "الانتقاص"). في الوقت نفسه، توجد "إضافة" مقدارها 2 للديوتيريوم، لأن كل أيون يمكنه التفاعل مع أي من الأيونات الأخرى، وليس مع جزء منها فقط.

يمكننا الآن مقارنة هذه التفاعلات في الجدول التالي:

الوقود	⟨σv⟩/T2	الانتقاص/الإضافة	inverse reactivity	معيار لوسون	كثقافة الطاقة [W/m3/kPa2]	النسبة العكسية لكثافة القدرة
2 1D–3 1T	1.24×10−24	1	1	1	34	1
2 1D–2 1D	1.28×10−26	2	48	30	0.5	68
2 1D–3 2He	2.24×10−26	2/3	83	16	0.43	80
p+–6 3Li	1.46×10−27	1/2	1700		0.005	6800
p+–11 5B	3.01×10−27	1/3	1240	500	0.014	2500

تُؤخذ القيمة القصوى لـ ⟨σv⟩/T² من جدول سابق. عامل "الجزاء/المكافأة" هو العامل المتعلق بمتفاعل غير هيدروجيني أو تفاعل أحادي النوع. تُحسب القيم في عمود "التفاعلية العكسية" بقسمة 1.24×10⁻²⁴ على حاصل ضرب العمودين الثاني والثالث. يشير هذا العامل إلى مقدار تباطؤ التفاعلات الأخرى مقارنةً بتفاعل 2
1D–3
1T في ظل ظروف مماثلة. يُرجّح عمود "معيار لوسون" هذه النتائج بمعامل E_ch ، ويُشير إلى مدى صعوبة تحقيق الاشتعال في هذه التفاعلات، مقارنةً بصعوبة تفاعل 2
1D–3
1T. أما العمود قبل الأخير، والمُعنون "كثافة الطاقة"، فيُرجّح التفاعلية العملية بمعامل E_fus. ويُبيّن العمود الأخير مدى انخفاض كثافة طاقة الاندماج في التفاعلات الأخرى مقارنةً بتفاعل 2
1D–3
1T، ويمكن اعتباره مقياساً للجدوى الاقتصادية.

 خسائر أشعة الكبح في الپلازما شبه المحايدة والمتماثلة للخواص

لن يحدث اندماج الأيونات في العديد من الأنظمة بشكل منفرد، بل ستختلط مع الإلكترونات التي تعمل مجتمعةً على معادلة الشحنة الكهربائية الكلية للأيونات وتشكيل الپلازما. عادةً ما تكون درجة حرارة الإلكترونات مساوية أو أعلى من درجة حرارة الأيونات، لذا ستصطدم بها وتُصدر إشعاعاً سينياً بطاقة 10-30 كيلو إلكترون ڤولت، وهي عملية تُعرف بأشعة الكبح.

بسبب الحجم الهائل للشمس والنجوم، لن تتمكن الأشعة السينية الناتجة عن هذه العملية من التسرب، بل ستُعيد طاقتها إلى الپلازما. يُقال إنها معتمة للأشعة السينية. لكن أي مفاعل اندماج أرضي سيكون معتماً للأشعة السينية ضمن هذا النطاق الطاقي. يصعب عكس الأشعة السينية، لكنها تُمتص بفعالية (وتتحول إلى حرارة) في طبقة من الصلب المقاوم للصدأ لا يتجاوز سمكها بضعة ملليمترات (وهي جزء من درع المفاعل). هذا يعني أن أشعة الكبح تنقل الطاقة خارج الپلازما، مما يُبردها.

تُعدّ نسبة طاقة الاندماج المُنتَجة إلى إشعاع الأشعة السينية المفقود عبر الجدران مؤشراً هاماً للأداء. وعادةً ما تصل هذه النسبة إلى أقصى قيمة لها عند درجة حرارة أعلى بكثير من تلك التي تُحقق أقصى كثافة للطاقة (انظر القسم الفرعي السابق). يُبيّن الجدول التالي تقديرات درجة الحرارة المُثلى ونسبة الطاقة عند تلك الدرجة لعدة تفاعلات:

الوقود	Ti [keV]	Pfusion/PBremsstrahlung
2 1D–3 1T	50	140
2 1D–2 1D	500	2.9
2 1D–3 2He	100	5.3
3 2He–3 2He	1000	0.72
p+–6 3Li	800	0.21
p+–11 5B	300	0.57

من المرجح أن تكون النسب الفعلية للاندماج إلى طاقة أشعة الكبح أقل بكثير لعدة أسباب. أولاً، تفترض الحسابات أن طاقة نواتج الاندماج تنتقل بالكامل إلى أيونات الوقود، التي تفقد بعد ذلك طاقتها لصالح الإلكترونات عن طريق الاصطدامات، والتي بدورها تفقد الطاقة بواسطة أشعة الكبح. ومع ذلك، نظراً لأن نواتج الاندماج تتحرك بشكل أسرع بكثير من أيونات الوقود، فإنها ستتخلى عن جزء كبير من طاقتها مباشرة إلى الإلكترونات. ثانياً، يُفترض أن الأيونات الموجودة في الپلازما هي أيونات وقود بحتة. ومن الناحية العملية، ستكون هناك نسبة كبيرة من أيونات الشوائب، مما سيؤدي بعد ذلك إلى خفض النسبة. على وجه الخصوص، "يجب" أن تظل نواتج الاندماج نفسها في الپلازما حتى تتخلى عن طاقتها، و"سوف" تبقى لبعض الوقت بعد ذلك في أي مخطط احتجاز مقترح. وأخيراً، أُهملت جميع قنوات فقدان الطاقة باستثناء قنوات أشعة الكبح. ويرتبط العاملان الأخيران. على أسس نظرية وتجريبية، يبدو أن احتجاز الجسيمات والطاقة مرتبطان ارتباطاً وثيقاً. وفي مخطط القصر الذي يقوم بعمل جيد في الحفاظ على الطاقة، ستتراكم نواتج الاندماج. إذا قُذفت نواتج الاندماج بكفاءة، فسيكون قصور الطاقة ضعيفاً أيضاً.

تكون درجات الحرارة التي تزيد من قدرة الاندماج مقارنةً بإشعاع الكبح أعلى في جميع الحالات من درجة الحرارة التي تزيد من كثافة القدرة وتقلل من القيمة المطلوبة لنواتج الاندماج الثلاثية. لن يُغير هذا كثيراً من نقطة التشغيل المثلى للـ 2
1D–3
1T نظراً لانخفاض نسبة أشعة الكبح، لكنه سيدفع أنواع الوقود الأخرى إلى أنظمة تكون فيها كثافة القدرة مقارنةً بـ 2
1D–3
1T أقل، ويصبح تحقيق الحصر المطلوب أكثر صعوبة. بالنسبة لـ 2
1D–2
1D، ستُمثل خسائر أشعة الكبح مشكلة خطيرة، وربما عائقاً كبيراً. أما بالنسبة لـ 3
2He–3
2He، p⁺–6
3Li و p⁺–11
5B، فيبدو أن خسائر أشعة الكبح تجعل من المستحيل إنشاء مفاعل اندماجي يستخدم هذه الأنواع من الوقود مع پلازما شبه متعادلة ومتماثلة الخواص. وقد تم النظر في بعض الحلول لهذه المعضلة، لكنها رُفضت . لا ينطبق هذا القيد على الپلازما غير المحايدة وغير متماثلة الخواص؛ ومع ذلك، فإن هذه الپلازما لها تحدياتها الخاصة التي يجب التعامل معها.

 الوصف الرياضي للمقطع العرضي

 الاندماج النووي في الفيزياء الكلاسيكية

في الصورة الكلاسيكية، يمكن فهم النوى على أنها كرات صلبة تتنافر من خلال قوة كولوم لكنها تندمج بمجرد اقتراب الكرتين بدرجة كافية للتلامس. بتقدير نصف قطر نواة الذرة بحوالي فمتومتر واحد، فإن الطاقة اللازمة لاندماج ذرتي هيدروجين هي:

$E_{\mathrm{t}\mathrm{h}\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{s}\mathrm{h}}=\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}\frac{Z_1{Z}_2}{r}\stackrel{\text{2 protons}}{\to }\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}\frac{e^2}{1\mathrm{f}\mathrm{m}}\approx 1.4\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}$

هذا يعني أنه بالنسبة لنواة الشمس، التي تخضع لتوزيع بولتزمان عند درجة حرارة تقارب 1.4 كيلو إلكترون ڤولت، فإن احتمال وصول الهيدروجين إلى عتبة الاندماج هو 10⁻²⁹⁰، أي أن الاندماج لن يحدث أبداً. مع ذلك، يحدث الاندماج في الشمس بفعل ميكانيكا الكم.

 تحديد متغيرات المقطع العرضي

تزداد احتمالية حدوث الاندماج بشكل كبير مقارنةً بالصورة الكلاسيكية، وذلك بفضل تداخل نصف القطر الفعال مع الطول الموجي لدي برولي، بالإضافة إلى ظاهرة النفق الكمومي عبر حاجز الجهد. ولتحديد معدل تفاعلات الاندماج، تُعدّ قيمة المقطع العرضي هي الأهم، إذ تصف احتمالية اندماج الجسيمات من خلال تحديد مساحة تفاعل مميزة. غالبًا ما يُقسّم تقدير مساحة المقطع العرضي للاندماج إلى ثلاثة أجزاء:

$\sigma \approx {\sigma }_{\text{geometry}}\times T\times R,$

حيث ${\sigma }_{\text{geometry}}$ هو المقطع العرضي الهندسي، T هو حاجز الشفافية، و R هي خصائص التفاعل.

${\sigma }_{\text{geometry}}$ هي رتبة مربع الطول الموجي لدي برولي ${\sigma }_{\text{geometry}}\approx {\lambda }^2=(\frac{\hslash }{m_{\text{r}}v}{)}^2\propto \frac{1}{ϵ}$ حيث $m_{\text{r}}$ هي الكتلة المختزلة للنظام و $ϵ$ هو مركز كتلة النظام.

يمكن تقريب T من خلال شفافية گاموڤ، التي تتبع المعادلة التالية: $T\approx e^{-\sqrt{{ϵ}_G/ϵ}}$ حيث ${ϵ}_G=(\pi \alpha Z_1{Z}_2{)}^2\times 2m_{\text{r}}{c}^2$ هو عامل گاموڤ وينتج عن تقدير احتمالية النفق الكمومي عبر حاجز الجهد. α هو ثابت البنية الدقيقة، 1/137.036.

يحتوي R على جميع الخصائص الفيزيائية النووية للتفاعل المحدد، ويأخذ قيماً مختلفة تماماً اعتماداً على طبيعة التفاعل. ومع ذلك، بالنسبة لمعظم التفاعلات، فإن تباين $R(ϵ)$ يكون صغيراً مقارنة بالتغير الناتج عن عامل گاموڤ، وبالتالي تُقرب بواسطة دالة تسمى عامل0S الفيزيائي الفلكي، $S(ϵ)$، والتي تختلف بشكل ضئيل في الطاقة. وبوضع هذه التبعيات معاً، فإن التقريب التقريبي للمقطع العرضي للاندماج كدالة للطاقة يأخذ الشكل التالي:

$\sigma (ϵ)\approx \frac{S(ϵ)}{ϵ}{e}^{-\sqrt{{ϵ}_G/ϵ}}$

يمكن اشتقاق صيغ أكثر تفصيلاً للمقطع العرضي من خلال النماذج القائمة على الفيزياء النووية ونظرية المصفوفة-R.

 صيغ المقاطع العرضية للانصهار

تُعطي معادلات فيزياء الپلازما الخاصة بمعمل الأبحاث البحرية إجمالي المقطع العرضي بالبارن كدالة للطاقة (بالكيلو إلكترون ڤولت) للجسيم الساقط تجاه الأيون المستهدف في حالة الراحة الذي يتناسب مع الصيغة التالية:

${\sigma }^{\text{NRL}}(ϵ)=\frac{A_5+((A_4-A_3ϵ{)}^2+1{)}^{-1}{A}_2}{ϵ(e^{A_1{ϵ}^{-1/2}}-1)}$ with the following coefficient values:

معاملات المقطع العرضي لصيغة NRL

	DT(1)	DD(2i)	DD(2ii)	DHe3(3)	TT(4)	THe3(6)
A1	45.95	46.097	47.88	89.27	38.39	123.1
A2	50200	372	482	25900	448	11250
A3	1.368×10−2	4.36×10−4	3.08×10−4	3.98×10−3	1.02×10−3	0
A4	1.076	1.22	1.177	1.297	2.09	0
A5	409	0	0	647	0	0

كما تُقدم معاملات بوش-هيل مقاطع عرضية محسوبة باستخدام مصفوفة R، تتوافق مع بيانات الرصد باستخدام معاملات تقريب پادي. مع كون الطاقة بوحدة keV والمقاطع العرضية بوحدة ملي بارن، يكون للعامل الشكل التالي:

$S^{\text{Bosch-Hale}}(ϵ)=\frac{A_1+ϵ(A_2+ϵ(A_3+ϵ(A_4+ϵA_5)\left)\right)}{1+ϵ(B_1+ϵ(B_2+ϵ(B_3+ϵB_4)\left)\right)}$, with the coefficient values:

معاملات بوش-هيل للمقطع العرضي للاندماج

	DT(1)	DD(2ii)	DHe3(3)	THe4
${ϵ}_G$	31.3970	68.7508	31.3970	34.3827
A1	5.5576×104	5.7501×106	5.3701×104	6.927×104
A2	2.1054×102	2.5226×103	3.3027×102	7.454×108
A3	−3.2638×10−2	4.5566×101	−1.2706×10−1	2.050×106
A4	1.4987×10−6	0	2.9327×10−5	5.2002×104
A5	1.8181×10−10	0	−2.5151×10−9	0
B1	0	−3.1995×10−3	0	6.38×101
B2	0	−8.5530×10−6	0	−9.95×10−1
B3	0	5.9014×10−8	0	6.981×10−5
B4	0	0	0	1.728×10−4
نطاق الطاقة القابل للتطبيق [keV]	0.5–5000	0.3–900	0.5–4900	0.5–550
$(\mathrm{\Delta }S{)}_{\text{max}}\%$	2.0	2.2	2.5	1.9

where ${\sigma }^{\text{Bosch-Hale}}(ϵ)=\frac{S^{\text{Bosch-Hale}}(ϵ)}{ϵ\exp ({ϵ}_G/\sqrt{ϵ})}$

 المقاطع العرضية النووية المتوسطة وفقاً لماكسويل

في أنظمة الاندماج النووي التي تكون في حالة توازن حراري، تتوزع الجسيمات وفقأ لتوزيع ماكسويل-بولتزمان، أي أن للجسيمات نطاقاً من الطاقات يتمركز حول درجة حرارة اپبلازما. وقد تم نمذجة الشمس والپلازما المحصورة مغناطيسيًا وأنظمة الاندماج بالقصور الذاتي بدقة لتكون في حالة توازن حراري. في هذه الحالات، تكون القيمة المهمة هي مقطع التفاعل الاندماجي المتوسط ​​عبر توزيع ماكسويل-بولتزمان. ويُدرج دليل معادلات فيزياء الپلازما التابع لمعمل الأبحاث البحرية مقاطع التفاعل الاندماجي المتوسطة وفقاً لتوزيع ماكسويل في $\mathrm{c}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}/\mathrm{s}$.

متوسط ​​معدلات تفاعل الاندماج NRL وفقاً لتوزيعات ماكسويل

درجة الحرارة [keV]	DT(1)	DD(2ii)	DHe3(3)	TT(4)	THe3(6)
1	5.5×10−21	1.5×10−22	1.0×10−26	3.3×10−22	1.0×10−28
2	2.6×10−19	5.4×10−21	1.4×10−23	7.1×10−21	1.0×10−25
5	1.3×10−17	1.8×10−19	6.7×10−21	1.4×10−19	2.1×10−22
10	1.1×10−16	1.2×10−18	2.3×10−19	7.2×10−19	1.2×10−20
20	4.2×10−16	5.2×10−18	3.8×10−18	2.5×10−18	2.6×10−19
50	8.7×10−16	2.1×10−17	5.4×10−17	8.7×10−18	5.3×10−18
100	8.5×10−16	4.5×10−17	1.6×10−16	1.9×10−17	2.7×10−17
200	6.3×10−16	8.8×10−17	2.4×10−16	4.2×10−17	9.2×10−17
500	3.7×10−16	1.8×10−16	2.3×10−16	8.4×10−17	2.9×10−16
1000	2.7×10−16	2.2×10−16	1.8×10−16	8.0×10−17	5.2×10−16

بالنسبة للطاقات $T\le 25\text{ keV}$، يمكن تمثيل البيانات على النحو التالي:

$(\overline{\sigma v}{)}_{DD}=2.33\times 10^{-14}\cdot T^{-2/3}\cdot e^{-18.76T^{-1/3}}{\mathrm{c}\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}/\mathrm{s}$

$(\overline{\sigma v}{)}_{DT}=3.68\times 10^{-12}\cdot T^{-2/3}\cdot e^{-19.94T^{-1/3}}{\mathrm{c}\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}/\mathrm{s}$

حيث T بوحدة keV.

 التطبيقات

 توليد الكهرباء

مراحل التجارب الصينية لتوليد الكهرباء من الاندماج النووي، والتي بدأت من عام 2023 حتى التوليد المفترض في 2030.

في يوليو 2026 أعلنت الصين عزمها توليد أول كهرباء من الاندماج النووي عام 2023 - بعد أن اجتاز مغناطيسين حلقيين يزن كل منهما 582 طناً، وهما أكبر مغناطيسات فائقة التوصيل تم بناؤها على الإطلاق لجهاز اندماج، اختبارات الحمل الكامل في يوليو 2026. قبل هذا التاريخ يوجد مشروعان لتوليد الطاقة الكهربائية من الاندماج النووي: الأول عام 2003، مفاعل توكاماك في خفي، حامل الرقم القياسي العالمي للحفاظ على پلازما بدرجة حرارة 100 مليون درجة لمدة 1066 ثانية، والثاني عام 2019، مفاعل توكاماك HL-3 في چنگدو، الذي دفع النوى الذرية إلى 117 مليون درجة مئوية- أي ما يقرب من ثمانية أضعاف درجة حرارة لب الشمس. يُعرف الجهاز الذي ينتمي إليه هذان المغناطيسيان العملاقان باسم BEST، وهو جهاز توكاماك تجريبي فائق التوصيل يعمل بالپلازما المحترقة، ويجري بناؤه حالياً في مدينة خفي. يُعد هذا الجهاز صغير الحجم وعالي المجال المغناطيسي، وقد تم تركيب قاعدته في أكتوبر 2025. اجتازت مغناطيساته العملاقة اختبارات التحميل الكامل، ومن المقرر الانتهاء من بنائه بنهاية عام 2027. مهمة BEST هي المهمة التي لم ينجزها أي جهاز اندماج نووي على وجه الأرض حتى الآن.

تجربة "الشمس الاصطناعية" لإنتاج الطاقة، التي أجرتها الصين عام 2023.

عرضٌ عملي لتوليد الطاقة الاندماجية. الحصول على طاقة من الپلازما المحترقة تفوق الطاقة المُدخلة. إدارة دورة وقود التريتيوم في الوقت الفعلي. وإنتاج أول كهرباء مُولّدة بالاندماج في الصين. وقد أصبح الاندماج النووي الآن سياسة رسمية للدولة. أُدرج الاندماج النووي القابل للتحكم ضمن المشاريع الرئيسية للخطة الخمسية الخامسة عشرة للصين، والتي تغطي الفترة 2026-2030.

تنص خارطة الطريق التي وضعها كبير العلماء في المؤسسة الوطنية النووية الصينية على إجراء أول تجربة لإشعال الاندماج بحلول عام 2027 تقريباً. والقدرة على التصميم الكامل لمفاعل اختبار هندسي بحلول عام 2030 تقريبًاً. ويُبنى هذا المفاعل حوالي عام 2035. ومفاعل تجريبي بحلول عام 2045. وتغذية الكهرباء الاندماجية لشبكة الصين بحلول منتصف القرن.

التوصيل الفائق المتقدم التجريبي توكاماك EAST هو مشروع اندماج نووي ضخم يضم 35 دولة، يقع في جنوب فرنسا. ويجري تصنيع مكوناته الرئيسية. يعمل كل من EAST وHL3 كمنصات اختبار فيزيائية لمشروع المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي ITER الذي سيُجرى بكامل طاقته. يكمن التحدي الحقيقي في تحقيق صافي طاقة، يجب أن يُولّد المفاعل طاقة من تفاعل الاندماج أكبر من طاقة التسخين الخارجية المُدخلة إلى الپلازما. لم يُنتج أي مفاعل، لا في الصين ولا في أي مكان آخر، صافي طاقة، ناهيك عن صافي كهرباء.

حققت مفاعلات أخرى، مثل منشأة الإشعال الوطنية في الولايات المتحدة، طاقة صافية علمية باستخدام تقنية الحصر بالقصور الذاتي المدفوعة بالليزر. وقد تم التحكم في درجة الحرارة والمدة والكثافة كلٌ على حدة. يحتاج تشغيل محطة الطاقة إلى توفير جميع هذه العناصر في آن واحد، وبشكل مستدام ليس لدقائق، بل لأشهر.

 انظر أيضاً

• مفاعل هندسة الاندماج التجريبي الصيني
• اندماج بارد
• اندماج مركز
• FuseNet
• صاروخ اندماج
• مولد نبضي
• Joint European Torus
• قائمة برمجيات الفيزياء الحاسوبية
• قائمة تجارب الاندماج
• List of Fusor examples
• مصدر النيوترون
• طاقة نووية
• فيزياء نووية
• مفاعل نووي
• الجدول الدوري
• Pulsed power
• Pure fusion weapon
• تصميم تلر-أولام
• خط زمني للاندماج النووي
• عملية تريپل-ألفا

 المصادر

 قراءات إضافية

• "What is Nuclear Fusion?". NuclearFiles.org. Archived from the original on 28 September 2006. Retrieved 12 January 2006.
• Atzeni, Stefano; Meyer-ter-Vehn, Jürgen (2004). "Nuclear fusion reactions" (PDF). The physics of inertial fusion: beam plasma interaction, hydrodynamics, hot dense matter. International series of monographs on physics (Repr ed.). Oxford: Clarendon Press. ISBN 978-0-19-856264-1. Archived from the original (PDF) on 24 January 2005.
• Brumfiel, Geoff (22 May 2006). "Chaos could keep fusion under control". Nature. doi:10.1038/news060522-2. ISSN 0028-0836. S2CID 62598131.
• Bussard, Robert (8 October 2007) [9 November 2006]. Should Google Go Nuclear? Clean, cheap, nuclear power... (Video). Google TechTalks – via YouTube.
• Wenisch, Antonia; Kromp, Richard; Reinberger, David (November 2007). "Science or Fiction: Is there a Future for Nuclear?" (PDF). Austrian Institute of Ecology. Archived from the original (PDF) on 26 January 2021. Retrieved 8 October 2008.
• Kikuchi, Mitsuru; Lackner, Karl & Tran, M. Q. (2012). Fusion physics. Publication / Division of Scientific and Technical Information, International Atomic Energy Agency. Vienna: International Atomic Energy Agency. p. 22. ISBN 978-92-0-130410-0. Archived from the original on 8 December 2015. Retrieved 8 December 2015.
• Janev, R. K., ed. (1995). Atomic and Molecular Processes in Fusion Edge Plasmas. Boston, MA: Springer US. doi:10.1007/978-1-4757-9319-2. ISBN 978-1-4757-9321-5. Archived from the original on 16 January 2023. Retrieved 16 January 2023.
• Iliadis, Christian (2015). Nuclear Physics of Stars, 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/9783527692668. ISBN 978-3-527-69266-8.

 وصلات خارجية

• NuclearFiles.org – A repository of documents related to nuclear power.
• Annotated bibliography for nuclear fusion from the Alsos Digital Library for Nuclear Issues
• NRL Fusion Formulary Archived 26 أكتوبر 2020 at the Wayback Machine
• "FusionWiki".