الهيدروجين الثالث
للهيدروجين ثلاثة نظائر وهي الوحيدة التي تحمل أسماءً خاصة، لأن مضاعفة كتلة أخفّ الذرات ثم تثليثها تغيّر سلوكها تغييرًا لا يحدثه إضافة نيوترون إلى الكربون.
فالبروتيوم بروتون وحيد، وهو 99,98 % من كل الهيدروجين. والديوتيريوم يضيف نيوترونًا. والتريتيوم يضيف اثنين، وهو غير مستقر — يتحول إلى هيليوم 3 بعمر نصف يبلغ 12,32 سنة.
⚠️ وذلك الجسيم البيتي ضعيف على نحو استثنائي، بمتوسط 5,7 كيلو إلكترون فولت. فلا يخترق الجلد، ولا ورقة، ولا جدار الأنبوب الزجاجي الذي يُحفظ فيه عادةً. والتريتيوم من المواد المشعّة القليلة غير المؤذية إلى جوارك.
والإنتاج الطبيعي قليل: فالأشعة الكونية تصنع بضعة كيلوغرامات سنويًّا في الغلاف الجوي كله، في توازن مع ما يضمحل. وكل ما يُستعمل مصنوع.
ضوء بلا كهرباء
لافتة المخرج التريتيومية أنبوب زجاجي محكم فيه غاز تريتيوم وفوسفور على جداره الداخلي. فتصطدم جسيمات بيتا بالفوسفور فيتوهج.
ولا يلزم شيء آخر. لا بطارية، ولا أسلاك، ولا مصباح يُستبدل. واللافتة تعمل أثناء انقطاع الكهرباء، أي تحديدًا حين تلزم، وتستمر نحو خمس عشرة سنة قبل أن يخفت تريتيومها.
⚠️ ولمناطق ذات تغذية كهربائية غير مضمونة، تلك الخاصة ليست ترفًا بل السبب الرئيسي. فلافتة طوارئ تعتمد على كهرباء المبنى هي لافتة تنطفئ مع المبنى.
والمبدأ نفسه يضيء منظومات التسديد ومينا الساعات وعلامات البوصلة، محلّ الراديوم الذي كان يؤدي ذلك العمل — بجزء ضئيل من خطره، لأن بيتا التريتيوم لا تخرج من الزجاج بينما كانت نواتج الراديوم الألفية تخرج من الطلاء.
مسألة الاندماج
أيسر تفاعلات الاندماج تحقيقًا يجمع الديوتيريوم والتريتيوم:
D + T → He-4 + n + 17,6 MeVويشتعل عند حرارة أدنى من أي بديل، ولهذا يستعمله كل مشروع كبير. والديوتيريوم وفير — جزء من كل هيدروجين ماء البحر. والتريتيوم ليس كذلك.
والمخزون العالمي يُعدّ بعشرات الكيلوغرامات، منتَجًا أساسًا ناتجًا ثانويًّا لمفاعلات الماء الثقيل الكندية. ومفاعل اندماج واحد بحجم محطة كهرباء سيستهلك أكثر من ذلك في سنة.
فعلى مفاعل الاندماج أن يصنع تريتيومه. والمخطط غطاء ليثيوم يحيط بالبلازما:
Li-6 + n → He-4 + Tوكل تفاعل اندماج ينتج نيوترونًا، وعلى كل نيوترون أن ينتج أكثر من ذرة تريتيوم واحدة ليُغلَق الدور — فبعضها يُفقد أو يُمتص في مكان آخر أو يفلت.
⚠️ ولم يبرهن أحد على نسبة توليد تفوق الواحد في مفاعل عامل. وسيختبر ITER وحدات غطاء بدل أن يولّد إمداده، وتبقى مسألة إمكان إغلاق دورة التريتيوم من أقلّ أجزاء البرنامج رسوخًا. وهي تنال اهتمامًا أقل بكثير من احتواء البلازما، وقد تكون أصعب.
تأريخ الماء
يتحد تريتيوم الغلاف الجوي بالأكسجين فيعطي ماءً تريتياتيًّا يسقط مطرًا ويبلغ الطبقات الجوفية.
ومتى صار تحت الأرض انقطع عن أي تجديد وتناقص بعمر نصفه البالغ 12,32 سنة. وقياس ما تبقّى يدلّ تقريبًا على متى رأى ذلك الماء السماء آخر مرة.
ورفعت التجارب الجوية في الخمسينيات والستينيات المستوى بمرتبتين من العشرة قبل أن تتركه يهبط — ذروة حادة يستعملها الهيدروجيولوجيون علامةً. فالماء الحامل لتريتيوم القنابل سقط بعد 1952 وقبل 1970 تقريبًا.
⚠️ ولبلدان قاحلة تعتمد على المياه الجوفية، ذلك التأريخ ليس أكاديميًّا. فهو يميّز الماء الذي يتجدد سريعًا من الماء الأحفوري الذي لا يعود، متى استُخرج، في آفاق أجيال — وهو السؤال الذي يحدد إن كانت طبقة مائية تُضخّ ضخًّا مستدامًا أم تُعدَّن.
والذروة تتلاشى مع اضمحلال التريتيوم، والطريقة معها. فتأريخ المياه الجوفية ينتقل إلى متتبعات أخرى، وإن بقي التريتيوم المرجع لمياه أقلّ من ستين سنة.
الإطلاقات، والجدل
تطلق المحطات النووية تريتيومًا، لأنه يتكوّن في ماء الدارة الابتدائية ولا يفصله أي مرشّح عن الماء العادي — فهو كيميائيًّا ماء.
والإطلاقات تُقاس وتُعلَن وتُنظَّم، والجرعات المقابلة منخفضة جدًّا. ومع ذلك تغذّي جدلًا دوريًّا، في آسيا حول إطلاق مياه فوكوشيما الذي بدأ عام 2023.
⚠️ والجدل يتناول الثقة بمن ينشر الأرقام أكثر مما يتناول الأرقام نفسها، وهي علنية ومنخفضة. وهو النابض نفسه الذي حرّك مسألة سحابة تشيرنوبل: سؤال تقني حُسم منذ زمن، وسؤال سياسي لم يُحسم.