Para peneliti di China berhasil mencapai terobosan baru dalam eksperimen ‘matahari buatan’ dengan mengoperasikan reaktor tokomak EAST melewati batas kepadatan plasma yang selama ini membatasi eksperimen fusi nuklir. Pencapaian ini berpotensi meningkatkan efisiensi reaktor fusi masa depan.
Tokamak EAST yang terletak di Hefei menggunakan magnet superkonduktor untuk menahan plasma dengan suhu sangat tinggi. Pada dasarnya, kepadatan plasma yang lebih tinggi memungkinkan lebih banyak reaksi fusi terjadi, namun batas ini sering menimbulkan ketidakstabilan.
Batas Kepadatan Plasma dan Tantangan Stabilitas
Salah satu kendala utama pengembangan fusi nuklir adalah batas kepadatan plasma, yang dikenal sebagai Greenwald limit. Jika kepadatan plasma terlalu tinggi, plasma menjadi tidak stabil dan berinteraksi dengan dinding reaktor, menyebabkan gangguan yang memperlambat reaksi fusi.
Tim peneliti dari Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, menemukan bahwa masalah utama bukan hanya kepadatan plasma itu sendiri, melainkan juga kontaminasi plasma oleh partikel logam dari dinding reaktor. Partikel tungsten menjadi penyumbang utama gangguan tersebut karena material ini banyak digunakan di perangkat fusi.
Model Baru untuk Mengatasi Kontaminasi Tungsten
Untuk menangani masalah ini, para peneliti menciptakan model Boundary Plasma-Wall Interaction Self-Organization (PWSO). Model ini digunakan untuk mempelajari dan mengendalikan interaksi plasma dengan dinding reaktor, khususnya pengaruh tungsten pada tepi plasma.
Eksperimen di EAST menggunakan pemanasan resonansi siklotron elektron dan metode startup dengan gas yang telah diberi muatan awal. Cara ini membantu mengurangi efek partikel tungsten dan menjaga kestabilan plasma pada tingkat kepadatan yang lebih tinggi.
Zona Bebas Batas Kepadatan dan Implikasi untuk Reaktor Fusi
Dengan pengendalian kontaminan lebih baik, plasma dapat beroperasi dalam zona stabil yang disebut “zona bebas batas kepadatan.” Di zona ini, tokamak EAST melampaui batas kepadatan tradisional tanpa mengalami gangguan plasma. Hasil eksperimen ini sesuai dengan prediksi model PWSO.
Penemuan ini diterbitkan di jurnal Science Advances dan memberikan panduan penting untuk desain reaktor fusi masa depan yang mampu bekerja pada kepadatan tinggi. Walaupun tenaga fusi komersial masih menjadi target jangka panjang, kemajuan ini mengatasi salah satu hambatan teknis utama yang telah memperlambat pengembangan teknologi fusi nuklir berbasis penahanan magnetik.
Pencapaian tersebut menandai langkah maju dalam riset energi bersih dan berkelanjutan. Pengembangan tokamak seperti EAST membuka peluang bagi kemajuan teknologi energi yang dapat mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan mengatasi tantangan perubahan iklim.
Kendati masih banyak tantangan yang harus dihadapi, terobosan ini menunjukkan kemajuan nyata dalam mengendalikan plasma ultra panas dan menjaga stabilitas reaksi fusi. Para ilmuwan di seluruh dunia dapat menggunakan temuan ini sebagai referensi penting dalam mempercepat pengembangan sumber energi masa depan yang aman dan ramah lingkungan.
-
-
-
-
