ثورة في عالم الطاقة.. تطوير بطارية نووية قد تدوم مدى الحياة

طور فريق من العلماء نموذجا أوليا لبطارية نووية صغيرة، تعمل بالكربون المشع، قادرة على تشغيل الأجهزة لعدة عقود – وربما مدى حياة المستخدم – دون الحاجة إلى إعادة الشحن.
وقد تفتح هذه التقنية آفاقا في تصميم الأجهزة الطبية، مثل منظمات ضربات القلب، ما يلغي الحاجة إلى عمليات الاستبدال الجراحية المتكررة.
حاليا، تعتمد معظم الأجهزة المحمولة، مثل الهواتف الذكية، على بطاريات ليثيوم أيون، التي تدوم من ساعات إلى أيام قبل الحاجة إلى إعادة الشحن. ومع مرور الوقت، تتدهور هذه البطاريات، كما أن تعدين الليثيوم يشكل عبئا بيئيا كبيرا بسبب استهلاكه العالي للطاقة والمياه. لذا، يسعى العلماء إلى تطوير بدائل نووية آمنة لا تحتاج إلى شحن متكرر.
وأوضح سو إيل إن، الباحث الرئيسي من معهد Daegu Gyeongbuk للعلوم والتكنولوجيا في كوريا الجنوبية، أن أداء بطاريات الليثيوم أيون قد بلغ حدوده القصوى تقريبا، ما دفع العلماء إلى البحث عن مصادر طاقة بديلة.
وتعتمد البطاريات النووية على جسيمات عالية الطاقة تصدرها مواد مشعة آمنة، حيث يمكن احتواء إشعاعاتها بواسطة مواد خاصة.
وأشار العلماء إلى أن بطاريات بيتا الفولتية، التي تعمل بأشعة بيتا – وهي إلكترونات عالية السرعة – تعد خيارا آمنا، إذ يمكن احتواء هذه الإشعاعات بطبقة رقيقة من الألمنيوم.
وفي الدراسة التي قدمت خلال اجتماع الجمعية الكيميائية الأمريكية، استعرض الفريق نموذجا أوليا لبطارية تعمل بالكربون-14، وهو نظير مشع ينتج فقط أشعة بيتا، ما يجعله أكثر أمانا من غيره من المصادر المشعة. كما أن الكربون-14 متوفر بسهولة، حيث يُستخرج كناتج ثانوي من محطات الطاقة النووية.
وتعمل هذه البطارية عبر تصادم الإلكترونات المنبعثة من الكربون المشع مع شبه موصل من ثاني أكسيد التيتانيوم، ما يؤدي إلى تدفق مستمر للإلكترونات عبر دائرة كهربائية خارجية، وبالتالي توليد الكهرباء. وبفضل معدل التحلل البطيء للكربون المشع، يُتوقع أن تدوم هذه البطارية مدى الحياة من الناحية النظرية.
وأكد الدكتور سو إيل أن هذه البطارية يمكن استخدامها بشكل خاص في الأجهزة الطبية، حيث قال: "يمكننا الآن دمج الطاقة النووية الآمنة في أجهزة صغيرة بحجم الإصبع، ما يفتح الباب أمام استخدامات واعدة، لا سيما في المجال الطبي".

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

البلاد البحرينية

٠٨-٠٥-٢٠٢٥

• البلاد البحرينية

البحارنة: 5.4 تريليون دولار سنويا لتمويل الاستدامة في الدول النامية

قال الرئيس التنفيذي لمجلس إدارة شركة CD International نزار البحارنة، إن العالم يواجه اليوم تحديات كبيرة في مجال الاستثمار، خصوصا فيما يتعلق بالحفاظ على البيئة، وتحديدا ما يُعرف بـ 'تحييد الكربون' (Carbon Neutralization). ففي مؤتمر المناخ 'كوب 29' الذي عُقد في أذربيجان، برزت خلافات واضحة بين الدول المتقدمة والدول النامية؛ إذ ترى الدول النامية أن الدول المتقدمة استفادت عبر العقود الماضية من استخدام كميات هائلة من الطاقة لتحقيق التقدم الصناعي والتقني، وهي تطالب اليوم بأن تقيد الدول النامية استهلاكها للطاقة أو أن تلجأ إلى تقنيات حديثة تحد من هذا الاستهلاك. وأشار البحارنة إلى أن الدول النامية لا تعارض استخدام التقنيات الحديثة، لكنها تحتاج إلى تمويل ضخم لتحقيق ذلك. ففي حين تشير التقديرات الأولية إلى الحاجة لتريليون دولار سنويا، فإن الرقم الحقيقي المطلوب يتجاوز ذلك بكثير، حيث يُقدر حاليا بنحو 5.4 تريليون دولار سنويا، ويتزايد هذا الرقم مع مرور الوقت. وهذا يعني أننا نواجه معركة مستمرة لإيجاد توازن بين التنمية المستدامة واستهلاك الطاقة، خصوصا في الدول النامية. وأكد أن العالم اليوم مترابط بشكل كبير، فما يحدث في جنوب إفريقيا يؤثر على اليابان، ولا يمكن فصل دولة عن أخرى. وبالتالي، فإن التحدي الأساسي يتمثل في كيفية تمويل المشروعات التي تستخدم تقنيات جديدة للحد من انبعاثات الكربون. أما فيما يخص البحرين، فأوضح البحارنة أن صغر مساحتها يفرض تحديات إضافية، فعلى الرغم من تبني البحرين لعدد من التقنيات الحديثة، مثل الطاقة الشمسية وبعض الابتكارات التي تقلل من استهلاك الطاقة، فإن محدودية المساحة تجعل من الصعب إنتاج كميات كبيرة من الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية، فعلى سبيل المثال، لإنتاج نحو 1 جيجاوات من الكهرباء في إحدى القرى الواقعة على البحر الأحمر، يلزم توفير مساحة تقدر بـ 6.5 كيلومتر مربع، وهي مساحة غير متوافرة في البحرين. ولذلك، يرى البحارنة أن الخيار الأفضل للبحرين هو التركيز على تقنيات توفير الطاقة، من هذه التقنيات استخدام أنواع معينة من الطلاءات التي تقلل من حرارة المباني بنسبة تصل إلى 30 %، ما يحد من الحاجة إلى التبريد، وهو المصدر الرئيس لاستهلاك الطاقة في البحرين. كما أشار إلى استخدام مصابيح بتقنيات عالية توفر ما يقارب 85 % من الطاقة. وختم البحارنة بأن اعتماد هذه الأساليب سيسهم في تقليل الانبعاثات الكربونية، ويقلل من استهلاك الطاقة في البحرين، ما يجعلها نموذجا في كفاءة استخدام الموارد، رغم صغر حجمها.

البلاد البحرينية

٠٤-٠٥-٢٠٢٥

• البلاد البحرينية

العلماء يعثرون على مصدر آخر للذهب في الكون

لطالما حاول علماء الفلك على مدى عقود فهم أصل العناصر الثقيلة في الكون، مثل الذهب، واليوم، يشير بحث جديد استند إلى احتمال وجود مصدر غير متوقع للذهب وهو النجوم المغناطيسية النيوترونية. ويُعتقد أن العناصر الأخف مثل الهيدروجين والهيليوم، بالإضافة إلى كمية قليلة من الليثيوم، ظهرت في المراحل الأولى بعد الانفجار العظيم قبل نحو 13.8 مليار عام. لاحقا، أطلقت النجوم المنفجرة عناصر أثقل مثل الحديد، والتي أصبحت جزءًا من النجوم والكواكب الوليدة، وفقا لما ذكرته شبكة "سي إن إن". ومع ذلك، ظل توزيع العناصر الأثقل من الحديد، مثل الذهب، لغزًا محيرًا للفيزيائيين الفلكيين. وقال أنيرود باتيل، الباحث الرئيسي في الدراسة المنشورة في مجلة رسائل الفيزياء الفلكية: "هذا سؤال جوهري يتعلق بأصل المادة المعقدة في الكون". في السابق، ارتبط إنتاج الذهب الكوني فقط باصطدامات النجوم النيوترونية، فقد لاحظ الفلكيون في عام 2017 اصطدامًا بين نجمين نيوترونيين، أدى إلى موجات جاذبية وانفجار أشعة غاما، وإنشاء عناصر ثقيلة مثل الذهب والبلاتين والرصاص، فيما يُعرف بظاهرة "كيلونوفا"، والتي يُنظر إليها كمصانع ذهب في الفضاء. لكن بحسب إريك بيرنز، المؤلف المشارك للدراسة وأستاذ الفيزياء الفلكية بجامعة ولاية لويزيانا، فإن هذه الاندماجات حدثت في الغالب قبل مليارات السنوات فقط. غير أن بيانات قديمة من تلسكوبات ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية، تعود إلى 20 عامًا، تشير إلى أن " النجوم المغناطيسية " قد تكون مسؤولة عن إنتاج الذهب في مراحل مبكرة جدًا من عمر الكون. والنجوم المغناطيسية هي نوع من النجوم النيوترونية فائقة الكثافة ذات مجالات مغناطيسية قوية للغاية، يُعتقد أنها تشكلت بعد نحو 200 مليون عام فقط من نشأة الكون. وتطلق هذه النجوم أحيانًا ومضات شديدة من الإشعاع تعرف بـ"الزلازل النجمية"، وهي شبيهة بالزلازل الأرضية ولكن تحدث نتيجة تغيرات في طبقات النجم. وأظهرت الدراسة أدلة تشير إلى أن هذه الزلازل قد تؤدي إلى انبعاثات مادية هائلة من سطح النجم، مما يخلق بيئة ملائمة لتكوين العناصر الثقيلة. وللتأكد من فرضيتهم، فحص الفريق بيانات لأشعة غاما من انفجار مغناطاري وقع في ديسمبر 2004، التُقط بواسطة مرصد تابع لوكالة الفضاء الأوروبية، وتبين أن الإشارة التي رُصدت حينها تتطابق بشكل مذهل مع التوقعات النظرية لنماذج الباحثين. لكن رغم الحماس، حذّرت العالمة إلينورا ترويا من جامعة روما، والتي لم تشارك في الدراسة، من المبالغة في التفسير. وقالت إن الأدلة الجديدة "لا تُقارن بما تم رصده في اصطدام النجوم النيوترونية عام 2017"، مشيرة إلى أن المغناطارات "أجسام فوضوية"، وقد تنتج عناصر أخف من الذهب بسبب ظروفها المعقدة. وترى ترويا أن ما تم تقديمه هو "مسار بديل محتمل لإنتاج الذهب، وليس اكتشافًا لمصدر جديد مؤكد".

الوطن

٠٣-٠٥-٢٠٢٥

• الوطن

فهم البصمة الكربونية للذكاء الاصطناعي

يمكن أن تكون البصمة الكربونية للذكاء الاصطناعي كبيرة. وفقاً للأبحاث، قد يؤدي تدريب نموذج واحد من نماذج الذكاء الاصطناعي إلى انبعاث كمية من الكربون تعادل ما تنتجه خمس سيارات طوال عمرها. الطبيعة كثيفة استهلاك الطاقة لعمليات الذكاء الاصطناعي، خاصة في مراكز البيانات، تؤدي إلى انبعاثات كربونية كبيرة. ومع ذلك، قبل التمكّن من تقليل البصمة الكربونية للذكاء الاصطناعي بفعالية، يجب أولاً قياس هذه البصمة. يمكن القيام بذلك بعدة طرق، منها القياس اليدوي، لكن يُوصى باستخدام برامج محاسبة الكربون -مثل منصة حلول المناخ- لتبسيط هذه العملية. تساهم عدة عوامل رئيسة في البصمة الكربونية للذكاء الاصطناعي: - مراكز البيانات: يعتمد الذكاء الاصطناعي بشكل كبير على مراكز البيانات، المعروفة باستهلاكها العالي للطاقة. تحتاج أنظمة التبريد، الخوادم، والمكونات الأخرى إلى كميات هائلة من الكهرباء. يمكن أن تنتج مراكز البيانات الكبيرة انبعاثات تعادل ما تنتجه عشرات الآلاف من السيارات أو قطع مئات الآلاف من الأشجار سنوياً. - تدريب النماذج: يتطلب تدريب النماذج المعقدة للذكاء الاصطناعي تشغيل العديد من العمليات الحسابية لفترات طويلة. تستهلك هذه العملية طاقة عالية وتُسهم بشكل كبير في الانبعاثات الكربونية. الأجهزة: تستهلك الأجهزة المتخصّصة المستخدمة في الذكاء الاصطناعي، مثل وحدات معالجة الرسوميات (GPU) ووحدات معالجة الموترات (TPU)، كميات كبيرة من الطاقة أثناء مرحلتي التصنيع والتشغيل. هاتان الوحدتان ضروريتان لتشغيل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، ولا يمكن الاستغناء عنهما حالياً. - كيف يمكن للذكاء الاصطناعي خفض الانبعاثات الكربونية؟ على الرغم من احتياجاته العالية للطاقة، يمتلك الذكاء الاصطناعي إمكانيات كبيرة لتقليل الانبعاثات الكربونية في قطاعات متعددة: - كفاءة الطاقة: يمكن للذكاء الاصطناعي تحسين استهلاك الطاقة في المنازل، والمكاتب، والمباني، والصناعات من خلال تحليل أنماط استخدام الكهرباء وضبط الاستهلاك في الوقت الفعلي. في الواقع، تُقدّر وزارة الطاقة الأمريكية أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يقلّل استهلاك الطاقة في المواقع بنسبة 30% أو أكثر. تستخدم الشبكات الذكية، على سبيل المثال، الذكاء الاصطناعي لتحقيق التوازن في أحمال الطاقة وتقليل الهدر. - الطاقة المتجددة: يُحدِث الذكاء الاصطناعي تحوّلاً في قطاع الطاقة المتجددة من خلال تحسين كفاءة وموثوقية مصادر مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية. يمكن للتحليلات التنبؤية التنبؤ بأنماط الطقس لتحسين استخدام هذه الموارد، مما يمكّن مشغلي الشبكات من إدارة الطبيعة المتقطعة للطاقة المتجددة بشكل أفضل وتقليل الحاجة إلى مصادر طاقة احتياطية تعمل بالوقود الأحفوري. - تحسين سلاسل الإمداد: يمكن لإدارة اللوجستيات وسلاسل الإمداد المدعومة بالذكاء الاصطناعي تقليل الانبعاثات الكربونية بشكل كبير من خلال تبسيط مسارات النقل، وتحسين جداول التسليم، وتحسين إدارة المخزون. تؤدي قلة الرحلات، وتقليل أوقات الانتظار، والتخطيط الذكي للمسارات إلى خفض التكاليف والبصمة الكربونية لنقل البضائع. - التصنيع والعمليات الصناعية: يمكن للذكاء الاصطناعي تحسين العمليات كثيفة استهلاك الطاقة في التصنيع من خلال تحديد نقاط عدم الكفاءة واقتراح تحسينات تشغيلية. على سبيل المثال، يمكن لأجهزة الاستشعار المدعومة بالذكاء الاصطناعي وتحليلات البيانات مراقبة أداء الآلات، واكتشاف احتياجات الصيانة قبل أن تصبح حرجة، وتقليل استهلاك الطاقة خلال أوقات الذروة. - هل تفوق الفوائد التكاليف؟ من الاعتبارات الأساسية لأي مؤسسة تفكر في دمج الذكاء الاصطناعي في عملياتها هو ما إذا كانت الفوائد البيئية لاستخدام الذكاء الاصطناعي تفوق متطلباته الكبيرة من الطاقة. ومع ذلك، فإن الفوائد البيئية لتطبيقات الذكاء الاصطناعي في مختلف الصناعات لديها القدرة على تعويض هذه التكاليف بشكل كبير. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي تحسينات الذكاء الاصطناعي في شبكات الطاقة وسلاسل الإمداد إلى تقليل الانبعاثات على المدى الطويل بشكل كبير. تساعد تقنيات الذكاء الاصطناعي بالفعل الشركات على تقليل الهدر، وتحسين استخدام الموارد، وتقليل تأثيرها البيئي. بدوره، يخلق هذا تأثيراً مضاعفاً يتجاوز الانبعاثات الناتجة أثناء تدريب ونشر الذكاء الاصطناعي. وعند تطبيق هذه الكفاءات على نطاق واسع، يمكن أن تتجاوز بكثير تكاليف الطاقة المرتبطة بتشغيل أنظمة الذكاء الاصطناعي، مما يخلق تأثيراً إيجابياً صافياً على الانبعاثات الكربونية العالمية. - التخفيف من البصمة الكربونية للذكاء الاصطناعي: على الرغم من فوائد الذكاء الاصطناعي العديدة، من الضروري تقليل تأثيره البيئي من خلال ممارسات مستدامة. يمكن للمؤسسات التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي النظر في عدة استراتيجيات لتقليل بصمتها الكربونية: - مراكز بيانات خضراء: يمكن أن يؤدي الاستثمار في مراكز بيانات عالية الكفاءة تعمل بالطاقة المتجددة إلى تقليل الانبعاثات المرتبطة بتشغيل الذكاء الاصطناعي بشكل كبير. تعهدت شركات التكنولوجيا الكبرى مثل غوغل ومايكروسوفت بالفعل بتشغيل مراكز بياناتها بالكامل باستخدام الطاقة المتجددة. - تعويض الكربون: بالنسبة للمؤسسات التي لا يمكنها القضاء تماماً على الانبعاثات الناتجة عن عمليات الذكاء الاصطناعي، يوفر استخدام برامج تعويض الكربون القابلة للتحقق حلاً عملياً. من خلال الاستثمار في حلول تزيل أو تقلّل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي بشكل فعّال وقابل للقياس، يمكن للشركات تحييد تأثيرها البيئي. ومع ذلك، من المهم أن تلتزم هذه التعويضات بمعايير صارمة وتحقق التأثير الكربوني الموعود لضمان نتائج حقيقية وقابلة للقياس. - الذكاء الاصطناعي للعمل المناخي: طريقة أخرى لموازنة بصمة الذكاء الاصطناعي هي تطبيقه مباشرة في المبادرات المناخية. على سبيل المثال، يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي لتتبّع إزالة الغابات، ومراقبة الانبعاثات من المنشآت الصناعية، وتحسين تقنيات احتجاز الكربون. من خلال الاستفادة من الذكاء الاصطناعي في مراقبة المناخ وجهود التخفيف من الكربون، يمكن للشركات المساعدة في تسريع الجهود العالمية لمكافحة تغير المناخ. - التوازن بين الابتكار والاستدامة في الذكاء الاصطناعي: يقدّم الذكاء الاصطناعي فرصاً كبيرة وتحديات ملحوظة عندما يتعلق الأمر بالانبعاثات الكربونية. وعلى الرغم من أن تشغيله قد يتطلب طاقة كثيفة، فإن الفوائد الأوسع التي يقدمها -مثل زيادة كفاءة الطاقة، وتبسيط الخدمات اللوجستية، وتحسين استخدام الطاقة المتجددة- تقدّم مساراً واعداً للمستقبل. ومع استمرار تطور الذكاء الاصطناعي، يجب على المؤسسات تبنّي ممارسات ذكاء اصطناعي مستدامة لضمان أن تفوق فوائده البيئية تكاليفه. إن إمكانات الذكاء الاصطناعي في تسريع الانتقال العالمي نحو اقتصاد منخفض الكربون هائلة، ولكن من الضروري إدارة هذه التقنية بمسؤولية لتقليل تأثيرها على كوكبنا.