China semakin hampir menguasai sumber tenaga bersih yang tidak berkesudahan

Bandar Shanghai yang sibuk menandakan perayaan kebangsaan dengan pertunjukan cahaya yang terkenal di dunia , menerangi bangunan pencakar langit dalam warna yang cemerlang.

Di situlah para saintis dan jurutera bekerja sepanjang masa untuk mengejar perkara besar seterusnya dalam teknologi global, daripada internet 6G dan AI termaju kepada robotik generasi akan datang. Di sini jugalah permulaan kecil yang dipanggil Energy Singularity sedang mengusahakan sesuatu yang luar biasa: tenaga gabungan.

Tenaga gabungan ialah tenaga yang dihasilkan dalam tindak balas pelakuran nuklear. Ia adalah bertentangan dengan tindak balas pembelahan yang digunakan dalam reaktor kuasa nuklear atau senjata atom hari ini.

Pelaburan nuklear, proses yang menggerakkan matahari dan bintang lain, sukar untuk direplikasi di Bumi. Beberapa negara telah mencapai gabungan nuklear, tetapi mengekalkannya cukup lama untuk kegunaan dunia nyata masih sukar difahami.

Shanghai pada waktu malam. Foto: New York Times

Tindak balas pelakuran nuklear terkawal melepaskan kira-kira 4 juta kali lebih banyak tenaga daripada membakar arang batu, minyak atau gas, dan 4 kali lebih banyak daripada pembelahan, jenis kuasa nuklear yang digunakan hari ini. Ia tidak akan dibangunkan tepat pada masanya untuk memerangi perubahan iklim dekad ini, tetapi ia boleh menjadi penyelesaian kepada pemanasan masa depan.

Kerajaan China mencurahkan wang ke dalam projek itu, menganggarkan ia akan melabur antara $1 bilion dan $1.5 bilion setahun dalam gabungan, menurut Jean Paul Allain, ketua Pejabat Sains Tenaga Fusion Jabatan Tenaga A.S. Sebagai perbandingan, kerajaan A.S. membelanjakan kira-kira $800 juta setahun.

Syarikat swasta di kedua-dua negara optimis bahawa mereka boleh membawa kuasa gabungan ke grid menjelang pertengahan 2030-an, walaupun masih menghadapi cabaran teknikal yang besar.

"Matahari tiruan" tokamak

Pelaburan nuklear ialah proses yang sangat kompleks yang melibatkan penyatuan dua nukleus yang biasanya menolak antara satu sama lain. Salah satu cara untuk melakukannya ialah dengan menaikkan suhu dalam tokamak kepada 150 juta darjah Celsius, 10 kali ganda suhu teras matahari.

Apabila mereka bercantum, nukleus membebaskan sejumlah besar tenaga sebagai haba, yang kemudiannya boleh digunakan untuk menghidupkan turbin dan menjana elektrik.

Energy Singularity permulaan yang berpangkalan di Shanghai telah membina tokamak sendiri dalam masa tiga tahun, lebih pantas daripada mana-mana reaktor yang pernah dibina. Tokamak ialah mesin silinder atau toroid yang sangat kompleks yang memanaskan hidrogen kepada suhu yang sangat tinggi, mencipta plasma di mana pelakuran nuklear berlaku.

Plasma terkurung dalam tokamak Energy Singularity semasa percubaan. Foto: Ketunggalan Tenaga

Energy Singularity telah menerima lebih daripada $112 juta dalam pelaburan swasta dan juga telah mencapai yang pertama di dunia: tokamak semasa syarikat adalah satu-satunya tokamak yang menggunakan magnet termaju dalam eksperimen plasma.

Dipanggil superkonduktor suhu tinggi, magnet lebih kuat daripada magnet kuprum yang digunakan dalam tokamak yang lebih tua, membolehkan tokamak yang lebih kecil menjana tenaga gabungan sebanyak yang besar, dan ia boleh mengurung plasma dengan lebih baik.

Syarikat itu berkata ia merancang untuk membina tokamak generasi kedua untuk menunjukkan kaedahnya berdaya maju secara komersial menjelang 2027 dan menjangkakan mempunyai peranti generasi ketiga yang boleh membekalkan kuasa kepada grid menjelang 2035.

Dengan wang China mencurah-curah ke dalam penyelidikan, konsep tokamak berkembang pesat. Tokamak TIMUR China di Hefei telah mengekalkan plasma stabil pada 70 juta darjah Celsius, lima kali lebih panas daripada teras Matahari, selama lebih daripada 17 minit, satu rekod dunia dan satu kejayaan yang luar biasa.

Teknologi laser

Semasa China berlumba di hadapan dengan reaktor tokamak, AS mencari kelebihan dalam teknologi lain: laser.

Pada penghujung 2022, saintis di Makmal Kebangsaan Lawrence Livermore di California menembakkan hampir 200 laser ke dalam silinder yang mengandungi kapsul bahan api sebesar biji lada, percubaan pertama yang berjaya di dunia untuk menghasilkan tenaga gabungan bersih. Tenaga yang dikeluarkan daripada proses adalah lebih besar daripada tenaga yang digunakan untuk memanaskan kapsul.

Sebahagian daripada sistem laser di Lawrence Livermore National Laboratory, di mana saintis telah berjaya "menyalakan" tindak balas gabungan. Foto: Damien Jemison

Masih terdapat banyak cara lain untuk mencapai gabungan nuklear, dan AS mempertaruhkan pelbagai teknologi.

"Mungkin terdapat lebih daripada satu cara, dan kami tidak tahu dengan tepat cara terbaik" untuk mendekati tenaga gabungan, kata ahli fizik plasma yang berpangkalan di UK, Melanie Windridge. Beliau berkata ia akan bergantung kepada kos dan faktor lain dalam jangka masa panjang, tetapi menegaskan tokamak adalah konsep terbaik yang dipelajari.

Walaupun kerajaan China telah mencurahkan wang ke dalam gabungan, Amerika Syarikat telah menarik lebih banyak pelaburan swasta. Di peringkat global, sektor swasta telah membelanjakan $7 bilion untuk gabungan dalam tempoh tiga hingga empat tahun yang lalu, dengan kira-kira 80 peratus datang daripada syarikat Amerika, menurut Allain.

Tetapi jika kerajaan China terus melabur lebih daripada $1 bilion setahun, angka itu tidak lama lagi boleh mengatasi perbelanjaan AS, walaupun dalam sektor swasta.

Dan jika pelaburan tersebut membuahkan hasil, perayaan berwarna-warni di Shanghai akan memberikan China rupa baharu.

Hoai Phuong (menurut CNN)

Sumber: https://www.congluan.vn/trung-quoc-tien-gan-den-viec-lam-chu-nguon-nang-luong-sach-vo-tan-post313167.html