China kembali menjadi sorotan dunia teknologi setelah reaktor fusi Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), yang dikenal sebagai “matahari buatan“, berhasil mencetak pencapaian bersejarah.
Dalam eksperimen terbarunya, EAST mampu mengoperasikan plasma pada tingkat kepadatan yang melampaui batas Greenwald, sebuah ambang yang selama puluhan tahun dianggap sebagai batas aman sekaligus hambatan utama dalam pengembangan energi fusi nuklir.
Keberhasilan tersebut dinilai bukan sekadar pemecahan rekor ilmiah. Para peneliti menyebut pencapaian ini berpotensi membuka jalan menuju era baru pembangkit listrik tenaga fusi yang lebih efisien.
Dengan kepadatan plasma yang lebih tinggi, reaktor dapat menghasilkan energi jauh lebih besar tanpa harus memperbesar ukuran fasilitas atau meningkatkan suhu operasional secara ekstrem.
Teknologi “Matahari Buatan” dan Tantangannya
EAST merupakan reaktor tokamak yang dirancang untuk meniru proses fusi yang terjadi di Matahari.
Dalam sistem ini, plasma bersuhu sangat tinggi dikurung oleh medan magnet berbentuk cincin atau toroidal sehingga inti-inti atom dapat bertabrakan dan menyatu, menghasilkan energi dalam jumlah besar dengan emisi karbon yang sangat rendah.
Teknologi ini selama bertahun-tahun disebut sebagai “cawan suci” dunia energi karena berpotensi menjadi sumber listrik bersih yang hampir tidak terbatas.
Namun, tantangan terbesar dalam teknologi fusi adalah menjaga kestabilan plasma pada kepadatan tinggi.
Selama ini, para ilmuwan berpatokan pada batas Greenwald karena ketika plasma melampaui ambang tersebut, risiko ketidakstabilan meningkat drastis.
Plasma dapat keluar dari kurungan magnet dan melepaskan energi besar yang berpotensi merusak komponen reaktor.
Strategi EAST Menembus Limit Mustahil
Dalam eksperimen terbarunya, EAST berhasil mempertahankan plasma tetap stabil pada tingkat kepadatan sekitar 1,3 hingga 1,65 kali di atas batas Greenwald.
Capaian ini diperoleh melalui kombinasi berbagai teknologi canggih, seperti pemanasan tambahan menggunakan metode Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH) serta teknik pre-charged synergistic start-up yang mengatur suplai gas awal dengan tingkat presisi tinggi.
Selain itu, reaktor ini menggunakan desain all-metal wall yang mampu mengurangi kontaminasi partikel pengotor dari dinding reaktor.
Tim peneliti juga mengendalikan kondisi target plate untuk meminimalkan sputtering tungsten, sehingga kestabilan plasma dapat terjaga lebih lama.
Pendekatan tersebut diperkuat dengan model teoritis baru bernama Plasma-Wall Interaction Self-Organisation (PWSO), yang membantu menjelaskan interaksi antara plasma dan dinding reaktor.
Jalan Panjang Menuju Energi Fusi Komersial
Peneliti menemukan bahwa dengan mengendalikan radiasi di wilayah batas plasma, EAST mampu memasuki kondisi operasi baru yang disebut sebagai density-free region atau wilayah bebas kepadatan.
Temuan ini menjadi konfirmasi pertama terhadap teori PWSO dan dianggap sebagai salah satu kemajuan paling signifikan dalam riset reaktor tokamak modern.
Meski demikian, para ilmuwan menegaskan bahwa pembangkit listrik tenaga fusi komersial masih membutuhkan waktu untuk diwujudkan.
Berbagai tantangan teknis masih harus diselesaikan, mulai dari mempertahankan suhu plasma dalam jangka panjang, meningkatkan ketahanan material reaktor terhadap kondisi ekstrem, hingga penyempurnaan sistem rekayasa pendukung.
Hasil penelitian ini sendiri telah dipublikasikan dalam jurnal Science Advances melalui kolaborasi Institute of Plasma Physics (ASIPP), Huazhong University of Science and Technology, serta Aix-Marseille University.
Kutipan:
Tim peneliti dari Institute of Plasma Physics (ASIPP), Chinese Academy of Sciences
“Hasil eksperimen menunjukkan kesesuaian yang tinggi dengan prediksi model Plasma-Wall Interaction Self-Organisation (PWSO) dan menjadi konfirmasi pertama mengenai keberadaan kondisi density-free region pada reaktor tokamak.”
3 Poin Penting:
- EAST berhasil melampaui batas Greenwald, dengan menjaga plasma tetap stabil pada kepadatan 1,3 hingga 1,65 kali di atas ambang yang selama ini dianggap sebagai batas fundamental reaktor tokamak.
- Peningkatan kepadatan plasma berpotensi menghasilkan energi fusi beberapa kali lebih besar, tanpa perlu memperbesar ukuran reaktor atau menaikkan suhu operasional secara drastis.
- Meski menjadi terobosan besar, teknologi pembangkit listrik tenaga fusi komersial masih menghadapi tantangan, terutama terkait stabilitas plasma jangka panjang dan ketahanan material reaktor.
