- DIII-D Facility di Amerika Serikat bekerja sama dengan Kyoto Fusion Technology untuk mengembangkan sistem ventilasi.
- Desain plasma berbentuk segitiga terbalik yang baru membantu menekan lonjakan panas.
- Perusahaan Kyoto akan memproduksi bata tahan panas untuk membangun pemisah yang berfungsi sebagai cerobong reaktor.
- Hasil pengujian akan membantu memverifikasi model pembangkit listrik dan mendorong komersialisasi teknologi fusi nuklir.
Para ilmuwan yang terlibat dalam penelitian fusi nuklir telah memulai sebuah proyek baru untuk mengatasi salah satu tantangan rekayasa paling rumit antara reaktor eksperimental dan pembangkit listrik komersial. DIII-D National Fusion Facility yang terletak di California bekerja sama dengan perusahaan teknik Jepang, Kyoto Fusion Technology, untuk bersama-sama membangun dan menguji sistem ventilasi khusus yang bertujuan untuk menangani panas ekstrem yang dihasilkan di dalam reaktor fusi. Sistem ini akan dipasang langsung pada perangkat tokamak DIII-D, yang merupakan platform pengujian yang didanai oleh Departemen Energi AS. Fusi nuklir menghasilkan energi bersih dengan menggabungkan atom ringan, mirip dengan proses yang menggerakkan matahari.
Kebanyakan penelitian dilakukan di dalam ruang medan magnet berbentuk donat yang disebut tokamak. Namun, memanaskan materi hingga lebih dari 100 juta derajat Celsius dapat menimbulkan risiko serius bagi dinding mesin.
Potensi Desain Segitiga Terbalik
Untuk metode operasi baru pada tokamak, reaktor standar akan mengalami lonjakan panas yang tiba-tiba dan kuat, yang akan mengikis permukaan internal seiring waktu. Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti beralih ke desain yang dikenal sebagai "segitiga terbalik". Kyoto Fusion Technology menjelaskan, "Plasma berbentuk segitiga terbalik atau bentuk 'D' terbalik mungkin menjadi metode operasi yang revolusioner untuk perangkat fusi seperti tokamak yang melibatkan medan magnet." Bentuk geometri alternatif ini memberikan keuntungan fisik yang elegan, mampu menekan lonjakan panas yang tidak stabil dan memancarkan kelebihan energi panas dengan lancar sebelum mempengaruhi dinding reaktor.
Namun, meskipun prospek desain ini menjanjikan, belum ada yang menguji konfigurasinya dengan sistem ventilasi kelas industri untuk menangani aliran partikel yang unik.
Pengembangan Pemisah Baru
Proyek baru ini secara langsung menargetkan kekurangan ini, di mana Kyoto Fusion Technology akan memproduksi bata tahan panas untuk membangun "pemisah" yang dirancang khusus, yang berfungsi sebagai cerobong reaktor. Setelah pemasangan selesai, para peneliti dari DIII-D, Kyoto Fusion Technology, dan Columbia University akan memulai serangkaian pengujian ekstensif pada tokamak. Koordinator promosi teknologi fusi DIII-D, Suk-Ho Hong, menyatakan, "Kami perlu memahami kinerja segitiga terbalik dalam pengaturan perangkat terkait komersial, yang mendorong kolaborasi ini." Dia mencatat bahwa proyek ini akan memungkinkan para ilmuwan untuk mengevaluasi metode ini di platform pengujian yang aktif dan hemat biaya.
Para insinyur menghadapi tantangan keseimbangan yang halus di dalam ruang. Mesin harus mempertahankan suhu inti yang cukup tinggi untuk mencapai fusi nuklir, sementara tepi luar harus tetap cukup dingin untuk mencegah melelehnya peralatan di sekitarnya. Pengujian akan mengukur kinerja plasma bentuk D terbalik selama periode operasi yang diperpanjang dan mengukur beban panas dan stres mekanis pada komponen internal. Presiden Kyoto Fusion Technology, Bibake Uppal, menyimpulkan, "Beban neutron tinggi dan aliran panas adalah salah satu tantangan paling kritis yang dihadapi kelayakan pembangkit fusi nuklir." Dia menekankan bahwa pengujian konsep pemisah baru sangat penting untuk membuktikan kelayakan komersial.
Hasil penelitian ini akan digunakan dalam peta jalan yang lebih luas yang ditetapkan oleh Departemen Energi AS, di mana hasil pengujian akan membantu fisikawan memverifikasi model komputer keseluruhan pembangkit listrik, mengevaluasi stabilitas plasma, dan menyempurnakan material yang diperlukan untuk pembangkit listrik percobaan di masa depan. Data eksperimen akan dibagikan secara bebas dalam jaringan pengguna internasional DIII-D. Melalui penelitian terbuka, kolaborasi ini bertujuan untuk membantu perusahaan fusi nuklir komersial di seluruh dunia merancang reaktor yang dapat memberikan pasokan listrik yang stabil ke jaringan.
Pentingnya Sistem Ventilasi untuk Pengembangan Fusi Nuklir
Pengembangan teknologi fusi nuklir menghadapi berbagai tantangan rekayasa, terutama dalam manajemen panas di lingkungan suhu tinggi. Kolaborasi ini secara khusus mengembangkan sistem ventilasi yang dapat secara efektif menangani lonjakan panas di dalam reaktor, yang sangat penting untuk meningkatkan kelayakan komersial fusi nuklir. Penerapan desain segitiga terbalik tidak hanya berpotensi meningkatkan stabilitas plasma, tetapi juga dapat menyediakan data kunci untuk pembangkit fusi nuklir di masa depan, lebih lanjut mendorong realisasi teknologi fusi nuklir secara global.