1 day ago
3
Jakarta, CNN Indonesia --
Para ilmuwan yang bekerja pada proyek "Matahari buatan" atau Tokamak Superkonduktor Eksperimental Lanjutan (EAST) China telah berhasil mencapai "regime tanpa kepadatan" yang telah lama dihipotesiskan dalam eksperimen plasma fusi.
Dalam keadaan tersebut, plasma tetap stabil meskipun kepadatan plasma meningkat jauh melampaui batas tradisional.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT
Hasil penelitian yang diterbitkan di Science Advances pada 1 Januari ini memberikan wawasan baru tentang bagaimana salah satu hambatan fisik paling sulit dalam energi fusi akhirnya dapat diatasi dalam perjalanan menuju ignisi.
Dikutip dari Science Daily, penelitian ini dipimpin bersama oleh Ping Zhu, profesor dari Huazhong University of Science and Technology dan Ning Yan, associate profesor dari Hefei Institutes of Physical Science di Chinese Academy of Sciences.
Dengan mengembangkan pendekatan operasi berdensitas tinggi baru untuk EAST, mereka menunjukkan bahwa densitas plasma dapat ditingkatkan jauh melampaui batas empiris yang telah lama berlaku tanpa memicu ketidakstabilan yang mengganggu yang biasanya mengakhiri eksperimen.
Temuan ini menantang asumsi selama puluhan tahun tentang bagaimana plasma tokamak berperilaku pada densitas tinggi.
Fusi nuklir dianggap sebagai sumber energi bersih dan berkelanjutan yang potensial. Dalam fusi deuterium-tritium, bahan bakar harus dipanaskan hingga sekitar 13 keV (150 juta kelvin) untuk mencapai kondisi optimal.
Pada suhu tersebut, jumlah daya fusi yang dihasilkan meningkat sebanding dengan kuadrat densitas plasma.
Meskipun memiliki keunggulan ini, eksperimen tokamak telah lama dibatasi oleh batas densitas atas. Ketika batas tersebut terlampaui, plasma sering menjadi tidak stabil, mengganggu konfinemen, dan mengancam operasi perangkat. Ketidakstabilan ini telah menjadi hambatan utama dalam meningkatkan kinerja fusi.
Kerangka teori baru yang dikenal sebagai plasma-wall self organization (PWSO) menawarkan penjelasan alternatif mengapa batas kepadatan muncul. Konsep ini pertama kali diusulkan oleh D.F. Escande dkk. dari Pusat Nasional Penelitian Ilmiah Prancis dan Universitas Aix-Marseille.
Menurut teori PWSO, suatu regime tanpa batas kepadatan dapat muncul ketika interaksi antara plasma dan dinding logam reaktor mencapai keadaan yang seimbang dengan cermat. Dalam regime ini, sputtering fisik memainkan peran dominan dalam membentuk perilaku plasma.
Eksperimen EAST memberikan konfirmasi eksperimental pertama atas ide teoretis ini.
Dalam prosesnya, para peneliti secara hati-hati mengontrol tekanan gas bahan bakar awal dan menerapkan pemanasan resonansi siklotron elektron selama fase awal pembangkitan setiap discharge. Strategi ini memungkinkan interaksi plasma-dinding dioptimalkan sejak awal.
Akibatnya, penumpukan kontaminan dan kerugian energi berkurang secara signifikan, memungkinkan densitas plasma meningkat secara bertahap hingga akhir fase awal.
Dalam kondisi ini, EAST berhasil memasuki regime bebas densitas yang diprediksi oleh PWSO, di mana operasi stabil dipertahankan bahkan pada densitas yang jauh melebihi batas empiris.
Lebih lanjut, hasil eksperimen ini disebut memberikan wawasan fisik baru tentang bagaimana hambatan densitas yang telah lama ada dalam operasi tokamak mungkin dapat diatasi dalam upaya mencapai pembakaran fusi.
"Temuan ini menunjukkan jalur praktis dan skalabel untuk memperluas batas densitas dalam tokamak dan perangkat fusi plasma pembakaran generasi berikutnya," kata Zhu.
(lom/dmi)
