September 29, 2022

Pada 27 Januari 1996, Prancis melakukan Xouthos, uji coba nuklir ke-210 dan terakhirnya, meledakkan hulu ledak termonuklir di bawah laguna Fangataufa di selatan Samudra Pasifik. Tes tersebut memiliki hasil antara 20 dan 120 kiloton TNT, berpotensi 8 kali lebih eksplosif dari bom yang dijatuhkan Amerika Serikat di Hiroshima pada tahun 1945. Xouthos menandai akhir dari uji coba nuklir Prancis tetapi bukan akhir dari pemeliharaan cadangan nuklirnya. Untuk memastikan bahwa hulu ledak negara itu berfungsi dengan baik, Prancis bekerja sama dengan Laboratorium Nasional Lawrence Livermore di Amerika Serikat untuk mengembangkan fasilitas uji pengapian laser berpendingin super.

Ada delapan negara lain yang memiliki senjata nuklir: Amerika Serikat, Rusia, Inggris, Prancis, Cina, Israel, India, dan Pakistan. Pada abad ke-21, hanya Korea Utara yang melakukan uji coba senjata nuklir secara langsung. Bagi negara-negara lain, memelihara dan mempertahankan hulu ledak nuklir tanpa uji coba di dunia nyata merupakan tantangan teknis. Salah satu cara untuk mengelola ini adalah melalui pemodelan komputer, yang memungkinkan laboratorium nuklir menyempurnakan desain hulu ledak dan mempelajari jenis baru perbaikan hulu ledak.

Tetapi menguji bahan fisil hulu ledak yang sebenarnya, gas di sekitar lubang plutonium yang mengembun sampai memicu reaksi fisi nuklir, berarti melihat bahan sebenarnya itu sendiri, dan melihat bagaimana ia berperilaku di bawah kepadatan tinggi dan panas yang hebat. Lawrence Livermore menjelaskan proses pengujian bahan nuklir dengan laser pada suhu rendah sebagai “sistem target kriogenik”, yang dijalankan di National Ignition Facility. Sistem ini, secara teori, akan memungkinkan mereka untuk memahami bagaimana bahan bakar nuklir berperilaku dalam kondisi kepadatan energi yang tinggi, dengan menciptakan energi fusi nyata jika sementara di bawah kondisi laboratorium.

See also  Bagaimana militer mempersiapkan transisi 5G

Fasilitas Pengapian Nasional mulai beroperasi pada 2010. Permintaan anggaran tahun itu dari Administrasi Keamanan Nuklir Nasional menggambarkan program tersebut sebagai “pemahaman ilmiah untuk menilai keselamatan, keamanan, dan keandalan senjata nuklir negara tanpa uji coba nuklir.” Untuk mencapai tujuan itu,”[s]penilaian dan sertifikasi senjata berbasis sains mengharuskan alat eksperimental canggih ini memiliki kemampuan untuk membuat dan mempelajari materi dalam kondisi ekstrem yang mendekati lingkungan kepadatan energi tinggi (HED) yang ditemukan dalam ledakan nuklir.”

Ledakan termonuklir sangat panas, dengan reaksi fisi tahap pertama mencapai lebih dari 100 juta kelvin. Mereka juga padat: komponen non-nuklir konvensional dari hulu ledak termonuklir menggunakan kekuatan ledakan untuk memadatkan plutonium menjadi bentuk yang lebih kompak di sekitar gas yang terbuat dari hidrogen berat, deuterium, dan tritium.

Cara lain untuk mencapai kepadatan ini adalah dengan mendinginkan pelet kecil deuterium-tritium hingga 18,5 Kelvin (atau -426 Fahrenheit). Pendinginan adalah bagian “kriogenik” dari “sistem target kriogenik”, dan pelet adalah targetnya. Alih-alih meledakkan bola plutonium ke dalam, seperti di hulu ledak yang sebenarnya, dalam tes ini energi untuk pengapian disediakan oleh sinar laser bertenaga tinggi.

Di National Ignition Facility, proses ini dilakukan melalui 192 sinar laser, yang memfokuskan 1,92 megajoule pada pelet deuterium dan tritium yang sangat didinginkan. Energi yang dilepaskan melalui fusi mirip dengan energi bintang, meskipun umurnya jauh lebih pendek. Mitra Prancis dari National Ignition Facility, Laser Mégajoule, “akan menggunakan 176 sinar laser untuk memfokuskan lebih dari satu megajoule energi laser ultraviolet pada target kecil yang mengandung campuran isotop hidrogen deuterium dan tritium yang sebagian beku.”

Sementara penelitian tentang fusi nuklir sering dipromosikan dan dibingkai sebagai jalan menuju reaktor fusi yang layak untuk pembangkit energi listrik, pada dasarnya ini adalah alat evaluasi dan penelitian senjata, dengan potensi insidental untuk penelitian ilmiah yang dilampirkan.

See also  Media sosial turun menyusul protes di Iran

[Related: Humans just generated nuclear energy akin to a star]

“NIF dirancang untuk menghasilkan suhu dan tekanan yang luar biasa tinggi—puluhan juta derajat dan tekanan miliaran kali lebih besar dari atmosfer bumi,” demikian penjelasan dari laboratorium. “Kondisi ini saat ini hanya ada di inti bintang dan planet dan senjata nuklir.”

Ketika kondisi tersebut ada di lab, mereka melakukannya hanya dengan sangat singkat. “Untuk sepersejuta detik selama percobaan ICF, [the National Ignition Facility]192 laser menggandakan suhu, kepadatan, dan tekanan yang sama yang ditemukan di dalam interior bintang dan planet dan meledakkan bahan peledak nuklir,” kata laporan tahun 2019 dari laboratorium. Itu masih cukup waktu bagi para peneliti untuk mempelajari pengaruh kondisi tersebut pada bahan yang relevan, penting dalam pengelolaan persediaan. “Sekitar 15 percobaan per tahun ditujukan untuk meneliti persamaan keadaan bahan,” atau pemodelan matematis tentang bagaimana bahan menangani kondisi reaksi nuklir.

Sementara Fasilitas Pengapian Nasional telah beroperasi selama hampir 12 tahun, yang paling dekat untuk menciptakan fusi penghasil energi adalah dengan tes pada 8 Agustus 2021. Tembakan itu menghasilkan 1,35 megajoule dari menyalakan pelet yang hampir beku, menandai hampir 70 persen konversi energi laser menjadi reaksi.

“Untuk Stockpile Stewardship Program,” laboratorium mengatakan dalam sebuah pernyataan dari Februari, “rekor tembakan memberikan akses ke rezim baru plasma densitas energi tinggi untuk menguji dan memverifikasi kode simulasi terkait senjata nuklir Laboratorium. [National Ignition Facility] melakukan studi eksperimental tentang penyalaan fusi dan pembakaran termonuklir berikutnya, yang menyediakan energi luar biasa dari senjata nuklir modern.”

Menciptakan kondisi fusi tanpa langsung meledakkan hulu ledak nuklir masih dalam proses. Dengan bekerja sama dengan Energi Alternatif dan Komisi Energi Atom Prancis, laboratorium nasional memastikan kedua negara dapat memperoleh manfaat dari penelitian paralel dan kolaboratif. Jika dibandingkan dengan alternatif untuk melanjutkan uji coba nuklir langsung, masalah fisika yang sulit dalam pengaturan laboratorium yang terkontrol adalah tantangan kecil, relatif terhadap risiko geopolitik dari perlombaan senjata internasional yang dilanjutkan.

See also  Cara kerja fitur pengecatan baru DALL-E