Matahari Buatan China Pecahkan Batas yang Selama Ini Dianggap Mustahil, Apa Dampaknya bagi Masa Depan Energi?
Pelitadigital.com – Matahari menjadi sumber energi terbesar bagi kehidupan di Bumi. Selama miliaran tahun, bintang tersebut terus menghasilkan panas dan cahaya melalui proses fusi nuklir tanpa membutuhkan bahan bakar tambahan. Fenomena inilah yang selama puluhan tahun ingin ditiru para ilmuwan sebagai solusi untuk menghasilkan energi bersih dalam jumlah besar.
Salah satu perkembangan terbaru datang dari China melalui reaktor fusi nuklir Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). Reaktor yang kerap dijuluki sebagai “matahari buatan” itu berhasil mencatat pencapaian penting dengan melampaui batas Greenwald, sebuah ambang kepadatan plasma yang selama ini dianggap sebagai salah satu kendala terbesar dalam pengembangan teknologi fusi nuklir.
Keberhasilan tersebut tidak berarti pembangkit listrik fusi siap digunakan secara komersial. Namun, hasil penelitian ini menjadi langkah penting yang membuka peluang baru bagi pengembangan energi bersih di masa depan.
Mengenal Reaktor EAST, Matahari Buatan yang Dikembangkan China
EAST merupakan reaktor fusi berbentuk tokamak yang dikembangkan China sebagai fasilitas penelitian untuk mempelajari proses fusi nuklir. Berbeda dengan pembangkit listrik tenaga nuklir konvensional yang memanfaatkan fisi atau pembelahan atom, EAST berusaha meniru mekanisme yang terjadi di pusat Matahari, yaitu menyatukan inti atom hidrogen menjadi helium.
Dalam proses tersebut, sebagian kecil massa berubah menjadi energi dalam jumlah sangat besar. Energi inilah yang membuat Matahari mampu memancarkan cahaya dan panas secara terus-menerus.
Para ilmuwan berharap teknologi serupa suatu hari nanti dapat dimanfaatkan sebagai sumber listrik dengan emisi karbon yang jauh lebih rendah dibandingkan pembangkit listrik berbahan bakar fosil.
Bagaimana China Meniru Proses yang Terjadi di Matahari?
Meniru proses fusi di Bumi bukanlah pekerjaan mudah. Matahari memiliki tekanan gravitasi yang sangat besar sehingga atom-atom hidrogen dapat saling bertumbukan dan menyatu secara alami.
Kondisi tersebut tidak dimiliki Bumi. Karena itu, ilmuwan harus mencari cara lain agar inti atom dapat bertabrakan dengan energi yang cukup tinggi.
Solusinya adalah memanaskan gas hidrogen hingga mencapai suhu lebih dari 100 juta derajat Celsius, bahkan jauh melampaui suhu inti Matahari yang diperkirakan sekitar 15 juta derajat Celsius.
Pada temperatur setinggi itu, gas berubah menjadi plasma, yaitu keadaan materi ketika elektron terlepas dari inti atom sehingga membentuk campuran partikel bermuatan listrik yang sangat panas.
Namun, plasma dengan suhu ekstrem tidak mungkin disimpan menggunakan wadah biasa. Material apa pun akan meleleh apabila bersentuhan langsung dengannya.
Karena itulah EAST menggunakan medan magnet berkekuatan sangat tinggi untuk menjaga plasma tetap melayang di tengah ruang vakum tanpa menyentuh dinding reaktor.
Dengan cara tersebut, proses fusi dapat berlangsung dalam kondisi yang lebih aman sekaligus mendekati mekanisme yang terjadi di pusat Matahari.
Mengapa Kepadatan Plasma Menjadi Faktor Penting?
Mencapai suhu sangat tinggi ternyata bukan satu-satunya tantangan dalam teknologi fusi nuklir.
Para peneliti juga harus memastikan plasma memiliki tingkat kepadatan yang cukup tinggi. Semakin padat plasma, semakin sering inti atom bertabrakan sehingga peluang terjadinya reaksi fusi ikut meningkat.
Artinya, peningkatan kepadatan plasma akan berdampak langsung pada jumlah energi yang dihasilkan.
Secara teori, kenaikan kecil pada kepadatan plasma mampu menghasilkan peningkatan energi yang jauh lebih besar. Karena alasan inilah para ilmuwan terus berupaya mendorong reaktor beroperasi pada kepadatan plasma yang semakin tinggi.
Sayangnya, upaya tersebut selama bertahun-tahun selalu menghadapi hambatan besar yang dikenal sebagai batas Greenwald.
Apa Itu Batas Greenwald?
Batas Greenwald merupakan ambang kepadatan plasma yang selama puluhan tahun dijadikan acuan dalam pengoperasian reaktor tokamak.
Ketika kepadatan plasma melewati batas tersebut, plasma cenderung kehilangan kestabilannya. Kondisi ini dapat menyebabkan plasma keluar dari kurungan medan magnet dan menghantam dinding reaktor dengan energi yang sangat besar.
Risiko tersebut bukan hanya mengganggu eksperimen, tetapi juga berpotensi merusak komponen reaktor.
Karena alasan itulah komunitas ilmiah selama bertahun-tahun menganggap batas Greenwald sebagai batas aman yang sebaiknya tidak dilampaui.
Namun, penelitian terbaru yang dilakukan EAST menunjukkan bahwa anggapan tersebut mulai berubah.
Keberhasilan menjaga plasma tetap stabil pada tingkat kepadatan yang lebih tinggi menjadi sinyal bahwa pengembangan teknologi fusi masih memiliki ruang untuk berkembang lebih jauh.
Terobosan Awal yang Membuka Peluang Baru
Dalam eksperimen terbarunya, EAST berhasil mempertahankan kestabilan plasma pada kepadatan sekitar 1,3 hingga 1,65 kali lebih tinggi dibandingkan batas Greenwald.
Pencapaian ini menjadi salah satu hasil penting dalam penelitian fusi karena menunjukkan bahwa batas yang selama ini dianggap hampir mustahil dilewati ternyata masih dapat diatasi melalui pendekatan teknologi yang tepat.
Keberhasilan tersebut tidak diperoleh hanya dengan meningkatkan suhu plasma, melainkan melalui kombinasi berbagai inovasi yang dirancang untuk menjaga kestabilan plasma selama proses eksperimen berlangsung.
Terobosan ini juga memberikan harapan bahwa reaktor fusi masa depan dapat menghasilkan energi lebih besar tanpa harus selalu mengandalkan ukuran reaktor yang semakin besar maupun suhu operasi yang semakin ekstrem.
Meski demikian, para peneliti menegaskan bahwa pencapaian ini masih merupakan bagian dari penelitian ilmiah. Masih diperlukan banyak pengembangan sebelum teknologi fusi benar-benar dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik komersial.
Sumber : Kompas Tekno
Baca Juga:
