Reaktor Fusi Terbesar di Dunia Menawarkan Harapan Akan Energi Bersih

Reaktor fusi terbesar di dunia menawarkan harapan akan energi bersih

Reaktor tokamak baru yang dibangun dari baja yang kuat bertujuan untuk akhirnya mencapai cawan suci pembangkit listrik bertenaga fusi.

Jauh di dalam wilayah Prancis Provence, dipilih karena kondisi geologis, hidrologi, dan seismiknya yang menguntungkan, serta akses air dan listrik, terdapat fasilitas seluas 180-hektar yang menampung Reaktor Eksperimental Termonuklir Internasional (ITER).

Pembangkit listrik tradisional mengubah panas dari pembakaran bahan bakar fosil atau fisi nuklir menjadi uap yang kemudian digunakan untuk memutar turbin yang mengubah energi mekanik menjadi listrik. Kedua metode ini, meski merupakan sumber daya yang andal, memiliki dampak lingkungan melalui emisi atau limbah radioaktif.

Tapi bagaimana jika ada cara untuk menghasilkan panas ini tanpa produk sampingan yang merusak? Ini adalah impian kekuatan fusi, eksperimen berkelanjutan untuk menghasilkan energi dalam jumlah besar melalui fusi atom.

Identik dengan proses yang menggerakkan matahari kita, fusi terjadi ketika dua atom hidrogen saling bertabrakan dan melebur menjadi satu atom helium. Ini menghasilkan energi dalam jumlah besar tanpa menghasilkan produk fisi radioaktif.

Membuat proses ini menghadirkan tantangan teknik yang serius, karena reaksi harus dikontrol secara tepat di ruang tempat energi dalam jumlah besar dihasilkan.

Kekuatan bintang dalam sangkar yang terbuat dari baja

Di fasilitas ITER, pembangunan reaktor tokamak terbesar di dunia sedang berlangsung. Inti dari mesin eksperimental ini, yang didasarkan pada model Soviet yang dikembangkan pada tahun 60-an, adalah ruang vakum berbentuk torus.

Dengan berat 5.200 ton dan volume 1.400 m³, ruang vakum ini merupakan yang terbesar dari jenisnya, memudahkan fisikawan yang mengoperasikannya untuk mengontrol reaksi yang diperlukan untuk menghasilkan daya fusi yang layak.

Eksperimen ITER akan berlangsung di dalam bejana vakum yang dibuat dari baja ini, yang berisi reaksi fusi dan tertutup rapat, bertindak sebagai penghalang pengaman utama. Di sini bahan bakar hidrogen mengalami panas dan tekanan yang sangat besar, mengubahnya menjadi gas panas bermuatan listrik yang dikenal sebagai plasma.

Lingkungan vakum ini menyediakan pelindung radiasi dan mendukung stabilitas plasma, sementara sistem air pendingin yang disirkulasikan di antara dinding baja ganda dengan aman menghilangkan panas yang dihasilkan saat reaktor aktif. Ini sangat penting karena suhu antara 150 dan 300 juta derajat diperlukan untuk fusi.

Kekuatan medan magnet

Bentuk interior donat memungkinkan partikel plasma di dalam berputar terus menerus tanpa menyentuh dinding. Plasma superpanas ini terkandung dan dikendalikan dalam reaktor tokamak oleh medan magnet yang dihasilkan oleh 10,000 ton magnet superkonduktor.

Mampu menghasilkan medan yang lebih kuat daripada magnet konvensional saat disimpan pada suhu -269 derajat , ITER menggunakan 'superkonduktor berpendingin internal berperforma tinggi' di mana untaian superkonduktor digabungkan menjadi satu dan terkandung dalam selubung baja struktural.

Cara menghasilkan medan magnet ini juga lebih murah dan lebih hemat energi daripada alternatif, menjadikannya satu-satunya pilihan yang layak untuk sistem magnet masif yang diperlukan untuk mendukung daya fusi.

Bejana vakum dan sistem magnet superkonduktornya semuanya terkandung dalam cryostat ITER, yang menyediakan ruang vakum bersuhu sangat rendah. Dengan ukuran 16,000 m³, ini adalah ruang tekanan vakum baja tahan karat terbesar yang pernah dibuat.

Perbedaan suhu ekstrim yang terkandung dalam reaktor membuat baja tahan karat menjadi pilihan ideal. Mampu mempertahankan kinerja pada suhu tinggi dan rendah, keuletan dan ketangguhan baja yang tinggi menjadikannya bagian yang tak tergantikan dari ITER.

Dengan tokamak yang diperkirakan akan beroperasi pada tahun 2025, fisikawan fusi berharap ini akan menjadi pengubah permainan untuk pembangkit energi. Sementara prospek energi bersih yang hampir tak terbatas tetap berada di luar cakrawala, jelas bahwa jika kita ingin mencapai fusi komersial, kekuatan baja yang bertahan lamalah yang memungkinkan kita untuk memanfaatkannya.