Penyelidik gabungan nuklear telah mencapai peristiwa penting tenaga bersejarah

Oleh Matthew Sparkes

muncul pada 11 Disember, tetapi berita itu telah diumumkan secara rasmi dalam sidang akhbar hari ini. Dalam percubaan pada 5 Disember, reaktor gabungan Kemudahan Pencucuhan Kebangsaan (NIF) makmal menjana output kuasa 3.15 megajoule daripada output kuasa laser sebanyak 2.05 megajoule – keuntungan sekitar 150 peratus. Walau bagaimanapun, ini jauh berbanding dengan kira-kira 300 megajoule yang dikeluarkan daripada grid elektrik untuk menggerakkan laser pada mulanya.

Terdapat dua pendekatan penyelidikan utama yang bertujuan untuk mencapai gabungan nuklear yang berdaya maju . Satu menggunakan medan magnet untuk mengandungi plasma, manakala yang lain menggunakan laser. NIF menggunakan pendekatan kedua, yang dikenali sebagai gabungan kekangan inersia (ICF), di mana kapsul kecil yang mengandungi bahan api hidrogen diletupkan dengan laser, menyebabkan ia menjadi panas dan mengembang dengan cepat.

Ini mencipta tindak balas yang sama dan bertentangan ke dalam, memampatkan bahan api. Nukleus atom hidrogen kemudiannya bercantum bersama untuk membentuk unsur yang lebih berat dan sebahagian daripada jisimnya dilepaskan sebagai tenaga – sama seperti ia di matahari.

Sehingga kini, semua eksperimen pelakuran mempunyai memerlukan lebih banyak input tenaga daripada yang dihasilkan. Rekod NIF sebelum ini, disahkan pada Ogos tahun ini, menghasilkan output yang bersamaan dengan 72 peratus daripada input tenaga daripada lasernya .

Pengumuman hari ini mengesahkan bahawa penyelidik bukan sahaja telah mencapai titik pulang modal yang penting, tetapi telah melepasinya – walaupun jika anda mengabaikan tenaga yang diperlukan untuk menggerakkan laser. Semasa sidang akhbar, Jean-Michel Di-Nicola di LLNL berkata bahawa pada kuasa puncak – yang NIF hanya capai selama beberapa bilion saat – laser menarik 500 trilion watt, yang lebih kuasa daripada output oleh seluruh warga AS. grid.

Pengarah Pejabat Sains dan Teknologi White House Arati Prabhakar berkata mencapai kejayaan itu adalah “contoh yang luar biasa tentang apa yang boleh dicapai oleh ketabahan” dan bahawa hasilnya membawa kuasa gabungan yang berdaya maju selangkah lebih dekat.

“Bukan hanya satu generasi, tetapi generasi orang yang mengejar matlamat ini. Dualiti ini memajukan penyelidikan, membina sistem kejuruteraan yang kompleks, kedua-dua pihak belajar antara satu sama lain – inilah cara kami melakukan perkara yang sangat sukar, jadi ini hanyalah satu contoh yang cantik,” katanya.

Jeremy Chittenden di Imperial College London berkata eksperimen itu merupakan detik bersejarah untuk penyelidikan gabungan. “Ia adalah peristiwa penting yang semua orang dalam komuniti gabungan telah berusaha untuk mencapainya selama 70 tahun sekarang,” kata Chittenden. “Ia adalah pembuktian utama pendekatan yang telah kami cuba, untuk ICF, selama hampir 50 tahun. Ia sangat penting.”

Kebanyakan pelaburan gabungan pada masa ini dicurahkan ke dalam pendekatan alternatif kurungan magnetik, khususnya reka bentuk reaktor yang dipanggil tokamak. Reaktor Joint European Torus (JET) berhampiran Oxford, UK, mula beroperasi pada tahun 1983. Apabila berjalan, ia adalah titik paling panas dalam sistem suria, mencapai 150 juta°C (270 juta°F). Awal tahun ini, JET mengekalkan tindak balas selama 5 saat, menghasilkan rekod 59 megajoule tenaga haba.

Pengganti yang lebih besar dan lebih moden, Reaktor Eksperimen Termonuklear Antarabangsa (ITER) di Perancis, semakin hampir siap dan eksperimen pertamanya akan dimulakan pada 2025. Satu lagi reaktor menggunakan reka bentuk yang sama, peranti Penyelidikan Lanjutan Tokamak Superconducting Korea (KSTAR), baru-baru ini berjaya mengekalkan tindak balas selama 30 saat pada suhu melebihi 100 juta°C.

Pengarah LLNL Kim Budil berkata pada sidang akhbar itu bahawa kelewatan antara percubaan dan pengumuman adalah kerana sepasukan pakar pihak ketiga dibawa masuk untuk menyemak semula data. Beliau berkata kini telah disahkan, kemungkinan loji janakuasa berasaskan laser boleh dibina dalam masa “beberapa dekad”, tetapi teknologi untuk reaktor tokamak adalah lebih matang.

“Terdapat halangan yang sangat ketara, bukan sahaja dalam sains, tetapi dalam teknologi,” katanya. “Ini adalah satu kapsul yang menyala, sekali sahaja, dan untuk merealisasikan tenaga gabungan komersial, anda perlu melakukan banyak perkara; anda perlu dapat menghasilkan banyak, banyak pencucuhan gabungan seminit, dan anda perlu mempunyai sistem pemacu [laser] yang teguh untuk membolehkannya.”

Pada masa ini, NIF boleh dijalankan untuk tempoh yang sangat singkat, maka ia perlu menghabiskan beberapa jam untuk menyejukkan komponennya sebelum ia boleh dihidupkan sekali lagi. Pendekatan yang dicuba oleh syarikat permulaan komersial baharu mungkin membuktikan cara yang lebih baik ke hadapan, kata Chittenden.

“Jika kita terus mencuba untuk melakukan ini melalui projek berskala besar, yang mengambil berbilion-bilion daripada dolar untuk dibina dan berpuluh-puluh tahun untuk dibangunkan, mungkin gabungan itu timbul terlalu lewat untuk memberi kesan kepada perubahan iklim, “kata Chittenden. “Apa yang saya percaya kita benar-benar perlu lakukan ialah menumpukan perhatian untuk meningkatkan selam
Baca Lagi

Sumber artikel dan gambar adalah kepunyaan New Scientist sepenuhnya melalui pemilikan hak-cipta. Daily Malay tidak menuntut hak milik ke atas apa-apa gambar, kandungan atau sumber artikel yang terdapat dalam artikel di atas. Melalui kebenaran di bawah undang-undang yang ada pada masa sekarang, pembelajaran-mesin Daily Malay hanya dibenarkan untuk melakukan paparan artikel secara separa sahaja. Daily Malay juga tidak meletakkan mana-mana artikel keluaran pembelajaran-mesin ke bawah liabiliti pemilik hak cipta sumber artikel. Jika terdapat sebarang pertanyaan atau urusan, sila hubungi Daily Malay di support@dailymalay.com