Jerman Baru Dihantar Harapan Baru Ke Impian Kuasa Fusion Nuklear

Para saintis Jerman berjaya memasuki plasma hidrogen pada hari Rabu, membawa dunia satu langkah lebih dekat kepada impian utopian kuasa gabungan nuklear.

Canselor Persekutuan Angela Merkel menolak butang merah pada bintang Wendelstein 7-X, atau W7-X, dan memulakan kiraan reaksi yang memudaratkan hidrogen dengan kuasa 6,000 ketuhar gelombang mikro. Plasma itu dikekalkan hanya untuk pecahan sesaat. Eksperimen ini digelarkan sebagai kejayaan.

Gabungan nuklear adalah tindak balas yang bertentangan dengan pembelahan yang menguasai tumbuh-tumbuhan nuklear hari ini. Semasa reaktor pembelahan memecahkan atom uranium yang berat dan menangkap tenaga yang dikeluarkan melalui proses itu, kuasa gabungan melibatkan dua atom yang lebih ringan dan membentuk satu, lebih berat.

Gabungan hidrogen adalah kuasa matahari dan bintang-bintang. Membina loji janakuasa di sini di Bumi adalah bersamaan dengan membuat matahari kecil dan mengandunginya di dunia kita. Yang merupakan tugas yang amat sukar, kerana tanpa tekanan yang menghancurkan yang disebabkan oleh jisim semu bintang-bintang, suhu yang diperlukan untuk memulakan reaksi di planet ini akan banyak kali lebih panas daripada yang terdapat di tengah-tengah matahari.

Sekiranya dimanfaatkan, gabungan boleh memberi kuasa dunia banyak kali ke atas bahan api air laut, tanpa risiko kehilangan nuklear dan sisa yang sangat sedikit. Tidak hairanlah bahawa matlamat telah memakan begitu banyak sumber global, walaupun kemajuan yang lambat.

Satu usaha antarabangsa, yang dikenali sebagai ITER, mempunyai kos berbilion-bilion setakat ini dan telah dibelenggu oleh kekecewaan dan kelewatan. Apabila diramalkan untuk menghasilkan plasma menjelang 2016, matlamat itu telah ditolak di jalan raya - mungkin selama-lamanya.

"Saya kini berharap untuk menumpukan kerjaya profesional saya sebelum melihat plasma yang baik di ITER," seorang ahli fizik di kemudahan itu memberitahu The New Yorker.

Inisiatif Jerman, yang terletak di Institut Max Planck untuk Fizik Plasma di Greifswald, berkongsi matlamat yang sama seperti ITER: A stabil, mengandungi reaksi fusi hidrogen. Walau bagaimanapun, mereka didasarkan pada dua peranti yang berbeza.

Reaksi fusion melibatkan pengeluaran gas terionat yang terlalu panas, dikenali sebagai plasma. Pada berjuta-juta darjah Celcius, plasma terlalu panas untuk dikandung oleh sebarang bahan di Bumi. Idea terbaik untuk merangkumi plasma ini melibatkan penyebarannya dalam bentuk donat di dalam vakum oleh magnet super kuat. Dua reka bentuk teratas untuk peranti ini adalah tokamak dan bintang, lihat di bawah:

Tokamak, yang merupakan dasar untuk ITER, pertama kali dicadangkan oleh ahli fizik Soviet pada tahun 1950-an. Ia lebih mudah dalam reka bentuk daripada bintang, tetapi lebih kompleks dalam operasi.

Baterai, yang dipaparkan dalam eksperimen Jerman, mempunyai reka bentuk yang lebih rumit, dan tidak dapat dibina tanpa kuasa superkomputer yang hanya tersedia pada tahun 1980-an.

Kejayaan minggu ini di Jerman adalah isyarat bahawa bintang itu sedang menangkap, dan mungkin bahkan melampaui, tokamak dalam perlumbaan untuk gabungan nuklear komersial.

W7-X Jerman berharga $ 440 juta. Projek keseluruhannya telah menelan belanja lebih dari satu bilion dolar lebih dua dekad. Matlamatnya adalah untuk meningkatkan peranti supaya ia boleh mengekalkan reaksi gabungan hidrogen lebih lama dan lebih lama, sehingga 30 minit. Para saintis membabitkan harapan bahawa pencapaian akan dicapai pada tahun 2025.