Nyaris, Kini Ilmuwan 43 Detik Lebih Dekat dalam Menghasilkan Energi Tanpa Batas

MUNICH - Energi nuklir seperti yang kita kenal sekarang dihasilkan melalui fisi—proses pembelahan inti atom, yang menghasilkan listrik tanpa memancarkan gas rumah kaca. Masalahnya? Fisi juga menghasilkan limbah radioaktif sebagai produk sampingan dari penggunaan bahan bakar uranium.

Dikutip dari Popular Mechanics, fusi nuklir adalah proses yang sama yang menggerakkan bintang-bintang, seperti Matahari kita . Di dalam bintang, inti-inti hidrogen saling bertabrakan di bawah tekanan dan panas yang intens, berfusi menjadi helium dan melepaskan ledakan energi yang sangat besar. Para ilmuwan telah lama ingin menciptakan kembali fusi di Bumi karena dapat menghasilkan energi bersih dan hampir tak terbatas, tanpa emisi karbon, dan jauh lebih sedikit limbah radioaktif dibandingkan pembangkit listrik tenaga nuklir saat ini.

Reaktor fusi masih dalam tahap percobaan, dan para ilmuwan sebagian besar berfokus pada pengembangan sejenis reaktor yang disebut tokamak , yang menggunakan kumparan magnet untuk mengurung plasma dalam ruang berbentuk donat dengan menghasilkan medan magnet. Namun, calon desain serius lainnya disebut stellarator .

Stellarator lebih kompleks daripada tokamak—terutama dalam hal kumparan magnetnya—tetapi juga lebih fleksibel. Stellarator dapat mempertahankan plasma dengan daya lebih rendah dan memiliki fitur desain yang memudahkan pengendalian plasma tersebut. Stellarator Wendelstein 7-X di Jerman adalah salah satu monster tersebut, dan baru-baru ini memecahkan rekor dalam... ya, penghancuran atom .

Dalam percobaan baru-baru ini, para peneliti di Institut Max Planck untuk Fisika Plasma mempertahankan reaksi plasma yang stabil di Wendelstein 7-X selama 43 detik, mencapai tingkat kinerja " tiga produk " yang diperlukan untuk fusi nuklir yang layak dan memperoleh hasil terbaik sepanjang masa untuk semua stellarator.

Mungkin 43 detik mungkin terdengar singkat, tetapi kini menjadi durasi plasma terpanjang yang pernah ada dalam fusi nuklir, termasuk tokamak. Sebelumnya, JT60U Tokamak yang kini sudah tidak beroperasi di Jepang dan JET European Tokamak di Inggris—yang diklaim memiliki volume plasma tiga kali lipat—memegang rekor durasi plasma.

Produk tiga kali lipat mengukur seberapa dekat reaktor fusi dalam mencapai tingkat produksi energi 'impas' yang mandiri—titik di mana reaktor menghasilkan lebih banyak energi daripada yang dikonsumsinya. Tiga faktor yang memengaruhi produk tiga kali lipat adalah densitas partikel terionisasi yang mengalir melalui plasma panas, suhu ion yang difusikan, dan waktu pengurungan energi (berapa lama waktu yang dibutuhkan panas untuk keluar dari plasma yang tidak dipanaskan kembali). Waktu pengurungan yang lebih lama berarti insulasi yang lebih baik.

Tidak seperti reaktor fisi, yang menggunakan unsur berat seperti uranium, reaktor fusi mengandalkan unsur yang lebih ringan (seperti ion hidrogen deuterium dan tritium), yang membantu mereka menghindari pembentukan limbah nuklir beracun.

Injektor bahan bakar untuk Wendelstein 7-X diciptakan khusus untuk stellarator ini oleh para ilmuwan di Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL) Departemen Energi AS, yang juga berperan penting dalam mengembangkan jenis reaktor lainnya. Beberapa laboratorium Eropa—termasuk Pusat Penelitian Energi, Lingkungan, dan Teknologi (CIEMAT) di Spanyol dan Pusat Penelitian Energi HUN-REN di Budapest—berkontribusi dalam pengembangan pelet bahan bakar ini.

Saat plasma dipanaskan dengan gelombang mikro selama 43 detik yang memecahkan rekor tersebut, injektor bahan bakar menyediakan 90 pelet ion hidrogen beku untuk stellarator. Sistem pemanas gelombang mikro menggunakan resonansi siklotron elektron—metode fusi yang paling efektif, yang menggunakan gelombang elektromagnetik untuk memanaskan dan mengionisasi plasma hingga suhu yang (dalam kasus ini) mencapai 30 juta derajat Celcius (sekitar 54 juta derajat Fahrenheit).  Karena keberhasilan bergantung pada keseimbangan pemanasan dengan pulsa bahan bakar yang masuk, injektor pelet diprogram dengan laju pulsa otomatis, sebuah langkah yang belum pernah terjadi sebelumnya.

“Rekor baru ini merupakan pencapaian luar biasa bagi tim internasional. Ini secara mengesankan menunjukkan potensi Wendelstein 7-X,” ujar Thomas Klinger dari Institut Max Planck untuk Fisika Plasma dalam siaran pers. “Meningkatkan produk rangkap tiga ke tingkat tokamak selama pulsa plasma yang panjang menandai tonggak penting lainnya dalam perjalanan menuju stellarator yang mampu beroperasi di pembangkit listrik.”