AS Membuat Sejarah dengan Mencapai Pengapian Fusi

WASHINGTON - Departemen Energi Amerika Serikat (AS) atau U.S. Department of Energy (DOE) dan Administrasi Keamanan Nuklir Nasional (National Nuclear Security Administration/NNSA) pekan lalu mengumumkan pencapaian pengapian fusi di Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), sebuah terobosan ilmiah besar yang sedang dibuat selama beberapa dekade, yang akan membuka jalan bagi kemajuan dalam bidang nuklir dan masa depan energi bersih.

Dilansir situs resmi DOE, pada tanggal 5 Desember, tim di National Ignition Facility LLNL melakukan eksperimen fusi terkontrol pertama dalam sejarah yang mencapai tonggak sejarah ini, yang juga dikenal sebagai titik impas energi ilmiah, yang berarti eksperimen tersebut menghasilkan lebih banyak energi dari fusi dibandingkan energi laser yang digunakan untuk menggerakkannya.

Pencapaian bersejarah dan pertama kali ini akan memberikan kemampuan yang belum pernah ada sebelumnya untuk mendukung Program Penatagunaan Stok NNSA dan akan memberikan wawasan yang sangat berharga mengenai prospek energi fusi ramah lingkungan, yang akan menjadi terobosan baru dalam upaya mencapai tujuan nol karbon yang dicanangkan Presiden Joe Biden.

"Ini adalah pencapaian penting bagi para peneliti dan staf di National Ignition Facility yang telah mendedikasikan karir mereka untuk mewujudkan pengapian fusi, dan tonggak sejarah ini pasti akan memicu lebih banyak penemuan," kata Menteri Energi AS, Jennifer M. Granholm.

"Pemerintahan Biden-Harris berkomitmen untuk mendukung ilmuwan kelas dunia,seperti tim di NIF, yang pekerjaannya akan membantu kita memecahkan masalah umat manusia yang paling kompleks dan mendesak, seperti menyediakan energi bersih untuk memerangi perubahan iklim dan mempertahankan penangkal nuklir tanpa nuklir. pengujian."

"Kami telah memiliki pemahaman teoretis tentang fusi selama lebih dari satu abad, namun perjalanan dari mengetahui hingga melakukan bisa jadi panjang dan sulit. Pencapaian hari ini menunjukkan apa yang bisa kita lakukan dengan ketekunan," kata Arati Prabhakar, Kepala Penasihat Presiden Bidang Sains dan Teknologi dan Direktur Kantor Kebijakan Sains dan Teknologi Gedung Putih .

"Senin, 5 Desember 2022, adalah hari bersejarah dalam sains berkat orang-orang luar biasa di Livermore Lab dan National Ignition Facility. Dengan melakukan terobosan ini, mereka telah membuka babak baru dalam Program Pengelolaan Stockpile NNSA," kata Administrator NNSA, Jill Hruby.

Dalam pernyataan tersebut, DOE menjelaskan bahwa eksperimen LLNL melampaui ambang batas fusi dengan menyalurkan energi sebesar 2,05 megajoule (MJ) ke target, menghasilkan keluaran energi fusi sebesar 3,15 MJ, yang untuk pertama kalinya menunjukkan dasar sains paling mendasar untuk energi fusi inersia (IFE).

Banyak pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi canggih yang masih diperlukan untuk mencapai IFE yang sederhana dan terjangkau untuk menggerakkan rumah dan bisnis, dan DOE saat ini memulai kembali program IFE yang terkoordinasi dan berbasis luas di Amerika Serikat. Dikombinasikan dengan investasi sektor swasta, terdapat banyak momentum untuk mendorong kemajuan pesat menuju komersialisasi fusi.

Fusi adalah proses penggabungan dua inti ringan untuk membentuk satu inti yang lebih berat, melepaskan sejumlah besar energi. Pada tahun 1960-an, sekelompok ilmuwan perintis di LLNL berhipotesis bahwa laser dapat digunakan untuk menginduksi fusi di laboratorium. Dipimpin oleh fisikawan John Nuckolls, yang kemudian menjabat sebagai direktur LLNL dari tahun 1988 hingga 1994, ide revolusioner ini menjadi fusi kurungan inersia, mengawali lebih dari 60 tahun penelitian dan pengembangan di bidang laser, optik, diagnostik, fabrikasi target, pemodelan dan simulasi komputer, dan desain eksperimental.

Untuk mewujudkan konsep ini, LLNL membangun serangkaian sistem laser yang semakin kuat, yang mengarah pada penciptaan NIF, sistem laser terbesar dan paling energik di dunia. NIF, berlokasi di LLNL di Livermore, California, laboratorium seukuran stadion olahraga dan menggunakan sinar laser yang kuat untuk menciptakan suhu dan tekanan seperti yang terjadi di inti bintang dan planet raksasa, serta di dalam ledakan senjata nuklir.

Pencapaian pengapian ini dimungkinkan berkat dedikasi dari karyawan LLNL serta kolaborator yang tak terhitung jumlahnya di Laboratorium Nasional Los Alamos DOE, Laboratorium Nasional Sandia, dan Situs Keamanan Nasional Nevada; Atom Umum; institusi akademis, termasuk Laboratorium Energi Laser Universitas Rochester, Institut Teknologi Massachusetts, Universitas California, Berkeley, dan Universitas Princeton; mitra internasional, termasuk Badan Senjata Atom Inggris dan Komisi Energi Atom dan Energi Alternatif Perancis; dan pemangku kepentingan di DOE dan NNSA dan di Kongres.

"Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada anggota Kongres yang telah mendukung National Ignition Facility karena keyakinan mereka terhadap janji ilmu pengetahuan visioner sangat penting bagi misi kami. Tim kami dari seluruh laboratorium nasional DOE dan mitra internasional kami telah menunjukkan kepada kami kekuatan kolaborasi."

"Upaya penyalaan fusi di laboratorium adalah salah satu tantangan ilmiah paling signifikan yang pernah diatasi oleh umat manusia, dan pencapaiannya merupakan kemenangan ilmu pengetahuan, teknik, dan yang paling penting, manusia," kata Direktur LLNL, Kim Budil.

"Melewati ambang batas ini adalah visi yang telah mendorong upaya berdedikasi selama 60 tahun, sebuah proses pembelajaran, pengembangan, perluasan pengetahuan dan kemampuan yang berkelanjutan, dan kemudian menemukan cara untuk mengatasi tantangan baru yang muncul. Ini adalah masalah yang ingin dipecahkan oleh laboratorium nasional AS."

Tembakan panas

Dilansir oleh Nature, NIF bekerja dengan menembakkan 192 sinar laser pada pelet beku isotop hidrogen deuterium dan tritium yang disimpan dalam kapsul berlian yang digantung di dalam silinder emas. Ledakan yang diakibatkannya menyebabkan isotop-isotop melebur, menghasilkan helium dan sejumlah besar energi. Pada tanggal 5 Desember 2022, reaksi fusi tersebut untuk pertama kalinya menghasilkan lebih banyak energi, sekitar 54 persen lebih banyak dibandingkan sinar laser yang dikirimkan ke target.

Fasilitas tersebut mencetak rekor baru pada tanggal 30 Juli ketika pancarannya mengirimkan jumlah energi yang sama ke target, 2,05 megajoule, namun, kali ini, ledakan tersebut menghasilkan energi fusi sebesar 3,88 megajoule, peningkatan sebesar 89 persen dibandingkan energi masukan. Para ilmuwan di laboratorium mencapai penyalaan dalam dua upaya selanjutnya pada bulan Oktober. Dan perhitungan laboratorium menunjukkan bahwa dua laser lainnya pada bulan Juni dan September menghasilkan energi sedikit lebih banyak daripada laser yang disediakan, namun tidak cukup untuk memastikan penyalaan.

Bagi banyak ilmuwan, hasil ini menegaskan bahwa laboratorium kini beroperasi dalam rezim baru: para peneliti dapat berulang kali mencapai tujuan yang telah mereka kejar selama lebih dari satu dekade. Variasi kecil pada pulsa laser atau cacat kecil pada kapsul berlian masih memungkinkan energi keluar, sehingga menghasilkan ledakan yang tidak sempurna, namun para ilmuwan kini lebih memahami variabel utama yang berperan dan cara memanipulasinya.

"Bahkan ketika kita menghadapi masalah ini, kita masih bisa mendapatkan energi fusi lebih dari satu megajoule, dan itu bagus," kata Annie Kritcher , perancang utama NIF dalam rangkaian eksperimen ini.

"Kemajuan ilmu pengetahuan yang menakjubkan ini menempatkan kita pada jurang masa depan yang tidak lagi bergantung pada bahan bakar fosil namun didukung oleh energi fusi baru yang ramah lingkungan," kata Pemimpin Mayoritas Senat AS Charles Schumer.