terobosan! “Matahari buatan” China mencapai mode super I yang dapat menghasilkan energi fusi yang lebih stabil

Cina memajukan “proyek matahari buatan” untuk mengembangkan sumber energi yang hampir tak terbatas. Ilmuwan China yang mengerjakan proyek ini telah menemukan metode aktivitas plasma yang sebelumnya tidak diketahui yang memungkinkan produksi energi fusi nuklir yang lebih andal dan efisien.

Peretasan dan demonstrasi skenario operasi plasma baru yang disebut Super I-Mode telah dilakukan pada Tokamak Superkonduktor Eksperimental Lanjutan (EAST), menurut Kepada Institut Ilmu Fisika Hefei, Akademi Ilmu Pengetahuan China (CAS).

Reaktor EAST Hefei mendeteksi “mode Super I” untuk pertama kalinya pada Desember 2021 setelah rekor operasi 17 menit, tersebut SCMP. Hasilnya, yang telah ditinjau secara ketat, diterbitkan pada 6 Januari 2023, di jurnal internasional Science Advances.

Mode Super I baru yang sangat terbatas dan dapat diatur sendiri mewujudkan kemajuan dan keandalan alat berat dan memberikan wawasan tentang cara menjaga agar plasma tetap bekerja secara stabil dan untuk waktu yang lama.

Lari standar, yang menggunakan medan magnet untuk memanaskan gas bermuatan plasma yang terdiri dari elektron yang bergerak bebas dan ion hidrogen hingga suhu 70 juta °C, berhasil menangkap energi tinggi di tepi plasma dan lebih jauh di dalam plasma.

Pengujian tambahan mengungkapkan bahwa mode baru ini memiliki potensi tinggi untuk digunakan dalam Reaktor Termonuklir Eksperimental Internasional (ITER), menurut peneliti Akademi Ilmu Pengetahuan China dan kolaborator mereka dari Amerika Serikat, Eropa dan Jepang, antara lain.

Reaktor fusi terbesar di dunia, ITER, saat ini sedang dibangun di Prancis. Ini adalah pencapaian yang signifikan untuk ITER dan fusi, menurut fisikawan Richard Bates, yang mengawasi eksperimen dan operasi plasma di ITER.

Bates menambahkan bahwa tes EAST penting karena mereka telah mengungkapkan untuk pertama kalinya bahwa plasma tokamak dapat dipertahankan dan diatur untuk pulsa yang sangat lama — lebih dari 1.000 detik, yang setara dengan pulsa panjang yang ditujukan untuk jangka panjang oleh ITER.

Bates mencatat beberapa tantangan yang terkait dengan operasi pulsa yang sangat lama, dan sangat meyakinkan bagi ITER untuk melihat hal ini tercapai, bahkan pada mesin yang jauh lebih kecil.

Menurut Song Yuntao, salah satu penulis studi, salah satu manfaat utama mode Super I adalah kemampuannya untuk mengurangi kehilangan energi di dekat tepi plasma, di mana gas super panas bertemu langsung dengan pelindung panas tokamak.

Jika kita menyamakan proses fusi nuklir dengan sambaran petir, Song menjelaskan, para peneliti bertujuan untuk mengumpulkan sebanyak mungkin baut ke dalam sangkar magnet dan mentransmisikan energi secara stabil dan berkelanjutan untuk digunakan manusia.

Mode operasi baru yang ditemukan di EAST memungkinkan para ilmuwan China untuk menangkap lebih banyak sambaran petir sambil mempertahankan kinerja kondisi stabil untuk waktu yang lama, kata Song.

Mengapa Super I-Mode baru itu penting?

Fusi adalah proses peleburan dua atom hidrogen untuk menghasilkan atom helium sambil memancarkan energi yang sangat besar, yang menggerakkan matahari dan bintang.

Para ilmuwan bertujuan untuk menciptakan kembali kekuatan matahari di Bumi dan ingin mengontrol proses fusi dengan baik. Mereka berharap masyarakat diberi makan dengan cara baru yang lebih efisien dan ramah lingkungan.

salah satu yang paling metode yang menjanjikan Menuju fusi nuklir yang dikelola dengan tokamak seperti EAST dan ITER. Tantangannya tetap memproduksi plasma berkinerja tinggi dan membatasinya cukup lama agar hidrogen dapat bergabung untuk menghasilkan energi bersih seperti matahari.

Liu Zhihong dari Institut Fisika Plasma di Hefei menyatakan bahwa ilmuwan fusi menggunakan parameter operasi, atau “mode”, untuk mengontrol keadaan plasma. Faktor tersebut antara lain suhu dan energi.

Paling Tokamak saat ini, termasuk EAST, dioperasikan dalam mode pengurungan tinggi atau H. Reaktor besar seperti ITER dimungkinkan oleh mode H, pertama kali ditemukan pada tokamak di Jerman pada tahun 1982. Mode H tidak kalah efisien dari pengurungan plasma 100 kali lebih banyak daripada pengaturan pengurungan rendah sebelumnya.

Namun, kelemahan signifikan dari operasi mode-H adalah dapat menyebabkan pelepasan energi secara tiba-tiba di tepi plasma dan merusak material di sekitarnya.

Untuk menghindari kerusakan permukaan, para ilmuwan baru-baru ini menemukan mode I, juga dikenal sebagai mode kurungan yang disempurnakan, di mana energi fusi dilepaskan melalui proses yang lebih berkelanjutan.

Tetapi para ilmuwan takjub mengetahui bahwa jika dibandingkan dengan mode I, mode baru ini sangat meningkatkan perangkap energi, sehingga mendapat julukan mode Super I. Bates mencatat bahwa karena mode super I hanya diamati di TIMUR, tidak jelas apakah ITER dapat menggunakannya. Dia menambahkan bahwa ITER berencana untuk beroperasi dalam “skenario lanjutan” yang mirip dengan pengalaman Timur.

“Skenario lanjutan ini memungkinkan Anda menjalankan periode plasma yang sangat lama — hingga 3.000 detik pada ITER. Dalam mode H, ITER hanya dapat melonjak selama 500 detik plasma,” kata Bates.

EAST adalah yang pertama dari jenisnya yang beroperasi dengan pulsa 1.000 atau kurang. Sejak commissioning pada tahun 2006, reaktor telah mendukung ribuan percobaan yang dilakukan baik secara lokal maupun dengan komunitas fusi global.