Laporan terbaru dari para saintis yang mempelajari teknologi peleburan nuklear jenis baru sangat menggembirakan, tetapi kami masih jauh dari 'kekuatan suci grail suci'.
Teknologi yang dikembangkan oleh Heinrich Hora dan rakan-rakannya di University of New South Wales, menggunakan laser yang kuat untuk menyatukan atom hidrogen dan boron, melepaskan zarah bertenaga tinggi yang dapat digunakan untuk menjana elektrik.
Namun, seperti jenis teknologi peleburan lain, tantangannya terletak pada pembinaan mesin yang dapat dengan pasti memulai reaksi dan menggunakan tenaga yang dihasilkannya.
Apakah tenaga pelakuran?
Fusion adalah proses yang memberi kuasa kepada matahari dan bintang. Ini berlaku apabila inti dua atom saling berdekatan sehingga bergabung menjadi satu, melepaskan tenaga dalam prosesnya.
Sekiranya tindak balas dapat ditiru di makmal, ia dapat memberikan daya beban dasar yang hampir tidak terbatas dengan jejak karbon hampir sifar.
Reaksi termudah yang dapat dimulakan di makmal adalah penyatuan dua isotop hidrogen yang berbeza: deuterium dan tritium. Produk tindak balas adalah ion helium dan neutron bergerak pantas. Sebilangan besar kajian sintesis setakat ini mengejar reaksi ini.
Deuterium-tritium fusion berfungsi paling baik pada sekitar 100,000,000 ℃. Pengurungan plasma adalah nama yang diberikan kepada keadaan jirim seperti api pada suhu seperti itu.
Pendekatan utama untuk menggunakan daya fusi disebut pengurungan magnet toroidal. Gegelung superkonduktor digunakan untuk membuat medan sekitar sejuta kali lebih kuat daripada medan magnet Bumi untuk mengandung plasma.
Para saintis telah mencapai peleburan deuterium-tritium dalam eksperimen di AS (reaktor ujian untuk peleburan di Tokamak) dan Inggeris (United European Torus). Memang, tahun ini eksperimen Inggeris akan menjalankan kempen gabungan deuterium-tritium.
Eksperimen ini memulakan reaksi peleburan menggunakan pemanasan luaran secara besar-besaran, dan memerlukan lebih banyak tenaga untuk mengekalkan reaksi daripada reaksi yang dihasilkannya sendiri.
Fasa seterusnya penyelidikan penggabungan akan merangkumi eksperimen yang disebut ITER (bahasa Latin untuk 'jalan') yang akan dibina di selatan Perancis. Di ITER, ion helium terhad yang dihasilkan oleh tindak balas akan menghasilkan tenaga sebanyak sumber luaran. Oleh kerana neutron cepat membawa tenaga empat kali lebih banyak daripada ion helium, daya akan meningkat lima kali ganda.
Apakah perbezaan antara penggunaan hidrogen dan boron?
Teknologi itu, yang dilaporkan oleh Hora dan rakan-rakannya, melibatkan penggunaan laser untuk membuat medan magnet yang sangat kuat dan laser kedua untuk memanaskan pelet bahan bakar hidrogen untuk mencapai titik kilat.
Apabila nukleus hidrogen (satu proton) menyatu dengan nukleus boron-11, tiga inti helium bertenaga terbentuk. Berbanding dengan tindak balas deuterium-tritium, kelebihannya ialah tidak ada neutron yang sukar dibendung.
Penyelesaian Hora adalah menggunakan laser untuk memanaskan pelet bahan bakar kecil ke suhu pencucuhannya dan laser lain untuk memanaskan gegelung logam untuk membuat medan magnet yang akan mengandungi plasma.
Teknologi ini menggunakan denyutan laser yang sangat pendek, hanya nanoseconds dalam jangka masa. Medan magnet yang diperlukan akan sangat kuat, kira-kira 1000 kali lebih kuat daripada medan yang digunakan dalam eksperimen dengan deuterium dan tritium.
Hora dan rakan-rakan berpendapat bahawa proses mereka akan menimbulkan 'kesan longsoran' dalam pelet bahan bakar, yang bermaksud lebih banyak pelakuran akan berlaku daripada yang diharapkan.
Walaupun terdapat bukti eksperimen untuk menyokong sedikit peningkatan dalam kadar reaksi pelakuran dengan menyesuaikan sinar laser dan sasaran, untuk perbandingan dengan reaksi deuterium-tritium, kesan longsoran harus meningkatkan kadar reaksi peleburan lebih dari 100,000 kali pada 100,000,000 ℃.
Eksperimen dengan hidrogen dan boron pasti menghasilkan hasil fizikal yang menarik, tetapi ramalan Hora dan rakan sekerja mengenai jalan lima tahun untuk merealisasikan tenaga termonuklear nampaknya terlalu awal. Saintis lain telah mencuba melancarkan laser fusion. Sebagai contoh, mereka cuba mencapai pencucuhan dari hidrogen-deuterium fusion menggunakan 192 sinar laser yang tertumpu pada sasaran kecil.
Eksperimen ini mencapai satu pertiga daripada syarat yang diperlukan untuk satu eksperimen. Masalahnya termasuk kedudukan sasaran yang tepat, penyimpangan sinar laser dan ketidakstabilan yang disebabkan oleh letupan.
Perkembangan tenaga termonuklear kemungkinan besar akan dilaksanakan oleh program antarabangsa utama berdasarkan eksperimen ITER. Australia mempunyai kerjasama antarabangsa dengan projek ITER dalam bidang teori dan pemodelan, sains bahan dan teknologi.
Matthew Hole, Felo Penyelidik Kanan, Institut Sains Matematik, Universiti Nasional Australia.
Artikel ini diterbitkan oleh The Conversation.
Sumber: Foto: CCFE / JET
