Reaktor fusi nuklir eksperimental Tiongkok, yang sering disebut “matahari buatan”, telah mencapai tonggak penting dengan mempertahankan plasma berdensitas tinggi melampaui batas operasional yang ditetapkan sebelumnya. Kemajuan ini mendekatkan umat manusia pada tujuan energi bersih dan hampir tak terbatas yang telah lama dicita-citakan—walaupun penerapan praktisnya masih memerlukan waktu beberapa dekade lagi.
Tantangan Penggabungan
Fusi nuklir —proses yang menggerakkan matahari—memiliki potensi menghasilkan energi yang berlimpah tanpa limbah radioaktif yang terkait dengan fisi nuklir atau emisi gas rumah kaca dari bahan bakar fosil. Namun, mereplikasi proses ini di Bumi sangatlah sulit. Salah satu tantangan terbesarnya adalah mempertahankan plasma stabil : materi yang sangat panas tempat atom-atom menyatu. Plasma cenderung menjadi tidak stabil pada kepadatan tinggi, sehingga menghentikan reaksi. Ketidakstabilan ini diatur oleh apa yang oleh para ilmuwan disebut sebagai Batas Greenwald.
Bagaimana Tiongkok Menembus Batas
Reaktor Eksperimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) di Tiongkok telah mengatasi batasan ini dengan secara hati-hati mengontrol interaksi plasma dengan dinding reaktor. Para peneliti menyempurnakan tekanan bahan bakar gas awal dan frekuensi pemanasan gelombang mikro untuk menjaga plasma tetap stabil pada kepadatan 1,3 hingga 1,65 kali di luar Batas Greenwald. Hal ini memungkinkan mereka untuk mencapai keadaan yang sebelumnya diteorikan disebut “rezim bebas kepadatan”, di mana stabilitas tetap terjaga bahkan ketika kepadatan meningkat.
“Temuan ini menunjukkan jalur praktis dan terukur untuk memperluas batas kepadatan pada tokamak dan perangkat fusi plasma pembakaran generasi berikutnya.” – Ping Zhu, salah satu penulis utama
Ini bukan pertama kalinya Batas Greenwald dilanggar. Fasilitas DIII-D Departemen Energi AS dan para peneliti di Universitas Wisconsin–Madison juga telah mencapai terobosan serupa. Namun, keberhasilan EAST menandai pertama kalinya plasma dipertahankan dalam rezim bebas kepadatan, membenarkan teori yang disebut organisasi mandiri dinding plasma (PWSO). PWSO menunjukkan bahwa interaksi yang seimbang antara plasma dan dinding reaktor dapat menstabilkan plasma yang sangat padat sekalipun.
Mengapa Ini Penting
Penelitian fusi adalah proses yang lambat dan bertahap. Meskipun kekuatan fusi praktis masih membutuhkan waktu beberapa dekade, mengatasi Batas Greenwald adalah sebuah langkah maju yang penting. Peningkatan kepadatan memungkinkan terjadinya tumbukan atom lebih sering, sehingga menurunkan energi yang dibutuhkan untuk memicu reaksi mandiri.
Tiongkok dan A.S. berkolaborasi dalam Reaktor Eksperimental Termonuklir Internasional (ITER) di Prancis—yang merupakan tokamak terbesar di dunia—yang diperkirakan akan mulai memproduksi reaksi fusi skala penuh pada tahun 2039. Kemajuan pada fasilitas seperti EAST akan secara langsung memberikan masukan bagi pengembangan reaktor di masa depan, sehingga mendorong batas-batas potensi energi fusi.
Meskipun ada kemajuan, fusi masih merupakan ilmu eksperimental. Meskipun potensinya sangat besar, hal ini tidak akan menyelesaikan krisis iklim saat ini. Namun, hal ini dapat menyediakan sumber energi berkelanjutan untuk generasi mendatang.
