Reaktor fusi nuklir milik China (Foto: Earth)
Jakarta, Jurnas.com - Upaya China mengembangkan energi fusi nuklir kembali mencatat kemajuan penting. Para ilmuwan melaporkan bahwa reaktor fusi eksperimental mereka mampu menahan plasma pada tingkat kepadatan yang selama ini dianggap terlalu tinggi dan berisiko runtuh.
Penelitian tersebut dilakukan di Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), reaktor fusi milik China yang kerap dijuluki `matahari buatan`. Dalam eksperimen terbaru, plasma berhasil dipertahankan tetap stabil meskipun kepadatannya melampaui batas konvensional yang selama puluhan tahun menjadi acuan para insinyur fusi.
Selama ini, meningkatkan kepadatan bahan bakar fusi memang menjanjikan daya yang lebih besar. Namun di sisi lain, kepadatan tinggi membuat plasma sangat rentan terhadap gangguan kecil yang dapat memicu keruntuhan mendadak dan menghentikan reaksi. Karena itu, banyak reaktor fusi terpaksa beroperasi jauh di bawah ambang ideal.
Dikutip dari Earth pada Sabtu (31/1), tim peneliti menemukan bahwa batas tersebut ternyata tidak sepenuhnya ditentukan oleh sifat plasma itu sendiri.
Faktor krusial justru terletak pada kondisi dinding reaktor dan bagaimana plasma berinteraksi dengan permukaan logam di sekelilingnya, terutama pada fase awal pembentukan plasma.
Eksperimen EAST menunjukkan bahwa jika kondisi di dekat dinding dikendalikan secara hati-hati, plasma dapat bertahan stabil pada kepadatan 1,3 hingga 1,65 kali lipat dari batas yang dikenal sebagai Greenwald limit. Selama ini, batas tersebut dipakai sebagai patokan aman untuk mencegah gangguan besar pada plasma.
Penelitian ini melibatkan kontribusi kuat dari Huazhong University of Science and Technology (HUST). Profesor Ping Zhu, salah satu peneliti utama, menekankan bahwa kunci keberhasilan bukanlah memperkuat medan magnet secara ekstrem, melainkan mengelola interaksi plasma dengan dinding reaktor sejak awal proses.
EAST sendiri dirancang untuk eksperimen jangka panjang dengan menggunakan magnet superkonduktor. Magnet jenis ini memungkinkan medan magnet kuat dipertahankan lebih lama, memberi waktu bagi operator untuk menyesuaikan pemanasan dan pemasukan bahan bakar secara presisi pada tahap awal reaksi.
Pada fase awal inilah perbedaan besar tercipta. Tim memanaskan plasma lebih cepat menggunakan gelombang mikro, sehingga mengurangi jumlah atom logam yang terlepas dari dinding dan masuk ke plasma. Atom-atom asing tersebut biasanya menyerap energi dan mendinginkan plasma, yang dapat memicu ketidakstabilan.
Selain itu, tekanan gas awal juga diatur agar tepi plasma tetap relatif dingin dan tidak merusak permukaan dinding. Kombinasi langkah ini membuat kondisi awal plasma jauh lebih `bersih`, sehingga kepadatan dapat dinaikkan secara bertahap tanpa memicu gangguan besar.
Ketika kondisi dinding sudah stabil, plasma memasuki rezim baru di mana batas kepadatan lama tidak lagi berlaku secara ketat. Dalam kondisi ini, peningkatan kepadatan tidak diikuti oleh peningkatan radiasi pendinginan yang biasanya menyebabkan reaktor berhenti mendadak.
Secara fisika, kepadatan tinggi sangat penting karena daya fusi meningkat sebanding dengan kuadrat kepadatan. Semakin rapat partikel bahan bakar, semakin sering tumbukan terjadi dan semakin besar energi yang dilepaskan. Inilah sebabnya kepadatan menjadi salah satu kunci menuju fusi dengan daya bersih positif.
Pendekatan baru ini juga dinilai lebih realistis secara teknologi. Meningkatkan medan magnet berarti menaikkan biaya dan kompleksitas reaktor. Sebaliknya, memperbaiki kontrol dinding dan prosedur awal dapat diterapkan tanpa perubahan radikal pada desain utama.
Temuan ini relevan bagi proyek fusi besar dunia seperti ITER, sekaligus bagi rencana lanjutan China. Dalam dokumen resmi, China menargetkan pembangunan reaktor Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak (BEST) selesai pada 2027, dengan ambisi menghasilkan daya fusi bersih paling lambat akhir 2030.
Meski demikian, para peneliti menegaskan bahwa kepadatan tinggi saja belum cukup. Reaktor fusi tetap harus menjaga suhu ekstrem dan waktu penahanan energi yang panjang, serta mengatasi tantangan besar lain seperti kerusakan material akibat neutron dan pengelolaan tritium.
Studi ini dipublikasikan dalam jurnal Nature.
Google News: http://bit.ly/4omUVRy
Terbaru: https://jurnas.com/redir.php?p=latest
Langganan : https://www.facebook.com/jurnasnews/subscribe/
Youtube: https://www.youtube.com/@jurnastv1825?sub_confirmation=1
reaktor fusi China energi fusi nuklir plasma tokamak matahari buatan China
