Para peneliti di Tiongkok telah mencapai langkah maju yang signifikan dalam pengembangan energi fusi, dengan berhasil melampaui batas kepadatan yang telah lama ditetapkan dalam reaktor eksperimental. Terobosan di Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) menunjukkan bahwa kendala tradisional pada kepadatan plasma – yang merupakan faktor penting dalam efisiensi fusi – dapat diatasi melalui kontrol kondisi reaktor yang tepat. Hal ini penting karena peningkatan kepadatan plasma berhubungan langsung dengan keluaran energi yang lebih tinggi, yang merupakan tantangan utama dalam mewujudkan energi fusi.
Batas Greenwald dan Mengapa Itu Penting
Selama beberapa dekade, fisikawan fusi telah beroperasi di bawah apa yang dikenal sebagai batas Greenwald: batas praktis dimana plasma super panas cenderung menjadi tidak stabil dan berpotensi merusak komponen reaktor. Hal ini tidak dianggap sebagai hukum fisika yang keras, melainkan sebuah fenomena teramati yang menentukan seberapa jauh kepadatan plasma dapat didorong ke dalam tokamak (perangkat pengurung magnet berbentuk donat) sebelum runtuh.
Masalahnya? Semakin banyak atom yang dimasukkan ke dalam plasma, semakin banyak reaksi fusi yang terjadi, dan dengan demikian semakin tinggi keluaran energinya. Namun seiring dengan peningkatan kepadatan, plasma memancarkan energi, mendingin pada batasnya, dan menarik kotoran dari dinding reaktor. Pengotor ini mempercepat pendinginan, melepaskan lebih banyak pengotor dalam putaran umpan balik destruktif yang menurunkan pengurungan magnetik dan menghentikan reaksi.
Rezim Bebas Kepadatan: Sebuah Pendekatan Baru
Penelitian teoretis baru-baru ini menyarankan cara untuk mengatasi batasan ini: dengan mengendalikan interaksi dinding plasma selama penyalaan reaktor untuk mencegah penumpukan pengotor. Sebuah tim yang dipimpin oleh Ping Zhu dan Ning Yan menguji teori ini di EAST, dengan hati-hati menyesuaikan tekanan bahan bakar gas dan menerapkan pemanasan resonansi siklotron elektron.
Hasilnya? Mereka mencapai kepadatan plasma 65% lebih tinggi dari batas Greenwald, dengan secara signifikan mengurangi masuknya pengotor dinding ke dalam plasma. Hal ini bukan merupakan penghapusan total batas kepadatan, namun hal ini membuktikan bahwa penghalang tradisional tidaklah mutlak.
Implikasi terhadap Reaktor Fusi Masa Depan
Temuan ini menunjukkan bahwa reaktor fusi dapat dirancang dan dioperasikan lebih efisien dari perkiraan sebelumnya. Dengan menyesuaikan proses operasional, perangkat masa depan mungkin dapat mempertahankan reaksi dengan kepadatan lebih tinggi dan energi lebih tinggi. Para peneliti terus menyempurnakan metode mereka untuk melihat bagaimana kinerja EAST dalam kondisi yang lebih baik ini.
“Temuan ini menunjukkan jalur yang praktis dan terukur untuk memperluas batas kepadatan pada tokamak dan perangkat fusi plasma pembakaran generasi berikutnya,” kata Zhu.
Terobosan ini penting karena menghilangkan hambatan utama menuju energi fusi berkelanjutan, sehingga membawa kita lebih dekat ke sumber listrik yang bersih dan hampir tak terbatas.
