IklanIklanSains+ IKUTIMengunduh lebih banyak dengan myNEWSUMPAN berita yang dipersonalisasi dari cerita yang penting bagi AndaPelajari lebih lanjutChinaScience
- Dalam percobaan, peneliti Cina dan AS telah mengatasi dua tantangan utama dengan membuat energi fusi layak secara ekonomi
- Menggunakan reaktor tokamak, para ilmuwan menciptakan gradien kepadatan yang memungkinkan plasma mencapai kepadatan yang cukup tinggi untuk tujuan komersial
Science+ FOLLOWVictoria Bela+ FOLLOWPublished: 9:00pm, 2 May 2024Mengapa Anda dapat mempercayai SCMPAn cara “menarik secara ekonomi” untuk menghasilkan energi fusi nuklir menggunakan reaktor tokamak bisa selangkah lebih dekat, dengan metode operasi baru yang dikembangkan oleh para ilmuwan dari China dan Amerika Serikat.
Sistem baru ini dapat membantu reaktor fusi eksperimental di seluruh dunia mencapai kepadatan plasma yang cukup tinggi untuk memenuhi tujuan fusi komersial.
“Energi fusi adalah sumber energi utama bagi umat manusia,” tulis para peneliti dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam jurnal Nature pada 24 April.
Ada dua jenis tenaga nuklir: fisi dan fusi. Fisi nuklir membagi atom – seperti uranium – terpisah untuk menghasilkan energi, dan merupakan proses yang saat ini digunakan di pembangkit listrik tenaga nuklir di seluruh dunia. Fusi nuklir dikenal sebagai cawan suci energi bersih dan terbarukan. Seperti namanya, ia menggabungkan atom untuk melepaskan sejumlah besar energi tanpa menciptakan limbah radioaktif yang tahan lama, dan merupakan proses yang sama yang digunakan matahari kita untuk menghasilkan energi.
Salah satu cara untuk mencapai fusi adalah dengan memanaskan isotop hidrogen deuterium dan tritium pada suhu yang sangat tinggi – lebih panas dari inti matahari – untuk membuat plasma.
Ada beberapa jenis perangkat kurungan yang dikembangkan untuk melakukan ini, termasuk desain tokamak.
02:24
Melihat ke dalam reaktor fusi nuklir terbesar di dunia di Jepang
“Pendekatan tokamak, memanfaatkan konfigurasi medan magnet toroidal [berbentuk donat] untuk membatasi plasma panas, adalah salah satu desain yang paling menjanjikan untuk mengembangkan reaktor yang dapat mengeksploitasi fusi nuklir untuk menghasilkan energi listrik,” tulis para peneliti.
Dalam desain tokamak, plasma dibatasi oleh medan magnet berbentuk donat untuk mengontrol suhu yang sangat tinggi dan untuk menjaga kepadatan plasma tetap tinggi untuk memungkinkan tabrakan antara konstituen terjadi, menurut Eurofusion, sebuah konsorsium lembaga penelitian fusi di Uni Eropa.
Reaktor fusi eksperimental telah diusulkan di seluruh dunia untuk menguji pendekatan tokamak, termasuk Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) China di Hefei, provinsi Anhui.
Tetapi dalam mencoba menciptakan reaktor yang layak secara ekonomi dengan hasil energi tinggi, tantangan utama yang dihadapi para ilmuwan adalah mendapatkan plasma ke kepadatan rata-rata di atas batas empiris yang disebut kepadatan Greenwald, menurut makalah itu.
Ketika mendekati batas kepadatan Greenwald, sebuah fenomena terjadi di mana ada penurunan kualitas kurungan dan bahkan “tiba-tiba, kehilangan energi plasma sepenuhnya”, tulis tim.
07:25
COP28 menyiapkan pemeriksaan suhu iklim pada pertemuan Dubai
COP28 menyiapkan pemeriksaan suhu iklim di pertemuan Dubai
Tetapi selama eksperimen di tokamak DIII-D di San Diego yang dioperasikan oleh General Atomics, para peneliti menemukan metode baru yang melihat kepadatan plasma rata-rata mencapai sekitar 20 persen di atas batas Greenwald selama 2,2 detik.
Mereka mencapai ini dengan menciptakan gradien kepadatan, di mana kepadatan plasma di inti donat lebih tinggi daripada di tepi, memungkinkan stabilitas, menurut makalah itu.
Rintangan lain untuk mencapai fusi nuklir yang layak secara ekonomi adalah kebutuhan untuk mencapai kurungan energi yang lebih baik daripada “mode kurungan tinggi” standar. Tim menunjukkan bahwa metodenya juga dapat mencapai kualitas kurungan energi yang sekitar 50 persen lebih baik.
Sebuah sistem operasi yang dapat mencapai kedua tujuan ini belum diverifikasi dalam percobaan sebelumnya, kata para peneliti.
“Rezim operasi yang kami laporkan mendukung beberapa persyaratan penting dalam banyak desain reaktor fusi di seluruh dunia dan membuka jalan potensial ke titik operasi untuk menghasilkan energi fusi yang menarik secara ekonomi,” kata surat kabar itu.
Para peneliti mencatat bahwa pekerjaan lebih lanjut diperlukan untuk mengatasi masalah lain yang berkaitan dengan pabrik percontohan fusi di masa depan.
17