Matahari Buatan Korea Cetak Rekor, Apa Bedanya dengan Milik China?

Liputan6.com, Jakarta Rekor dunia baru untuk plasma berkelanjutan suhu tinggi baru saja dipecahkan oleh perangkat Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR). Alat yang disebut sebagai Matahari Buatan Korea Selatan itu dapat mencapai suhu ion di atas 100 juta derajat Celcius selama 20 detik.

Matahari Buatan Korea menggunakan medan magnet untuk menghasilkan dan menstabilkan plasma ultra-panas, dengan tujuan akhir mewujudkan daya fusi nuklir sebagai sumber energi bersih yang berpotensi tidak terbatas. Dengan begitu, alat tersebut dapat mengubah cara manusia memberi daya pada kehidupan, jika bisa membuatnya berfungsi sebagaimana mestinya.

Sebelum titik ini, 100 juta derajat belum pernah dicapai selama lebih dari 10 detik, jadi ini merupakan peningkatan substansial dari upaya sebelumnya. Pada titik ini, tenaga fusi nuklir tetap menjadi kemungkinan, bukan kepastian.

"Teknologi yang dibutuhkan untuk operasi jangka panjang plasma 100 juta derajat adalah kunci realisasi energi fusi," kata fisikawan nuklir Si-Woo Yoon yang merupakan  Direktur di Pusat Penelitian KSTAR di Institut Energi Fusion Korea (KFE).

"Keberhasilan KSTAR dalam mempertahankan plasma bersuhu tinggi selama 20 detik akan menjadi titik balik yang penting dalam perlombaan mengamankan teknologi untuk operasi plasma berkinerja tinggi jangka panjang, komponen penting dari reaktor fusi nuklir komersial di masa depan."

Saksikan video pilihan di bawah ini:

Kunci mencapai 20 detik adalah peningkatan ke mode Internal Transport Barrier (ITB) di dalam KSTAR. Mode ini tidak sepenuhnya dipahami para ilmuwan, tetapi pada tingkat yang paling sederhana mereka membantu mengontrol pengurungan dan stabilitas reaksi fusi nuklir.

KSTAR adalah reaktor bergaya tokamak, mirip dengan Matahari Buatan China, menggabungkan inti atom untuk menghasilkan energi dalam jumlah besar (berlawanan dengan fisi nuklir yang digunakan di pembangkit listrik, yang memisahkan inti atom).

Meskipun pekerjaan ilmiah yang diperlukan untuk mencapai hal ini rumit, kemajuannya stabil. KSTAR pertama kali menembus batas 100 juta derajat pada 2018, dan pada 2019 berhasil mempertahankan suhu selama 8 detik. Sekarang, sudah lebih dari dua kali lipat.

"Keberhasilan eksperimen KSTAR dalam operasi suhu tinggi yang panjang dengan mengatasi beberapa kelemahan mode ITB membawa kita selangkah lebih dekat ke pengembangan teknologi untuk realisasi energi fusi nuklir," kata fisikawan nuklir Yong-Su Na, dari Universitas Nasional Seoul (SNU).

Perangkat fusi seperti KSTAR menggunakan isotop hidrogen untuk menciptakan keadaan plasma di mana ion dan elektron dipisahkan, siap untuk dipanaskan --reaksi fusi yang sama yang terjadi di Matahari, oleh karena itu reaktor ini diberi julukan Matahari Buatan.

Namun demikian, mempertahankan suhu yang cukup tinggi untuk jangka waktu yang cukup lama agar teknologi dapat bertahan terbukti menjadi tantangan. Ilmuwan perlu memecahkan lebih banyak rekor seperti ini agar fusi nuklir berfungsi sebagai sumber tenaga --mengalir lebih sedikit daripada air laut (sumber isotop hidrogen) dan menghasilkan sedikit limbah.

Terlepas dari semua pekerjaan yang ada di depan untuk membuat reaktor ini menghasilkan lebih banyak energi daripada yang mereka konsumsi, kemajuan telah menggembirakan. Pada 2025, para insinyur di KSTAR ingin melampaui angka 100 juta derajat untuk jangka waktu 300 detik.

"Suhu ion 100 juta derajat yang dicapai dengan mengaktifkan pemanasan plasma inti yang efisien untuk durasi yang begitu lama menunjukkan kemampuan unik perangkat KSTAR superkonduktor, dan akan diakui sebagai dasar yang kuat untuk plasma fusi kondisi stabil dan berkinerja tinggi," kata fisikawan nuklir Young-Seok Park dari Universitas Columbia.

Temuan dari eksperimen tersebut belum dipublikasikan dalam makalah yang telah dibagikan pada Konferensi Energi Fusion IAEA 2021.

China membuat satu langkah maju dalam melakukan pencarian energi bersih melalui fusi nuklir terkontrol, dengan mengoperasikan matahari buatan. Benda itu adalah fasilitas penelitian reaktor fusi nuklir generasi baru yang beroperasi pada suhu 10 kali lebih panas dari matahari.

Menurut China National Nuclear Corporation (CNNC), perangkat HL-2M Tokamak mampu beroperasi pada suhu 150 juta derajat Celcius atau hampir tiga kali lebih panas dari versi sebelumnya yang disebut HL-2A.

Dikutip dari Scmp, Sabtu (5/12/2020), kemampuan menghasilkan suhu ultra tinggi tersebut penting untuk penelitian proses fusi, mereplikasi cara matahari menghasilkan energi dengan menggunakan gas hidrogen dan deuterium sebagai bahan bakar. Matahari hanya beroperasi pada suhu 15 juta derajat Celcius.

Yang Qingwei selaku kepala insinyur Institut Sains Fusion CNNC di Institut Fisika Barat Daya mengatakan bahwa HL-2M dapat mencapai waktu pengurungan plasma magnetik hingga 10 detik.

"HL-2M adalah matahari buatan terbesar di China dengan parameter terbaik," imbuh Xu Min selaku direktur institut tersebut.

Fasilitas baru ini juga memiliki volume plasma tiga kali lipat dan intensitas arus plasma enam kali lipat dibandingkan dengan HL-2A. Dengkan kata lain, akan meningkatkan penelitian dan pengembangan teknologi generator fusi di China.

Yang mengatakan bahwa proyek itu akan menjadi "pilar penting" bagi ITER, di mana China menjadi anggotanya bersama dengan Amerika Serikat, India, Jepang, Rusia dan Korea Selatan.

China bertujuan untuk mengembangkan teknologi fusi karena berencana untuk membangun reaktor eksperimental paling cepat tahun depan, membangun prototipe industri pada tahun 2035 dan mulai digunakan secara komersial skala besar pada tahun 2050.