Maendeleo makubwa katika utafiti wa fusion yaliyotangazwa huko Washington Jumanne yalikuwa miongo kadhaa ijayo, na wanasayansi kwa mara ya kwanza waliweza kuunda athari ambayo ilitoa nguvu zaidi kuliko ilivyotumiwa kuiwasha.

Kwa kutumia leza zenye nguvu kuelekeza nishati kubwa kwenye kibonge kidogo nusu ya ukubwa wa BB, wanasayansi katika Maabara ya Kitaifa ya Lawrence Livermore huko California walianza athari ambayo ilitoa nishati mara 1.5 zaidi ya ilivyokuwa kwenye mwanga uliotumiwa kuizalisha.

Kuna miongo kadhaa zaidi ya kusubiri kabla ya fusion siku moja - labda - kutumika kuzalisha umeme katika ulimwengu wa kweli. Lakini ahadi ya fusion inavutia. Ikiwa itatumiwa, inaweza kutoa nishati isiyo na kikomo, isiyo na kaboni ili kusambaza mahitaji ya umeme ya wanadamu bila kuongeza joto duniani na kuzorota kwa mabadiliko ya hali ya hewa.

Katika mkutano na waandishi wa habari huko Washington, wanasayansi walisherehekea.

"Kwa hivyo, hii ni nzuri sana," alisema Marvin Adams, naibu msimamizi wa Utawala wa Kitaifa wa Usalama wa Nyuklia wa programu za ulinzi.

"Mafuta ya fusion kwenye capsule yalibanwa, athari za fusion zilianza. Haya yote yalikuwa yametokea hapo awali—mara 100 kabla—lakini wiki iliyopita kwa mara ya kwanza walibuni jaribio hili ili mafuta ya muunganisho yabaki moto wa kutosha, mnene wa kutosha na pande zote za kutosha kwa muda wa kutosha kuwaka," alisema Bw. Adams. "Na ilitoa nishati zaidi kuliko lasers zilikuwa zimeweka."

Hapa kuna kuangalia muunganisho wa nyuklia ni nini, na baadhi ya ugumu wa kuigeuza kuwa chanzo cha nishati cha bei nafuu na kisicho na kaboni ambacho wanasayansi wanatumai kinaweza kuwa.

Fusion ya nyuklia ni nini?

Angalia juu, na inatokea juu yako - athari za muunganisho wa nyuklia huwezesha jua na nyota zingine.

Mmenyuko hutokea wakati viini viwili vya mwanga vinaungana na kuunda kiini kimoja kizito zaidi. Kwa sababu jumla ya uzito wa kiini hicho kimoja ni chini ya wingi wa viini viwili vya asili, molekuli iliyobaki ni nishati ambayo hutolewa katika mchakato huo, kulingana na Idara ya Nishati.

Kwa upande wa jua, joto lake kali—mamilioni ya digrii Celsius—na shinikizo linalotokana na mvuto wake huruhusu atomi ambazo zingeweza kurudisha kila mmoja kuunganishwa.

Wanasayansi wameelewa kwa muda mrefu jinsi muunganisho wa nyuklia umefanya kazi na wamekuwa wakijaribu kurudia mchakato huo Duniani hadi miaka ya 1930. Juhudi za sasa zinalenga kuchanganya jozi ya isotopu za hidrojeni—deuterium na tritium—kulingana na Idara ya Nishati, ambayo inasema kwamba mchanganyiko fulani hutoa "nishati nyingi zaidi kuliko athari nyingi za muunganisho" na inahitaji joto kidogo kufanya hivyo.

Hii inaweza kuwa ya thamani gani?

Daniel Kammen, profesa wa nishati na jamii katika Chuo Kikuu cha California huko Berkeley, alisema muunganisho wa nyuklia unatoa uwezekano wa mafuta "kimsingi yasiyo na kikomo" ikiwa teknolojia hiyo inaweza kufanywa kibiashara. Vipengele vinavyohitajika vinapatikana katika maji ya bahari.

Pia ni mchakato ambao hautoi taka za mionzi ya mgawanyiko wa nyuklia, Bw. Kammen alisema.

Kuvuka mstari wa kupata nishati halisi kunaashiria mafanikio makubwa, alisema Carolyn Kuranz, profesa wa Chuo Kikuu cha Michigan na mwanafizikia wa majaribio ya plasma.

"Kwa kweli, sasa watu wanafikiria, vizuri, tunawezaje kwenda mara 10 zaidi au mara 100 zaidi? Daima kuna hatua inayofuata," Bi Kuranz alisema. "Lakini nadhani huo ni mstari wazi wa, ndio, tumepata kuwasha katika maabara."

Wanasayansi wanajaribuje kufanya hivi?

Njia moja ambayo wanasayansi wamejaribu kuunda upya muunganisho wa nyuklia inahusisha kile kinachoitwa tokamak-chumba cha utupu chenye umbo la donut ambacho hutumia sumaku zenye nguvu kugeuza mafuta kuwa plasma yenye joto kali (kati ya nyuzi joto milioni 150 na milioni 300) ambapo muunganisho unaweza kutokea.

Maabara ya Livermore hutumia mbinu tofauti, huku watafiti wakirusha leza ya boriti 192 kwenye kibonge kidogo kilichojaa mafuta ya deuterium-tritium. Maabara iliripoti kuwa jaribio la Agosti 2021 lilitoa megajoules 1.35 za nishati ya muunganisho-karibu asilimia 70 ya nishati iliyotolewa kwa lengo. Maabara hiyo ilisema majaribio kadhaa yaliyofuata yalionyesha kupungua kwa matokeo, lakini watafiti waliamini walikuwa wamegundua njia za kuboresha ubora wa kibonge cha mafuta na ulinganifu wa lasers.

Kwa nini fusion ni ngumu sana?

Inachukua zaidi ya joto kali na shinikizo. Pia inachukua usahihi. Nishati kutoka kwa lasers lazima itumike kwa usahihi ili kukabiliana na nguvu ya nje ya mafuta ya fusion, kulingana na Stephanie Diem, profesa wa fizikia ya uhandisi katika Chuo Kikuu cha Wisconsin-Madison.

Na hiyo ni kuthibitisha tu faida halisi ya nishati inawezekana. Ni vigumu zaidi kuzalisha umeme katika mtambo wa kuzalisha umeme.

Kwa mfano, lasers za maabara zinaweza kuwaka moto mara chache tu kwa siku. Ili kuzalisha nishati, wangehitaji kuwasha moto haraka na vidonge vitahitaji kuingizwa mara nyingi kwa dakika, au hata haraka, Bi Kuranz alisema.

Changamoto nyingine ni kuongeza ufanisi, alisema Jeremy Chittenden, profesa katika Chuo cha Imperial huko London aliyebobea katika fizikia ya plasma. Lasers zinazotumiwa huko Livermore zinahitaji nishati nyingi za umeme, na watafiti wanahitaji kutafuta njia ya kuzalisha matokeo yao kwa njia ya gharama nafuu zaidi, alisema.