Dalam catatan ini, kita akan meneroka sama ada tenaga pelakuran boleh menggantikan risiko yang berkaitan dengan kuasa nuklear. Catatan blog ini mengkaji potensi tenaga pelakuran, dengan memberi tumpuan kepada kelebihan dan kebolehlaksanaannya.
Pengenalan
Pernahkah anda mendengar tentang filem Korea 'Pandora'? Filem ini menggambarkan senario di mana sebuah loji kuasa nuklear meletup akibat gempa bumi terbesar dalam sejarah, menyebabkan bahan radioaktif bocor ke udara dan mencederakan ramai orang. Ia mengikuti usaha untuk mencegah letupan sekunder dan kebocoran sisa radioaktif yang disebabkan oleh pembinaan loji yang buruk. 'Pandora' menyampaikan pengajaran yang bertujuan untuk meningkatkan kesedaran tentang risiko kemalangan nuklear yang mungkin tidak disedari sepenuhnya oleh orang ramai dan menggalakkan kewaspadaan.
Penjanaan kuasa nuklear—tema utama filem ini—biasanya dirujuk sebagai "loji kuasa nuklear". Ia merupakan kaedah menjana elektrik dengan menggunakan stim yang dihasilkan daripada tenaga tindak balas rantai pembelahan nuklear untuk memacu penjana turbin. Tindak balas pembelahan yang menggerakkan loji kuasa nuklear ialah sejenis tindak balas nuklear di mana nukleus atom dengan nombor jisim yang tinggi—seperti uranium dan plutonium—sama ada berlanggar dengan neutron atau menjadi tidak stabil dan berpecah kepada nukleus atom yang lebih kecil. Apabila jisim nukleus berkurangan sebelum dan selepas pembelahan, perbezaan jisim ditukar menjadi tenaga dan dibebaskan.
Walau bagaimanapun, apabila pembelahan nuklear berlaku di loji kuasa nuklear, sejumlah besar bahan radioaktif dihasilkan, dan sejumlah besar haba dihasilkan, menimbulkan risiko kemalangan besar yang ketara. Kemalangan nuklear Chernobyl 1986 mencemari sebahagian besar Eropah dengan radiasi, dan letupan di loji kuasa nuklear Fukushima di Jepun pada Mac 2011 menyebarkan bahan radioaktif ke seluruh Jepun dan ke Lautan Pasifik. Akibat kemalangan ini, teras reaktor cair, memecahkan bekas tekanan keluli dan menembusi struktur penahan konkrit; sejumlah besar air yang disuntik untuk menyejukkan teras mengalir ke lautan, mencemari makanan laut tempatan dengan radiasi. Walaupun lapan tahun telah berlalu, ramai orang masih menderita akibat radiasi, dan persekitaran yang tercemar masih belum kembali ke keadaan asalnya.
Menyedari pelbagai isu—seperti bahaya kuasa nuklear dan kontroversi seputar pelupusan sisa radioaktif yang dihasilkan semasa proses penjanaan kuasa—banyak negara sedang melaksanakan dasar untuk mengurangkan kuasa nuklear dan sedang membangunkan sumber tenaga baharu dan boleh diperbaharui. Salah satu sumber tersebut ialah tenaga pelakuran nuklear.
Apa itu peleburan nuklear?
Mari kita lihat proses pelakuran nuklear, yang menghasilkan tenaga pelakuran nuklear—sejenis tenaga boleh diperbaharui. Pelakuran nuklear merujuk kepada proses di mana nukleus dengan jisim ringan, seperti hidrogen, bergabung untuk membentuk nukleus yang lebih berat. Oleh kerana tenaga pengikatan yang dihasilkan oleh nukleus yang lebih ringan daripada atom besi berkurangan apabila jisim berkurangan, nukleus yang lebih berat cenderung lebih stabil. Perbezaan tenaga pengikatan ditunjukkan sebagai defisit jisim, menghasilkan sejumlah besar tenaga pelakuran. Tambahan pula, nukleus yang lebih berat daripada atom besi pun boleh bercantum jika tenaga luaran dibekalkan, membolehkan pelakuran nuklear berlaku. Sebaik sahaja pelakuran berlaku, nukleus yang terhasil tidak mudah berpecah, walaupun tenaganya berkurangan semasa proses pemecahan kepada dua nukleus. Oleh kerana proses pelakuran nuklear ini adalah sama dengan prinsip Matahari menghasilkan cahaya dan haba, peranti pelakuran nuklear kadangkala dirujuk sebagai "matahari buatan".
Bintang yang menjana tenaga mereka sendiri dan memancarkan cahaya, seperti Matahari, menggunakan tindak balas pelakuran nuklear dan wujud dalam keadaan plasma suhu ultra tinggi melebihi 100 juta darjah. Dalam keadaan ini, nukleus atom bercantum, mencetuskan tindak balas pelakuran nuklear yang membebaskan tenaga. Pada awal abad ke-20, orang ramai tidak faham bagaimana Matahari terus menjana sejumlah besar tenaga suria. Mengikut hukum pemuliharaan tenaga, jumlah tenaga yang dipancarkan dari permukaan Matahari mestilah sama dengan jumlah tenaga yang terdapat di dalam Matahari—satu pencapaian yang mustahil dengan sumber tenaga yang diketahui pada masa itu, seperti kayu dan arang batu. Kemudian, apabila kajian mendedahkan bahawa Matahari memperoleh tenaganya daripada pelakuran nuklear, ramai orang mula mengkaji sama ada proses ini boleh dimanfaatkan untuk kegunaan praktikal.
Selain loji kuasa pelakuran nuklear, senjata nuklear yang dibangunkan menggunakan teknologi ini termasuk bom hidrogen. Memandangkan tindak balas pelakuran hidrogen itu sendiri tidak menghasilkan sejumlah besar radiasi, bom hidrogen agak mesra alam. Walau bagaimanapun, kebanyakan kuasa letupan bom hidrogen ditentukan oleh pelakuran nuklear yang dicetuskan oleh letupan nuklear, dan tindak balas itu tidak boleh berlaku tanpa pancaran sinar-X yang besar yang dihasilkan oleh mekanisme pencetus awal. Tambahan pula, kecekapan semasa bom hidrogen adalah setara dengan jisim TNT yang setara, jadi pembangunan selanjutnya masih diperlukan.
Kelebihan Gabungan Nuklear
Mengapakah orang ramai menjalankan pelbagai kajian untuk memajukan teknologi pelakuran nuklear dan memanfaatkan tenaganya? Untuk menjawab soalan ini, kita mesti membincangkan terlebih dahulu kelebihan teknologi pelakuran nuklear.
Pertama, pelakuran nuklear menggunakan bahan semula jadi sebagai bahan api. Walaupun ini merupakan ciri umum kebanyakan sumber tenaga boleh diperbaharui, tidak seperti teknologi pembelahan—yang bergantung pada uranium dengan rizab terhad—pelakuran nuklear menggunakan bahan yang mudah diperoleh daripada alam semula jadi. Teknologi pelakuran nuklear menggunakan deuterium (²H), yang boleh diperoleh daripada air laut, dan tritium (³H), yang dihasilkan daripada litium yang mudah diekstrak daripada tanah, sebagai bahan api. Hidrogen mudah didapati di Bumi hari ini, dan kuantiti yang lebih besar boleh diperoleh di angkasa lepas, jadi tidak perlu risau tentang kekurangan sumber.
Kedua, pelakuran nuklear sangat menjimatkan kerana kecekapan bahan apinya yang sangat tinggi. Tenaga yang dijana semasa proses penjanaan kuasa pelakuran nuklear adalah kira-kira 638 GJ setiap gram hidrogen; apabila menggunakan jisim bahan api yang sama, tindak balas pelakuran nuklear menghasilkan tenaga tujuh kali ganda lebih banyak daripada tindak balas pembelahan nuklear. Tambahan pula, tenaga yang dijana daripada 1 gram hidrogen adalah setanding dengan tenaga yang dihasilkan oleh 21 tan metrik arang batu atau kira-kira 60 tong minyak, menunjukkan kecekapan tenaga yang luar biasa.
Tambahan pula, pelakuran nuklear merupakan teknologi yang sangat selamat. Penjanaan kuasa pembelahan nuklear bergantung pada jisim kritikal untuk mencetuskan tindak balas rantai, mengekalkan output haba yang malar sambil menggunakan moderator neutron untuk mengawal tindak balas. Sebaliknya, penjanaan kuasa pelakuran nuklear melibatkan pengisian semula bahan api hidrogen dalam reaktor pelakuran mengikut keperluan; oleh itu, walaupun masalah timbul dalam mengawal tindak balas nuklear dalam reaktor, risiko letupan hampir tidak wujud. Hidrogen, bahan api untuk kuasa pelakuran nuklear, wujud dalam reaktor dalam keadaan plasma. Tidak seperti pepejal, plasma hidrogen mempunyai ketumpatan yang sangat rendah dan oleh itu hanya boleh menyimpan sejumlah kecil tenaga haba setiap unit isipadu. Akibatnya, jika kawalan hilang dan plasma berlanggar dengan dinding dalam reaktor, plasma akan hilang dan tindak balas nuklear berhenti.
Akhir sekali, pelakuran nuklear mesra alam dan hampir tidak menghasilkan bahan berbahaya. Jumlah sinaran yang dihasilkan oleh kuasa pelakuran nuklear menggunakan hidrogen yang berlaku secara semula jadi sebenarnya lebih besar daripada yang dihasilkan oleh kuasa pembelahan nuklear. Walau bagaimanapun, tidak seperti kuasa pembelahan nuklear—yang menghasilkan bahan radioaktif yang membawa maut kepada manusia—dan penjanaan kuasa terma—yang menjana dan mengeluarkan sejumlah besar bahan berbahaya seperti sulfur oksida dan karbon monoksida ke atmosfera—proses pelakuran nuklear menghasilkan helium, yang tidak radioaktif dan tidak berbahaya kepada alam sekitar, tidak mendatangkan mudarat kepada manusia atau alam sekitar.
Oleh itu, pelakuran nuklear menjana tenaga dengan menggunakan bahan-bahan semula jadi dan berdaya maju dari segi ekonomi kerana kecekapannya yang tinggi. Jika kita dapat memanfaatkan mekanisme penjanaan tenaga matahari dan alam semula jadi, kita akan dapat menikmati pelbagai faedah yang dinyatakan sebelum ini. Oleh itu, pada masa masalah yang berkaitan dengan sumber tenaga konvensional—seperti kekurangan sumber dan pencemaran alam sekitar—semakin meningkat, banyak negara telah membuat kesimpulan bahawa tiada alternatif yang lebih cekap daripada pelakuran nuklear untuk menyelesaikan masalah tenaga manusia dan terus menjalankan penyelidikan mengenai pelakuran nuklear.
Aplikasi Praktikal Gabungan
Banyak negara sedang menumpukan usaha yang besar untuk menjadikan pelakuran—dengan pelbagai manfaatnya—satu realiti praktikal. Apabila pengesahan saintifik pelakuran menjadi mungkin, penyelidikan pelakuran global beralih ke arah pengkomersialan, dengan matlamat aplikasi kejuruteraan dan pengeluaran elektrik komersial. Sehubungan itu, negara-negara terkemuka dalam penyelidikan pelakuran telah menubuhkan kemudahan penyelidikan kolaboratif antarabangsa untuk berkongsi hasil penyelidikan dan mempercepatkan pengkomersialan.
Ini ialah “ITER.” Nama yang bermaksud “laluan” dalam bahasa Latin, merangkumi harapan manusia untuk “laluan ke arah tenaga baharu.” Projek ITER ialah inisiatif R&D kolaboratif antarabangsa yang besar-besaran untuk bersama-sama membina reaktor eksperimen pelakuran antarabangsa, dengan matlamat utama untuk membuktikan kebolehlaksanaan tenaga pelakuran komersial sebagai tindak balas kepada risiko pengurangan bahan api fosil dan isu alam sekitar. Pada mulanya diketuai oleh empat negara—Amerika Syarikat, Rusia, Kesatuan Eropah dan Jepun—projek ini telah disertai oleh Korea Selatan, China dan India, dan kini terdiri daripada sejumlah tujuh negara.
Masa Depan Gabungan
Teknologi pelakuran semakin maju. Walaupun sains dan teknologi canggih diperlukan untuk menjadikan pelakuran praktikal, satu persoalan baru-baru ini telah ditimbulkan: "Adakah mungkin untuk mencapai pelakuran pada suhu bilik?"
Orang yang mendakwa telah mencapai pelakuran nuklear pada suhu bilik telah muncul secara konsisten. Pada Mac 1989, Stanley Pons dan Martin Fleischmann dari Universiti Utah mengumumkan bahawa mereka telah berjaya menjalankan eksperimen pelakuran nuklear suhu bilik. Walaupun eksperimen tersebut menggunakan paladium, yang mempunyai keupayaan untuk menyerap hidrogen, keputusan tindak balas pelakuran nuklear adalah tidak konsisten dan oleh itu tidak diiktiraf oleh komuniti saintifik. Sejak itu, pelbagai dakwaan—seperti tindak balas pelakuran gelembung—telah muncul, tetapi nampaknya sukar untuk mencapai pelakuran nuklear suhu bilik dengan sains dan teknologi semasa.
Disebabkan oleh kebimbangan alam sekitar, pasaran tenaga masa hadapan akan didominasi oleh sumber tenaga baharu dan boleh diperbaharui, dan memandangkan tenaga pelakuran nuklear boleh membekalkan semua bentuk tenaga, ia akan menerajui transformasi sistem bekalan tenaga masa hadapan. Walau bagaimanapun, penyelidikan mengenai tenaga pelakuran nuklear masih di peringkat awal dan baru sahaja bermula dengan bersungguh-sungguh. Melangkah ke hadapan, cabaran teknikal—seperti mendiagnosis plasma untuk mengekalkan keadaan stabil dan membuang bendasing—mesti ditangani. Untuk tujuan ini, strategi jangka panjang mesti dibangunkan, dan dasar diperlukan untuk memastikan bekalan penyelidik berbakat dan sokongan jangka panjang yang berterusan.
Kesimpulan
Pelakuran nuklear juga menjadi tema yang kerap muncul dalam filem-filem baru-baru ini. Dalam filem 'Iron Man', protagonisnya, Tony Stark, menggunakan peranti pelakuran nuklear suhu bilik sebagai sumber kuasa untuk sut Iron Mannya. Menggunakan peranti ini, dia melawan pelbagai penjahat dan menjadi adiwira. Selain itu, dalam filem "Spider-Man 2," Doktor Octopus muncul sebagai seorang saintis yang menyelidik pelakuran nuklear berasaskan tritium dalam usaha untuk mendapatkan kuasa tanpa had melalui tindak balas pelakuran nuklear. Walaupun eksperimen pelakurannya gagal berulang kali, reaktor pelakuran itu sendiri akhirnya menjadi entiti yang didorong oleh keinginan untuk mengawal manusia. Dalam filem-filem ini, pelakuran nuklear digambarkan sebagai teknologi yang mampu memanfaatkan tenaga tanpa had.
Isu utama dengan penjanaan kuasa pelakuran nuklear ialah pancaran neutron. Pancaran neutron ialah aliran neutron berkelajuan tinggi, dan neutron berkelajuan tinggi ini menyebabkan reaktor menjadi radioaktif. Tidak seperti penjanaan kuasa pembelahan, yang memerlukan pengasingan hasil sampingan tindak balas dalam kuantiti yang besar daripada alam sekitar, penjanaan kuasa pelakuran hanya memerlukan pelupusan apabila reaktor dinyahaktifkan; oleh itu, ia mengeluarkan sisa berbahaya kepada alam sekitar yang jauh lebih sedikit berbanding penjanaan kuasa pembelahan. Walaupun jumlahnya lebih kecil daripada pembelahan, adalah penting untuk menyedari dengan jelas bahawa sisa radioaktif masih dihasilkan.
Saya menyokong kuasa pelakuran. Pelakuran akan membawa banyak manfaat. Walau bagaimanapun, kita mesti ingat bahawa teknologi pelakuran masih berkembang; walaupun ia dijangka menawarkan banyak kelebihan, mungkin terdapat kekurangan yang belum ditemui.
Seperti yang ditunjukkan oleh sejarah kemajuan teknologi, masalah yang tidak dijangka boleh timbul dan membawa akibat yang ketara. Oleh itu, saya percaya terpulang kepada manusia untuk menentukan cara menggunakan dan memanfaatkan pelakuran—yang menawarkan potensi tanpa had—dan ini datang dengan tanggungjawab yang sepadan. Bukan sahaja penyelidik yang mengkaji dan membangunkan pelakuran, tetapi juga orang yang akan menggunakannya sebaik sahaja ia dikomersialkan pada masa hadapan, mesti bertindak secara bertanggungjawab untuk mencegah penyalahgunaan pelakuran. Tambahan pula, jika kuasa pelakuran nuklear membolehkan kita memanfaatkan tenaga tanpa had, kita perlu merangka penyelesaian untuk menangani isu-isu peringkat kebangsaan yang berpotensi, seperti peperangan.
