Terobosan fusi nuklir saat para ilmuwan memecahkan kode penting di balik sumber energi Cawan Suci | Sains | berita

Fusi nuklir adalah proses yang terjadi secara alami di bintang seperti Matahari, mengambil inti hidrogen dan menggabungkannya menjadi helium – melepaskan sejumlah besar energi. Dijuluki sebagai sumber energi “Holy Grail”, fusi berpotensi menghasilkan lebih dari empat juta kali jumlah energi yang dilepaskan oleh reaksi kimia yang setara — seperti pembakaran batu bara, minyak, atau gas — dan empat kali lipat dari fisi nuklir. dimana atom terbelah.

Fusi membutuhkan suhu dan tekanan ekstrem yang tercipta di bintang karena massa dan tarikan gravitasinya yang sangat besar.

Untuk mencapai kondisi yang sama di Bumi, plasma super panas — keadaan materi bermuatan yang terdiri dari elektron bebas dan inti atom — harus dikurung dalam medan magnet berbentuk cincin dalam mesin yang disebut tokamak.

Namun, perangkat ini diketahui mengalami keruntuhan panas misterius, diikuti oleh gangguan besar dalam plasma yang dapat merusak reaktor di sekitarnya.

Dalam studi mereka, Dr. Min-Gu Yoo dari Laboratorium Fisika Plasma Princeton Departemen Energi AS dan rekan mengaitkan keruntuhan ini dengan gangguan tiga dimensi dari medan magnet yang membatasi plasma super panas.

dr Yoo berkata, “Kami mengusulkan cara baru untuk memahami garis bidang yang biasanya diabaikan atau dimodelkan dengan buruk dalam penelitian sebelumnya.”

Melalui simulasi eksperimental, tim menemukan bahwa plasma dapat dengan cepat keluar dari kurungan ketika medan magnet terganggu oleh ketidakstabilan dalam plasma.

Dibebaskan dari penjara magnetnya, plasma sejuta derajat mampu berdampak pada dinding reaktor fusi di sekitarnya, menyebabkan kerusakan yang signifikan.

Rekan penulis dan rekan fisikawan plasma Weixing Wang mengatakan: “Jika terjadi gangguan besar, garis-garis medan menjadi benar-benar tidak teratur seperti spageti dan dengan cepat terhubung ke dinding.

“Ini menempatkan energi plasma termal yang sangat besar ke dinding.”

Apa yang tidak diketahui sampai sekarang adalah apa yang disebut “topologi” – atau bentuk tiga dimensi – yang diambil oleh garis-garis medan magnet ketika mereka terganggu oleh ketidakstabilan turbulen dalam plasma fusi.

Para peneliti menemukan bahwa topologi yang tidak teratur membentuk “bukit dan lembah kecil”. Yang terakhir menjebak partikel plasma, sementara gundukan malah memungkinkan mereka untuk “berguling ke bawah” dan berdampak pada dinding reaktor tokamak di sekitarnya.

BACA LEBIH BANYAK: Brexit Inggris siap untuk mengkomersialkan fusi nuklir dengan kesepakatan AS

Apa yang membuat topologi begitu sulit untuk dipahami, kata Dr. Yoo, jadilah kompleks interaksi antara medan listrik dan magnet di dalam reaktor.

Dia menyimpulkan: “Penelitian ini memberikan wawasan fisik baru tentang bagaimana plasma kehilangan energinya ke arah dinding ketika ada garis medan magnet terbuka.

“Pemahaman baru akan membantu dalam menemukan cara inovatif untuk mengurangi atau menghindari pendinginan termal dan gangguan plasma di masa depan.”

Hasil lengkap dari penelitian ini dipublikasikan di jurnal Fisika plasma.