''Matahari Buatan'' China Semakin Dekati Kenyataan

- Ambisi menghadirkan "matahari buatan" di Bumi untuk menghasilkan energi bersih dalam jumlah besar tampaknya semakin mendekati kenyataan.

Reaktor fusi Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) milik China, yang selama ini dijuluki sebagai "matahari buatan", berhasil mencapai terobosan penting dengan mengoperasikan plasma pada tingkat kepadatan yang melampaui batas yang selama puluhan tahun dianggap sebagai hambatan utama dalam pengembangan energi fusi.

Dalam eksperimen terbaru, EAST mampu mempertahankan plasma pada kisaran 1,3 hingga 1,65 kali di atas batas Greenwald, yakni ambang kepadatan plasma yang selama ini menjadi acuan aman dalam pengoperasian reaktor tokamak di seluruh dunia.

Lebih dari sekadar mencetak rekor baru, pencapaian ini memberi harapan bahwa reaktor fusi di masa depan dapat menghasilkan energi jauh lebih besar tanpa harus dibuat lebih besar atau lebih panas.

Baca juga: “Matahari Buatan” China Tembus Batas yang Selama Ini Dianggap Mustahil

Peneliti bahkan menyebut keberhasilan tersebut membuka jalur yang menjanjikan menuju kondisi "fusion ignition", yaitu saat reaksi fusi mampu mempertahankan dirinya sendiri.

Energi fusi selama bertahun-tahun dipandang sebagai "cawan suci" dunia energi karena berpotensi menghasilkan listrik dalam jumlah besar dengan emisi karbon yang sangat rendah. Namun, tantangan teknis untuk mewujudkannya masih sangat besar.

Salah satu tantangan terbesar adalah menjaga plasma tetap stabil pada kepadatan tinggi.

Sebagai informasi, reaktor tokamak bekerja dengan cara mengurung plasma bersuhu sangat tinggi menggunakan medan magnet berbentuk toroidal atau menyerupai cincin.

Dalam kondisi tersebut, inti atom dapat bertabrakan dan menyatu, menghasilkan energi fusi yang sama seperti yang terjadi di Matahari.

Agar reaksi fusi berlangsung efisien, plasma harus mencapai suhu dan kepadatan yang sangat tinggi. Semakin banyak partikel yang berada di dalam plasma, semakin sering tumbukan terjadi dan semakin besar energi yang dapat dihasilkan.

Para ilmuwan bahkan mengetahui bahwa energi yang dihasilkan dari reaksi fusi meningkat sebanding dengan kuadrat kepadatan plasma.

Dengan kata lain, sedikit kenaikan kepadatan dapat menghasilkan lonjakan energi yang jauh lebih besar.

Namun, selama ini terdapat batas yang dikenal sebagai batas Greenwald.

Ketika kepadatan plasma mendekati atau melampaui batas tersebut, plasma berisiko kehilangan stabilitas, pecah, lalu keluar dari kurungan medan magnet.

Kondisi ini dapat melepaskan energi besar ke dinding bagian dalam reaktor dan mengganggu operasi perangkat.

Karena itu, batas Greenwald selama puluhan tahun dianggap sebagai salah satu penghalang utama dalam upaya meningkatkan performa reaktor fusi. Oleh karena itu, batas ini dianggap limit mustahil, yang akhirnya bisa dipecahkan.

Baca juga: Washington Perketat Larangan Chip Nvidia, Jalur Belakang ke China Ditutup

Berhasil melampaui batas Greenwald

Dalam eksperimen terbaru, EAST tidak hanya berhasil menembus batas Greenwald untuk sesaat.

Tim peneliti melaporkan bahwa plasma tetap stabil dan terkendali meski beroperasi pada kepadatan 1,3 hingga 1,65 kali lebih tinggi dari batas tersebut.

Untuk mencapai hasil itu, para ilmuwan menerapkan berbagai teknik khusus sejak awal pembentukan plasma.

Mereka menggunakan pemanasan tambahan, termasuk melalui metode Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH), serta mengatur jumlah gas awal secara presisi melalui teknik pre-charged synergistic start-up.

Langkah ini membantu menjaga kondisi area tepi plasma yang selama ini diketahui menjadi wilayah paling rentan terhadap gangguan.

Peneliti juga memanfaatkan lingkungan operasi EAST yang menggunakan dinding logam penuh (all-metal wall).

Melalui pendekatan ini, mereka berhasil mengurangi pelepasan partikel pengotor dari permukaan dinding reaktor yang dapat mengganggu stabilitas plasma.

Selain itu, tim juga mengendalikan kondisi target plate untuk mengurangi sputtering yang didominasi oleh pengotor tungsten dari material dinding reaktor.

Temukan kondisi operasi baru

Pencapaian EAST juga didukung oleh pengembangan model teoritis baru yang disebut Plasma-Wall Interaction Self-Organisation (PWSO).

Model yang dikembangkan oleh tim dari Institute of Plasma Physics (ASIPP), Chinese Academy of Sciences ini menjelaskan bagaimana interaksi antara plasma dan dinding reaktor berperan dalam memicu munculnya batas kepadatan plasma.

Melalui penelitian tersebut, ilmuwan menemukan bahwa radiasi di wilayah batas plasma memiliki peran penting dalam memicu tercapainya batas Greenwald.

Dengan mengendalikan kondisi tersebut, plasma EAST berhasil diarahkan ke kondisi baru yang disebut sebagai "density-free region" atau wilayah bebas kepadatan.

Baca juga: Dulu Blusukan dan Tak Digubris, Kini Jadi Bos Besar di China

Menurut tim peneliti, hasil eksperimen menunjukkan kesesuaian yang tinggi dengan prediksi teori PWSO dan menjadi konfirmasi pertama atas keberadaan kondisi tersebut pada reaktor tokamak.

Temuan ini penting karena membantu menjelaskan mekanisme fisik yang selama ini diyakini berada di balik batas Greenwald, tetapi belum sepenuhnya dipahami oleh komunitas ilmiah internasional, sebagaimana dihimpun KompasTekno dari Above The Norm News.

Jalan masih panjang

Keberhasilan EAST membuka peluang baru bagi pengembangan energi fusi.

Jika reaktor dapat beroperasi pada kepadatan 1,3 kali lebih tinggi dari batas sebelumnya, laju reaksi fusi berpotensi meningkat jauh lebih besar dari 30 persen. Pada tingkat 1,65 kali batas Greenwald, peningkatan energi bahkan dapat mencapai beberapa kali lipat.

Artinya, reaktor masa depan berpotensi menghasilkan energi lebih besar tanpa harus memperbesar ukuran perangkat atau meningkatkan suhu operasi secara drastis.

Meski demikian, para peneliti menegaskan bahwa pencapaian ini belum berarti pembangkit listrik tenaga fusi siap dibangun dalam waktu dekat.

Masih ada berbagai tantangan yang harus diatasi, mulai dari kemampuan plasma menyimpan panas dalam waktu lama, ketahanan material dinding reaktor terhadap kondisi ekstrem, hingga berbagai persoalan rekayasa lainnya.

Baca juga: Vendor HP China Curi Start Konsep iPhone 2027 yang Belum Rilis

Hasil penelitian ini telah dipublikasikan di jurnal Science Advances melalui kolaborasi antara Institute of Plasma Physics, Huazhong University of Science and Technology, dan Aix-Marseille University.

Sebagai informasi, EAST mulai beroperasi sejak 2006 dan telah menjadi platform penelitian terbuka bagi ilmuwan China maupun peneliti internasional dalam mengembangkan teknologi fusi nuklir, dilansir dari World Nuclear News.

Meski jalan menuju pembangkit listrik fusi komersial masih panjang, keberhasilan EAST menembus batas yang selama ini dianggap fundamental memberi sinyal bahwa impian menghadirkan "matahari buatan" sebagai sumber energi masa depan kini semakin mendekati kenyataan.

Tag:  #matahari #buatan #china #semakin #dekati #kenyataan