Yr wythnos hon fe wnaeth y newyddion benawdau ledled y byd bod Labordy Cenedlaethol Lawrence Livermore, yng Nghaliffornia, wedi cyrraedd y garreg filltir hanesyddol mewn ymasiad trwy gynhyrchu mwy o egni o'r angen i ryddhau'r adwaith. Rhywbeth sy'n dod â dynoliaeth ychydig yn nes at feistroli'r ynni cynaliadwy a bron yn ddiderfyn sy'n 'tanio' y sêr yn naturiol, ond ein bod ni yma, ar y Ddaear, yn dal i fod yn y broses o reoli'n llwyr.
Mae'r gamp wedi bod yn bosibl diolch i gyfleuster deg stori maint tri maes pêl-droed Americanaidd a 60 mlynedd o waith. Fodd bynnag, nid dyma’r unig brosiect sydd â’r nod o atgynhyrchu’r ynni sy’n deillio o Ein Haul bob dydd ac efallai mai dyna’r ateb i newid yn yr hinsawdd.
Heb amheuaeth, oherwydd potensial a chyfranogiad rhyngwladol, cyfeiriad y byd yw'r Adweithydd Arbrofol Thermoniwclear Rhyngwladol (ITER), prosiect mega y mae gwledydd yr Undeb Ewropeaidd, Japan, yr Unol Daleithiau, De Korea, India, Rwsia a Tsieina ynddo.
Yn 2006, llofnododd pob un ohonynt gytundeb i greu yn Cadarache (Ffrainc) y prototeip adweithydd mwyaf a adeiladwyd erioed, sy'n profi, yn wir, bod ynni ymasiad yn ffynhonnell ynni hyfyw. Mae'n wahanol i'r NIF, yn anad dim, yn ei ffordd o allu ail-greu amodau pwysau a thymheredd y sêr yn ein labordai: tra bod un Gogledd America yn seiliedig ar system cyfyngu anadweithiol, dull sy'n manteisio ar y trawstiau o laserau pwerus i gywasgu'r niwclysau dewteriwm a thritiwm y tu mewn i sffêr llai na phys, mae ITER yn defnyddio magnetau enfawr a phwerus - cyfyngiad magnetig - i reoli'r plasma llosgi lle mae'r egni'n cael ei gynhyrchu mewn cynhwysydd enfawr siâp toesen y dymunir amdano gollyngiad ynni.
Ac, gyda'r dull hwn, mae'n gobeithio ei wneud yn fwy effeithiol na'r NIF: er bod arbrawf Livermore yn llwyddo i gynhyrchu dwywaith yr egni yr oedd angen i'r adwaith ei sbarduno, addawodd ITER gynyddu'r cynnydd hwn hyd at ddeg gwaith. Ac nid yn unig hynny, ond ei amcan yw ymestyn y record i 500 eiliad ar bŵer uchel (ychydig dros 8 munud) ac i 1.500 ar bŵer canolig (25 munud) y gwaith y mae'r adweithydd NIF ond wedi'i gynnal (ar hyn o bryd) a ychydig biliynau o eiliad. Fodd bynnag, mae'n dal i fod 80% yn cael ei adeiladu ac ni fydd yr arbrofion yn dechrau, o leiaf, tan 2028. Pwynt, felly, ar hyn o bryd, ar gyfer rhai'r NIF.
y bet Ewropeaidd
“Ond does dim cystadleuaeth,” meddai Eleonora Viezzer, athro Ffiseg Atomig, Moleciwlaidd a Niwclear ym Mhrifysgol Seville. “Rydyn ni’n hapus iddyn nhw; “Nid yw’n gyflawniad gan rai, mae’n rhywbeth da i’r gymdeithas gyfan.” Mae Viezzer, a gydnabuwyd yn ddiweddar gydag un o’r Gwobrau Ffiseg a noddir gan Sefydliad BBVA gyda’r Royal Spanish Society of Physics (RSEF), wedi gweithio gyda nifer o’r prif adweithyddion arbrofol sy’n bodoli, yn eu plith, gyda’r Join European Torus (JET), yr ased Ewropeaidd i beidio â chael ei adael ar ôl wrth chwilio am 'greal sanctaidd' ynni. Ac ar hyn o bryd nid yw'n mynd yn ddrwg o gwbl, oherwydd llwyddodd y JET, rhyw fath o ITER 'miniature' - yn benodol, model tokamak ddeg gwaith yn llai - fis Chwefror diwethaf i gynhyrchu 59 megajoule am 5 eiliad.
Cyfnod a all ymddangos yn ddibwys, ond o ran astudio ffiseg, mae bron fel pe bai'r plasma wedi'i 'rewi'. Rhywbeth sydd hefyd wedi digwydd ychydig gyda’r fiwrocratiaeth sy’n llywodraethu’r adweithydd ‘bach’ hwn, sydd er ei fod yn cael ei lywodraethu gan gonsortiwm Ewropeaidd EUROfusion, wedi’i leoli yn nhiriogaeth Brexit, yn benodol yn ninas Culham, ger Rhydychen. “Er hynny, mae’n rhywbeth sy’n dod i’r amlwg ar y lefel weinyddol; Gyda chydweithwyr nid ydym yn edrych ar bwy sydd o un lle neu’r llall, mae cydweithrediad gwyddonol yn aros yr un fath, ”meddai Viezzer.
JET, ynghyd â NIF, yw'r unig gyfleusterau gweithredol yn y byd sy'n gweithredu gyda dewteriwm a thritiwm, y ddau isotop hydrogen sy'n tanio adweithiau ymasiad. Mae deuterium yn eithaf hawdd i'w gael: mae'n bresennol mewn dŵr môr; Fodd bynnag, mae tritiwm yn elfen fwy cymhleth i'w chael: dim ond yn y dyfodol y cyflawnir yr adweithiau ymasiad clo a gynhyrchir 'yn y fan a'r lle', ar hyn o bryd mae angen ei echdynnu o lithiwm.
Mae ymasiad niwclear felly yn cael ei gyflwyno fel ffynhonnell ynni sydd bron yn ddiderfyn, yn lân ac yn amgylcheddol gynaliadwy, gan nad yw'n cynhyrchu gwastraff ymbelydrol hirdymor. Yn wahanol i ymholltiad niwclear, mewn ymasiad niwclear, yn ogystal â chynhyrchu gwastraff ymbelydrol parhaol, mae'n gorfforol amhosibl i episod tebyg i Chernobyl neu Fukushima ddigwydd, ond os bydd cwymp, bydd yr adwaith yn diffodd ei hun.
Un arall o'r prosiectau nodedig yw SPARC, yng nghyfleusterau Sefydliad Technoleg chwedlonol Massachusetts (MIT). Mae sawl cwmni a phersonoliaeth (yn eu plith, crëwr Microsoft, Bill Gates; a magnate Amazon, Jeff Bezos), wedi betio cymaint ar y model hwn yn seiliedig ar fagnetau uwch-ddargludo tymheredd uchel nes bod ei grewyr yn honni y byddant yn creu “y magnetig y maes mwyaf pwerus a grëwyd erioed ar y Ddaear.” Mewn gwirionedd, maent mor siŵr eu bod yn addo y bydd ganddynt brototeip a fydd yn gallu ail-greu carreg filltir NIF, er y tro hwn mewn dyfais cyfyngu magnetig, yn barod erbyn 2025.
“Mae’n bwysig nodi nad adweithydd cynhyrchu trydan yw SPARC, ond yn hytrach arbrawf gwyddonol a thechnolegol lle bydd ein cynorthwyydd yn anelu at optimeiddio adweithyddion y dyfodol, dilysu ein modelau a dangos bod ymasiad yn bosibl ac yn addawol. “Esboniodd Pablo Rodríguez-Fernández, ymchwilydd gwyddonol yng Nghanolfan Gwyddoniaeth Plasma a Cyfuno MIT ym mhrosiect SPARC, wrth ABC. «Mae'r cam hwn, cyn planhigyn cynhyrchu ynni, yn bwysig iawn, gan fod yr arbrofion yr ydym wedi'u cynnal dros y blynyddoedd yn dal i fod ymhell o'r mecanweithiau ffisegol sy'n angenrheidiol mewn adweithyddion cynhyrchu trydan, felly mae cael cam canolradd, fel SPARC ac ITER, yn hanfodol.”
Yr 'haul' Asiaidd
Nid yn unig y byd Gorllewinol sydd â'i haulau artiffisial. Mae gan Asia ddiddordeb mawr hefyd yn yr egni newydd hwn. Mae Japan - gyda chydweithrediad Ewropeaidd - yn mynd i agor y JT-60SA yn y misoedd nesaf. Wedi'i leoli yn Ibaraki Prefecture, bydd o'r math tokamak, fel y JET. Ond bydd yn fwy na'i faint, felly dyma fydd y prototeip mwyaf yn ei ddosbarth nes bydd ITER yn agor.
O'i ran ef, mae gan Tsieina nifer o fodelau, er mai'r mwyaf blaengar yw'r adweithydd tokamak uwch-ddargludo uwch arbrofol, EAST. Mae'r peiriant hwn sy'n gweithio ar ei ben ei hun gyda deuteriwm yn cael ei gymryd i'r eithaf gan wyddonwyr ac wedi llwyddo i gynnal tymheredd plasma o 120 miliwn gradd Celsius am 101 eiliad; ac yn ymestyn i 1.056 eiliad (17 munud) ar y tymheredd isaf: 70 miliwn gradd Celsius. Yn wythnos DWYRAIN, creodd De Korea y prototeip KSTAR, a oedd ym mis Ionawr 2021 yn gallu cyrraedd 100 miliwn gradd Celsius am 20 eiliad.
Mae'n bwysig egluro bod pob un o'r prototeipiau hyn yn dal i fod yn arbrofion: hynny yw, ar hyn o bryd nid oes yr un ohonynt yn trosglwyddo'r egni a grëir i'r grid trydanol, er enghraifft, ac nid ydynt ychwaith yn adweithyddion ymasiad masnachol. Ar gyfer hynny, bydd yn rhaid aros, o leiaf, tan y degawd nesaf, yn ôl arbenigwyr. “Mae’n anodd amcangyfrif pryd y bydd yn bosibl cael ymasiad fel ffynhonnell ynni,” meddai Rodríguez-Fernández. Fodd bynnag, gyda’r cyllid preifat sy’n dod i mewn i’r uno a’r datblygiadau sydd wedi digwydd yn y blynyddoedd diwethaf, credaf mai tua ail hanner y 2030au y byddwn yn gweld y prototeipiau cyntaf o gynhyrchu trydan. Mae Viezzer yn cytuno: “Rydym yn sicr ar adeg hollbwysig a chyffrous iawn yn y maes ymasiad. “Rwy’n meddwl mai ni fydd y genhedlaeth a fydd yn gweld y ffynhonnell ynni newydd addawol hon yn dod i ben.”
