Ngademin Pegiat Teknologi

Reaktor fusi dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada yang diperkirakan sebelumnya, studi menunjukkan

2 min read

Reaktor fusi dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada yang diperkirakan sebelumnya, studi menunjukkan

Reaktor fusi dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada yang diperkirakan

Para ilmuwan telah memodifikasi hukum dasar “dasar” untuk digunakan dalam penelitian energi fusi yang dapat memungkinkan lebih banyak bahan bakar hidrogen digunakan dalam reaktor dan berpotensi membantu mendapatkan lebih banyak energi fusi daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Studi ini diterbitkan awal bulan ini di Majalah Surat Tinjauan Fisikmenunjukkan bahwa mega-proyek internasional yang akan datang dapat menggunakan bahan bakar hidrogen dua kali lipat, sehingga menghasilkan lebih banyak energi.

Fusi nuklir melibatkan penggabungan dua inti atom menjadi satu, melepaskan sejumlah besar energi – sebuah proses yang terjadi secara alami di matahari setiap hari, dan panasnya berasal dari inti hidrogen berfusi menjadi atom helium yang lebih berat. Pembangkit listrik tenaga nuklir tradisional mengandalkan fisi, di mana atom uranium dipecah oleh neutron, melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk panas dan radiasi.

International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) adalah mega-proyek fusi yang akan datang yang bertujuan untuk meniru proses fusi matahari untuk menghasilkan energi di Bumi.

Para peneliti proyek tersebut, termasuk yang berasal dari Swiss Plasma Center (SPC), mengatakan tujuan mereka adalah menciptakan plasma bersuhu tinggi — keadaan materi keempat — yang menyediakan lingkungan yang tepat untuk terjadinya fusi.

Para ilmuwan menjelaskan bahwa plasma adalah keadaan materi terionisasi, mirip dengan gas, terdiri dari inti bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif, dan hampir satu juta kali lebih padat daripada udara yang kita hirup.

Itu dibuat dengan menundukkan “bahan bakar fusi” – atom hidrogen – ke suhu yang sangat tinggi, sekitar 10 kali suhu inti Matahari, dan memaksa elektron untuk terpisah dari inti mereka.

Dalam reaktor fusi, proses berlangsung di dalam struktur berbentuk donat yang disebut tokamak.

Dalam studi baru, para ilmuwan menunjukkan bahwa tokamak ITER yang akan datang secara teoritis dapat beroperasi dengan jumlah hidrogen dua kali lipat, sehingga menghasilkan lebih banyak energi fusi daripada yang diperkirakan sebelumnya.

“Untuk membuat plasma fusi, Anda harus mempertimbangkan tiga hal: suhu tinggi, kepadatan tinggi bahan bakar hidrogen, dan pengurungan yang baik,” Paul Ritchie, rekan penulis studi di Pusat Plasma Swiss, mengatakan dalam sebuah pernyataan.

“Salah satu keterbatasan membuat plasma di dalam tokamak adalah jumlah bahan bakar hidrogen yang bisa disuntikkan ke dalamnya,” tambah Dr. Ricci.

Sejak hari-hari awal fusi, para ilmuwan telah berspekulasi bahwa “gangguan” terjadi di beberapa titik ketika densitas bahan bakar meningkat.

“Pada dasarnya Anda kehilangan kurungan sepenuhnya, dan plasma bisa pergi ke mana saja. Jadi di tahun 80-an, orang mencoba membuat semacam hukum untuk memprediksi kepadatan maksimum hidrogen yang dapat dimasukkan ke dalam tokamak,” jelas Dr. Ricci .

Pada tahun 1988, ilmuwan fusi Martin Greenwald mengusulkan hukum yang menghubungkan kepadatan bahan bakar dengan jari-jari kecil tokamak dan arus yang mengalir dalam plasma di dalam tokamak.

Para ilmuwan mengatakan “batas Greenwald” telah menjadi prinsip dasar penelitian fusi, dan strategi manufaktur tokamak ITER didasarkan pada itu.

“Greenwald menurunkan hukum secara empiris, yang seluruhnya berasal dari Data eksperimental— bukan teori yang teruji, atau apa yang kita sebut ‘prinsip pertama’,” jelas Dr Ricci.

“Namun, batasan ini berlaku untuk penelitian. Juga, dalam beberapa kasus, seperti DEMO (penerus ITER), persamaan ini memberikan kendala besar pada cara mereka beroperasi karena ini menunjukkan bahwa Anda tidak dapat menempatkan kepadatan bahan bakar meningkat di atas tingkat tertentu. ,” dia menambahkan.

Untuk menguji teori ini, para ilmuwan menjalankan simulasi menggunakan teknik yang sangat canggih untuk secara tepat mengontrol jumlah bahan bakar yang disuntikkan ke dalam tokamak.

Para peneliti menemukan bahwa ketika mereka menambahkan lebih banyak bahan bakar ke plasma, beberapa bahan bakar berpindah dari lapisan luar (batas) dingin tokamak kembali ke intinya saat plasma menjadi lebih bergejolak.

“Kemudian, tidak seperti kawat tembaga listrik, yang menjadi lebih tahan saat dipanaskan, plasma menjadi lebih tahan saat didinginkan. Jadi semakin banyak bahan bakar yang Anda masukkan pada suhu yang sama, semakin banyak bagian yang mendingin – arus Semakin sulit mengalir di plasma, yang dapat menyebabkan gangguan,” jelas Dr Ricci.

Para peneliti kemudian dapat memperoleh persamaan pembatasan bahan bakar tokamak baru, yang menurut mereka sesuai dengan eksperimen tersebut.

Menurut studi baru, para ilmuwan mengatakan batas Greenwald bisa hampir tiga kali lipat dalam hal bahan bakar ITER.

Mereka mengatakan tokamak seperti ITER dapat menggunakan hampir dua kali lebih banyak bahan bakar untuk menghasilkan plasma tanpa khawatir akan gangguan.

“Ini penting karena menunjukkan bahwa kepadatan yang dapat Anda capai dalam sebuah tokamak meningkat dengan kekuatan yang Anda butuhkan untuk menjalankannya,” tambah Dr. Ricci.

“DEMO sebenarnya akan beroperasi pada daya yang lebih tinggi daripada tokamak dan ITER saat ini, yang berarti Anda dapat menambahkan lebih banyak kepadatan bahan bakar tanpa membatasi output, yang merupakan kebalikan dari hukum Greenwald. Ini adalah berita yang sangat bagus,” tambahnya.

Ngademin Pegiat Teknologi

Google menyediakan Earth Engine untuk semua bisnis dan pemerintah

Selama dekade terakhir, para peneliti di akademisi dan organisasi nirlaba telah memperoleh akses ke informasi yang semakin kompleks tentang permukaan bumi melalui Google Earth...
Ngademin
1 min read

Google menyediakan Earth Engine untuk semua bisnis dan pemerintah

Selama dekade terakhir, para peneliti di akademisi dan organisasi nirlaba telah memperoleh akses ke informasi yang semakin kompleks tentang permukaan bumi melalui Google Earth...
Ngademin
1 min read