Tokamak HL-4 China Bakal Menguji Magnet 25 Tesla Dalam Keadaan Reaktor Pelakuran

China kini mengalihkan tumpuan program pelakurannya daripada sekadar mencapai plasma bersuhu tinggi kepada persoalan kejuruteraan yang lebih sukar: mampukah magnet bertahan dalam keadaan yang menyerupai reaktor sebenar?

Itulah peranan utama HL-4, atau Huanliu-4 — tokamak eksperimen baharu yang diposisikan sebagai kemudahan untuk menguji teknologi magnet superkonduktor suhu tinggi (HTS) dalam gabungan haba, radiasi dan tekanan mekanikal yang ekstrem. Matlamat terdekatnya bukan untuk menghasilkan elektrik komersial. 12

HL-4 menguji magnet, bukan sekadar suhu plasma

Tokamak menggunakan medan magnet yang sangat kuat untuk mengurung plasma. Dalam kemudahan HL-4 yang dirancang, teknologi magnet HTS akan dibawa keluar daripada ujian makmal yang terkawal dan diuji dalam keadaan yang lebih hampir kepada persekitaran reaktor pelakuran.

Bahan persidangan menyifatkan HL-4 sebagai peranti eksperimen pelakuran kurungan magnet generasi keempat. Ia juga akan menjadi platform untuk mengesahkan secara sistematik kebolehpercayaan magnet HTS bermedan tinggi di bawah “keadaan pelakuran kompleks”. 810

Perbezaannya penting. Magnet mungkin berfungsi dengan baik dalam ujian berasingan, tetapi cabarannya jauh lebih besar apabila magnet, sistem penyejukan, struktur sokongan, bekalan kuasa dan sistem kawalan perlu beroperasi serentak ketika berdepan beban haba plasma, radiasi serta daya elektromagnet yang besar.

Magnet yang lebih kuat berpotensi menjadikan tokamak lebih padat dan membantu meningkatkan pengurungan plasma. Namun, semua komponen berkaitan perlu kekal stabil dan boleh dipercayai dalam tempoh operasi yang panjang.

Sambungan daripada HL-1 kepada HL-4

HL-4 dirancang sebagai kesinambungan siri peranti yang dibangunkan oleh Southwestern Institute of Physics (SWIP), China. Rangkaian ini merangkumi HL-1, HL-1M, HL-2A dan HL-3, yang sebelum ini dikenali sebagai HL-2M.

Peranti-peranti tersebut menyokong penyelidikan plasma berprestasi semakin tinggi. HL-3 mencapai plasma pertama pada 2020 dan operasi mod kurungan tinggi, atau H-mode, pada 2023. 2627

Keputusan HL-3 pada 2025 memberikan konteks kepada pembangunan HL-4. Pengumuman rasmi China National Nuclear Corporation (CNNC) melaporkan suhu ion sebanyak 117 juta °C dan suhu elektron 160 juta °C. 19 Laporan lain pula membundarkan suhu ion itu kepada kira-kira 120 juta °C. 1825

Oleh sebab kedua-dua angka itu merujuk kepada cara berbeza dalam menerangkan pencapaian yang sama, julat 117 hingga 120 juta °C lebih tepat digunakan berbanding memilih satu angka yang seolah-olah tidak dipertikaikan.

Namun, HL-4 bukan sekadar usaha untuk mencatat rekod suhu plasma baharu. Fokusnya ialah menguji sama ada magnet dan sistem reaktor yang diperlukan untuk operasi medan tinggi secara berterusan boleh menahan keadaan yang dihasilkan oleh plasma tersebut.

Sasaran magnet HTS 25 tesla

Satu konsortium inovasi di Delta Sungai Yangtze, diketuai China Fusion Energy, mengumumkan program berasingan untuk membangunkan magnet tokamak HTS bermedan tinggi yang memenuhi keperluan HL-4.

Konsortium itu melibatkan sembilan organisasi penyelidikan dan industri, termasuk China Fusion Energy, Shanghai Superconductor, Eastern Superconductor, Shanghai Jiao Tong University dan Shanghai Electric Nuclear Power Group. 56

Pelan hala tujunya menetapkan sasaran untuk menyiapkan barisan pembangunan dan ujian magnet HTS bermedan tinggi 25 tesla pada 2028, diikuti pembangunan prototaip magnet pada 2030. 45

Angka 25 tesla menjadikan pengumuman HL-4 lebih daripada sekadar rancangan sebuah kemudahan. Ia turut menunjukkan usaha membina ekosistem pembuatan dan kelayakan teknologi yang lebih luas.

Untuk mencapai sasaran itu, China bukan sahaja perlu menghasilkan bahan superkonduktor. Ia juga perlu menguasai pembuatan gegelung magnet, struktur sokongan, sistem kriogenik, bekalan kuasa, kemudahan ujian berskala besar serta penyepaduan semua sistem tersebut ke dalam persekitaran tokamak.

Apa makna magnet seberat 582 tan itu?

Satu lagi projek China di Hefei menunjukkan betapa besar cabaran perkakasan bagi reaktor pelakuran. Penyelidik di sana telah menyiapkan dan menguji gegelung superkonduktor seberat 582 tan yang disifatkan sebagai magnet pelakuran terbesar di dunia.

Gegelung berbentuk D itu berukuran kira-kira 21 meter panjang dan 12 meter lebar. Ia dibina untuk Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak, atau BEST. 113

BEST sedang dibangunkan dengan sasaran menunjukkan keuntungan kuasa pelakuran bersih dan penjanaan elektrik sekitar 2030. 14 Ujian magnet gergasi itu merupakan pencapaian penting dari segi pembuatan dan penyepaduan komponen — bukti bahawa China semakin mampu membina perkakasan yang diperlukan untuk mengurung plasma sangat panas pada skala reaktor.

Tetapi pencapaian itu tidak bermaksud China sudah menghasilkan reaktor pelakuran komersial atau mencapai penjanaan elektrik pelakuran yang berterusan dan ekonomik. Sasaran BEST sekitar 2030 masih merupakan demonstrasi yang dirancang, sama seperti HL-4 dan prototaip magnet 25 tesla masih berupa tonggak kejuruteraan yang akan datang. 14

Pelakuran sebagai strategi industri

Jika dilihat bersama, rancangan HL-4, konsortium magnet 25 tesla dan projek perkakasan BEST menunjukkan strategi yang melangkaui bidang fizik plasma.

China sedang membangunkan keupayaan dalam bahan superkonduktor, pembuatan magnet, ujian berskala besar dan kejuruteraan reaktor, sambil menghubungkan institusi penyelidikan dengan syarikat industri yang disokong negara. 59

Tenaga pelakuran turut disenaraikan sebagai keutamaan teknologi masa depan China dalam tempoh Rancangan Lima Tahun ke-15, sehingga 2030. 33 Laporan lain menyebut rancangan pelaburan melebihi 300 bilion yuan sebelum 2030, namun angka itu wajar dianggap sebagai anggaran dasar dan industri yang dilaporkan — bukannya bajet rasmi khusus untuk projek HL-4. 37

Matlamat strategiknya jelas: mengurangkan kebergantungan kepada peralatan dan bahan dari luar negara, membina rantaian bekalan pelakuran domestik serta mengumpul pengalaman untuk mengubah penyelidikan eksperimen kepada kejuruteraan reaktor.

Langkah ini meletakkan China dalam persaingan antarabangsa yang lebih luas untuk menjadikan pelakuran nuklear sebagai teknologi tenaga praktikal.

Kesimpulan

Pengumuman mengenai HL-4 bukanlah dakwaan bahawa tenaga pelakuran sudah tersedia. Sebaliknya, ia menunjukkan masalah kejuruteraan seterusnya yang mahu diselesaikan China: memastikan magnet superkonduktor suhu tinggi mampu beroperasi dengan boleh dipercayai dalam keadaan yang lebih hampir kepada reaktor pelakuran sebenar.

Dengan konsortium berkaitan menyasarkan prototaip magnet 25 tesla pada 2030, keputusan suhu tinggi HL-3 serta magnet 582 tan untuk BEST, program China kelihatan semakin bergerak ke arah kejuruteraan berskala besar.

Namun, penanda aras yang paling penting — operasi jangka panjang yang stabil, kuasa bersih dan elektrik yang berdaya maju dari segi ekonomi — masih belum dicapai.