27 Desember 2022
DHAKA – Menurunnya cadangan bahan bakar fosil dan dampak buruknya terhadap lingkungan telah menjadikan pembangkit listrik tenaga nuklir menjadi sorotan. Kecelakaan Chernobyl pada tahun 1986 dan Fukushima pada tahun 2011 yang melibatkan reaktor nuklir yang sekarang digunakan menimbulkan keraguan kita mengenai kemampuan teknologi nuklir dalam menyediakan cara yang aman untuk menghasilkan energi bersih.
Dalam konteks perubahan iklim, fusi nuklir merupakan alternatif yang menarik karena tidak menghasilkan gas rumah kaca (GRK). Selain itu, tidak seperti fisi, fusi memiliki beban limbah radioaktif berbahaya yang berumur panjang dan rendah. Produk sampingan Fusion adalah helium, yaitu gas tidak beracun dan non-radioaktif yang digunakan untuk mengembang balon anak-anak.
Jadi apa itu fusi nuklir? Ini adalah proses di mana dua inti yang lebih ringan, biasanya isotop hidrogen seperti deuterium dan tritium, berfusi dalam kondisi ekstrim untuk membentuk inti yang lebih berat, melepaskan energi dalam jumlah yang tidak ada habisnya. Sebuah “reaktor fusi” yang terkubur jauh di dalam Matahari menghasilkan energi yang setara dengan 100 miliar bom nuklir dalam satu detak jantung.
Tantangan utama:
Dorongan untuk menjadikan fusi sebagai pilihan pembangkit listrik yang layak terbukti sangat sulit.
Namun, sejak tahun 1950-an, para ilmuwan telah bekerja tanpa kenal lelah untuk mengembangkan reaktor fusi dengan tujuan sebagai berikut: 1) mencapai suhu yang dibutuhkan lebih dari 100 juta derajat Celcius untuk memicu reaksi fusi yang berkelanjutan, 2) menahan dan mengendalikan reaksi fusi yang mengejutkan. tingkat panas yang dihasilkan dalam plasma, yang merupakan sup gas ultra-panas di mana elektron telah terlepas sepenuhnya dari inti atom, 3) menjaga plasma tetap bersama pada suhu ini cukup lama untuk melepaskan sejumlah energi yang berguna untuk diperoleh. reaksi, dan 4) memperoleh lebih banyak energi dari reaksi daripada yang digunakan untuk memanaskan plasma hingga suhu penyalaan.
Terobosannya:
Pada Agustus 2021, para peneliti di National Ignition Facility (NIF) di Lawrence Livermore National Lab di California mampu memicu reaksi fusi yang berlangsung selama sepersekian detik dengan sinar laser di ruang kecil yang berisi deuterium dan tritium untuk dipompa. . Setahun kemudian, para peneliti di Korea Selatan mampu mempertahankan reaksi tersebut selama 30 detik pada suhu di atas 100 juta derajat Celcius.
Energi yang dihasilkan dari kedua percobaan tersebut sederhana dan lebih kecil dari energi yang dibutuhkan untuk memicu reaksi.
Fisikawan juga telah merancang dua teknik bersaing untuk mengendalikan dan menjauhkan plasma panas dari dinding wadah. Mereka adalah kurungan magnetis dan kurungan inersia. Salah satu yang disukai oleh para peneliti fusi adalah perangkat pengurung magnetik yang disebut “tokamak.” Pekerja keras fusi ini adalah ruang berbentuk donat di mana medan magnet menjaga plasma terus berputar tanpa menyentuh dinding.
Terobosan perolehan energi:
Pada tanggal 13 Desember 2022, Departemen Energi AS mengumumkan bahwa, untuk pertama kalinya, para ilmuwan di NIF berhasil mencapai “perolehan energi bersih” – menghasilkan lebih banyak energi dalam reaktor fusi daripada yang dibutuhkan untuk menggerakkan proses tersebut. mengambang. Secara khusus, ia menghasilkan energi tiga juta joule, dengan sekitar dua juta joule masuk ke dalam reaksi. (Sebagai gambaran satuan energi, energi kinetik sebuah mobil seberat satu ton yang bergerak dengan kecepatan 100 mph adalah satu juta joule.) Di masa lalu, masukan energi jauh melebihi keluaran energi dari reaksi fusi.
Lalu apa artinya hal ini terhadap kemungkinan menciptakan energi bersih dalam jumlah yang tidak terbatas dan efektif? Peneliti fusi menyatakan rasio energi keluaran terhadap energi masukan dengan huruf Q. Meskipun dalam percobaan ini Q=1,5, reaktor fusi harus mencapai ambang batas Q=10 sebelum pembangkitan energi dapat dianggap praktis untuk penggunaan komersial.
Meskipun jumlah energi yang dilepaskan dalam percobaan di NIF hampir tidak cukup untuk merebus air untuk beberapa cangkir kopi, hal ini dalam beberapa hal merupakan tonggak sejarah ilmiah dalam artian yang para ilmuwan dan insinyur, setelah “penelitian lebih dari 60 tahun” , pengembangan, rekayasa, dan eksperimen,” mencapai nilai Q lebih besar dari satu.
Selain itu, setelah diverifikasi oleh para ahli eksternal, pencapaian penting ini akan menjadi langkah maju yang besar menuju energi yang bersih dan tidak terbatas – setidaknya empat juta kali lebih banyak energi dibandingkan yang dihasilkan oleh pembakaran batu bara atau minyak, menurut Badan Energi Atom Internasional PBB. Yang lebih penting lagi, hal ini menjanjikan untuk merangsang minat terhadap penelitian terkait fusi, dan berpotensi memanfaatkan dana untuk pembangunan reaktor fusi.
Prospek masa depan:
Dianggap sebagai cawan suci energi, fusi nuklir memiliki tongkat ajaib yang pasti akan memecahkan masalah energi yang masih ada.
Meskipun demikian, masih ada tantangan yang signifikan. Para peneliti kini secara aktif berupaya meningkatkan teknologi laser dan desain reaktor di berbagai laboratorium di AS dan di seluruh dunia. Namun tingginya biaya penelitian dan perangkat keras yang sangat mahal membatasi sebagian besar pekerjaan yang dilakukan oleh konsorsium multinasional.
Reaktor Eksperimental Termonuklir Internasional (ITER) dari 35 negara yang sedang dibangun di Cadarache, Prancis, adalah reaktor fusi tokamak terbesar di dunia. Sejak didirikan pada tahun 2006, ITER telah mengalami kemajuan pesat. Hal ini disebabkan oleh penundaan teknis, proses pengambilan keputusan yang rumit, dan perkiraan biaya yang meningkat dari EUR 5 miliar menjadi sekitar EUR 20 miliar.
Apapun itu, ITER akan membawa dunia selangkah lebih dekat untuk menciptakan energi yang aman dan bersih, menggunakan fusi termonuklir yang terkendali.
Pada akhirnya, mencapai produksi energi fusi dengan Q lebih besar dari satu tidak berarti bahwa revolusi energi ramah lingkungan akan segera terjadi. Kemungkinan akan memakan waktu bertahun-tahun, mungkin satu dekade atau lebih, agar kekuatan fusi dapat membuahkan hasil. Dan juga tidak jelas apakah fusi akan cukup murah untuk mengubah jaringan listrik kita secara radikal.