Oleh pada 10 Dec 2020 kategori

china cipta matahari buatan

Di tengah-tengah atau pusat sistem suria kita terdapat penjana nuklear yang sangat besar.

Bumi berputar di sekitar "makhluk" yang tersangat besar ini pada jarak purata 149.6 juta kilometer.

Dan makhluk ini dikenali sebagai bintang yang kita panggil matahari, atau "bebola plasma".

Matahari memberi kita tenaga yang diperlukan untuk hidup, namun bolehkah para saintis menghasilkan matahari versi mini di Bumi? 

Ia bukan sahaja boleh, tetapi sedang dilakukan.

Jika anda melihat bintang sebagai mesin pelakuran nuklear, manusia telah pun meniru sifat-sifat bintang ini di Bumi, namun ia tidak setanding apa yang semulajadi.

Contoh pelakuran di Bumi berada dalam skala kecil dan paling lama hanya bertahan selama beberapa saat sahaja.

Untuk memahami bagaimana saintis boleh menghasilkan sebuah bintang, adalah penting untuk kita belajar apa yang membentuk bintang dan bagaimana pelakuran berfungsi.

Matahari terdiri daripada kira-kira 75% hidrogen dan 24% helium, dan selebihnya terdiri daripada unsur-unsur yang lebih berat.

mampukah manusia cipta matahari

Teras matahari adalah tersangat panas di mana suhunya hampir 15 juta darjah Celsius.

Pada suhu ini, atom hidrogen menyerap banyak tenaga sehingga bergabung bersama dan ini bukan satu perkara remeh.

Nukleus atom hidrogen adalah satu proton tunggal dan untuk menyatukan dua proton bersama-sama memerlukan tenaga yang cukup untuk mengatasi daya elektromagnetik.

Ini adalah kerana proton mempunyai cas positif.

Sebagai contoh, magnet yang mempunyai cas yang sama akan menolak antara satu sama lain, tetapi jika anda mempunyai tenaga yang cukup untuk mengatasi daya ini, anda boleh menggabungkan kedua-dua nuclei menjadi satu.

Apa yang tersisa selepas penyatuan awal ini adalah deuterium, iaitu isotop hidrogen yang merupakan atom dengan satu proton dan satu neutron.

pandangan dekat permukaan matahari

(Pandangan dekat permukaan matahari)

Penyatuan deuterium dengan hidrogen menghasilkan helium-3, manakala menyatukan 2 atom helium-3 bersama-sama menghasilkan helium-4 dan dua atom hidrogen.

Pada dasarnya, ini bermaksud bahawa penyatuan 4 atom hidrogen akan menghasilkan satu helium-4 atom.

Dan inilah masanya di mana tenaga memainkan peranan.

Atom helium-4 mempunyai jisim yang lebih kecil daripada empat atom hidrogen secara kolektif, jadi ke mana perginya jisim selebihnya itu?

Jawapannya adalah ia bertukar menjadi tenaga.

Seperti yang dijelaskan oleh Albert Einstein dalam persamaan popularnya, tenaga sama dengan jisim objek didarabkan dengan kelajuan kuasa dua.

Ini bermaksud jisim zarah yang terkecil bersamaan dengan jumlah tenaga yang sangat besar.

Mampukah saintis mencipta bintang?

bom hidrogen pertama dunia ivy mike

Menjana tenaga yang mencukupi untuk mengatasi daya elektromagnetik bukanlah sesuatu yang mudah, namun ia berjaya dilakukan oleh Amerika Syarikat pada 1 November 1952.

Ketika inilah Ivy Mike dihasilkan, bom hidrogen pertama di dunia yang diletupkan di Pulau Elugelab.

Bom ini mempunyai dua fasa dan fasa yang pertama adalah bom pembelahan. Pembelahan nuklear adalah proses pembelahan nukleus atom yang besar kepada nukleus yang lebih kecil.

Ia adalah jenis bom yang digunakan Amerika Syarikat di Nagasaki dan Hiroshima untuk menamatkan Perang Dunia II.

Elemen bom pembelahan Ivy Mike diperlukan untuk menghasilkan sejumlah besar tenaga yang diperlukan bagi mengatasi daya elektromagnetik hidrogen untuk bersatu menjadi helium.

Haba dari letupan awal dipindahkan melalui sarung plumbum bom berkenaan ke sebuah termos yang mengandungi deuterium cair. Batang plutonium di dalam termos tersebut bertindak sebagai pencucuh tindak balas pelakuran yang berlaku.

Dan letupan yang terhasil berukuran 10.4 megatan, menghancurkan pulau tersebut serta meninggalkan kawah sedalam hampir 50 meter dengan diameter sepanjang 1.9 kilometer.

Dengan ini, manusia telah memanfaatkan kekuatan bintang untuk menghasilkan senjata yang tersangat dahsyat, dan bermulalah zaman termonuklear.  

letupan bom ivy mike

(Letupan Ivy Mike di Pulau Elugelab)

Makmal di seluruh dunia kini berusaha mencari jalan untuk memanfaatkan pelakuran sebagai sumber tenaga.

Sekiranya mereka dapat mencari jalan untuk mewujudkan reaksi yang berkesinambungan dan terkawal, para saintis dapat menggunakan proses ini untuk menghasilkan sejumlah besar tenaga selama berjuta-juta tahun.

Dan tidak akan berlaku kekurangan bahan bakar kerana terdapat banyak hidrogen dan lautan mempunyai sejumlah besar deuterium di dalamnya.

Namun untuk sampai ke tahap di mana kita dapat memanfaatkan penggabungan kuasa ini akan memakan masa bertahun-tahun penyelidikan dan berpuluh bilion ringgit.

Jumlah kuasa yang diperlukan untuk memulakan pelakuran ditambah dengan kepanasan yang tersangat tinggi yang dihasilkan oleh proses ini menyukarkan pembinaan kemudahan yang mampu menahan reaksi ini.

Sebilangan saintis memandang laser gergasi sebagai cara untuk memulakan proses penyatuan ini, dan yang lain meneroka pilihan lain namun belum ada yang mampu merealisasikannya.  

China berjaya hasilkan matahari tiruan / buatan?

hl 2m tokamak ciptaan china

(HL-2M Tokamak)

HL-2M Tokamak buatan China merupakan alat penyelidikan gabungan nuklear terbaru milik negara ini dan dipuji sebagai "kebangkitan matahari tiruan" oleh media China. Setakat ini ia dianggap sebagai peranti paling menyerupai matahari yang dapat dicipta manusia.

Ketika ini matahari telah "membakar" dengan begitu stabil untuk tempoh 4.6 bilion tahun, namun eksperimen HL-2M yang dilakukan China hanya bertahan selama beberapa saat sahaja.

Reaktor peleburan Tokamak HL-2M di Chengdu, Wilayah Sichuan, diarahkan bermula pada 4 Disember dan mencapai pelepasan plasma pertamanya, menurut Perbadanan Nuklear Nasional China (CNNC).

Peranti ini mampu menghasilkan plasma lebih dari 150 juta darjah Celsius dan diharapkan dapat memperkuatkan penyelidikan dan pengembangan teknologi utama dalam penyelidikan fizik plasma di China.

Plasma yang terhasil ini adalah 10 kali ganda plasma yang dihasilkan matahari.

Projek HL-2M telah diluluskan oleh Lembaga Tenaga Atom China pada tahun 2009, dan dirancang secara bebas dan dibina oleh Southwestern Institute of Physics (SWIP), bahagian dari CNNC.

matahari tiruan hl 2m tokamak ciptaan china

HL-2M dilihatkan akan memberikan sokongan teknikal utama untuk penyertaan China dalam projek International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) dan kawasan penyelidikan perbatasan, termasuk ketidakstabilan fluks dan fenomena magnetik plasma suhu tinggi-tinggi.

China adalah anggota ITER, yang sedang dalam pembinaan di Perancis, bersama dengan Kesatuan Eropah, AS, India, Jepun, Korea Selatan dan Rusia.

China memulakan penyelidikan pelakuran nuklear pada tahun 1960-an dan merangkumi pembinaan HL-1 di SWIP dan projek kecil lain seperti KT-5 di Universiti Sains dan Teknologi China (USTC) dan CT-6B yang dinaik taraf di Institut Fizik Akademi Sains China (IP CAS) di Beijing.

United Kingdom dan Korea Selatan baru-baru ini juga telah mengumumkan pencapaian penting dalam pelakuran nuklear.

Pada November 2020, Institut Penyelidikan Fusion Nasional Korea Selatan (NFRI) mengumumkan rekod plasma setelah tokamak milik Korea Selatan iaitu K-STAR berjaya mengendalikan plasma pada suhu 100 juta darjah Celsius selama 20 saat.

Mampukah kita mencipta bintang dan matahari yang terhasil semula jadi?

Jawapannya adalah ya, namun hanya untuk beberapa saat pada ketika ini. Namun masih perlu diperhatikan sama ada kita dapat mempertahankan ciptaan tersebut dan memanfaatkan tenaganya yang sangat luar biasa.

Dan mampukah ia bersaing dengan matahari ciptaan Maha Kuasa? Sudah tentunya tidak sama sekali. Wallahualam.

Rujukan: 

1. Nuclear Engineering International

2. Nuclear Weapon Archive

3. Creating Star

4. South China Morning Post



Hakcipta iluminasi.com (2017)