Terobosan Energi Fusion AS: Semua yang Perlu Anda Ketahui

Tapi seberapa besar kesepakatan “laba bersih energi” itu – dan apa artinya bagi pembangkit listrik fusi di masa depan? Inilah yang perlu Anda ketahui.

Pembangkit listrik tenaga nuklir yang ada berjalan melalui fisi nuklir Memecah atom berat untuk menghasilkan energi. Dalam kasus fisi, neutron bertabrakan dengan atom uranium yang berat, membelahnya menjadi atom yang lebih ringan dan melepaskan banyak panas dan energi pada saat yang bersamaan.

Di sisi lain, fusi bekerja dengan cara yang berlawanan – melibatkan penghancuran dua atom (kebanyakan dua atom hidrogen) bersama-sama untuk membuat elemen baru (kebanyakan helium).Dan Dengan cara yang sama bintang menghasilkan energi. Dalam prosesnya, dua atom hidrogen kehilangan sejumlah kecil massa, yang diubah menjadi energi menurut persamaan Einstein yang terkenal, E = mc². Karena kecepatan cahaya Sangat cepat – 300.000.000 meter per detik – bahkan sejumlah kecil massa dapat menghasilkan satu ton energi.

Apa yang dimaksud dengan “pendapatan energi bersih” dan bagaimana para peneliti mencapainya?

Sampai saat ini, para peneliti telah berhasil menggabungkan dua atom hidrogen menjadi satu, tetapi reaksinya selalu membutuhkan lebih banyak energi daripada yang Anda dapatkan kembali. Perolehan energi bersih — di mana mereka mengambil kembali lebih banyak energi daripada yang mereka gunakan untuk menciptakan reaksi — telah menjadi cawan suci penelitian fusi yang sulit dipahami.

Sekarang, para peneliti di National Ignition Facility di Lawrence Livermore National Laboratory di California diharapkan mengumumkan bahwa mereka telah mencapai perolehan energi bersih dengan menembakkan laser ke atom hidrogen. 192 laser memampatkan atom hidrogen hingga hampir 100 kali kepadatan timbal dan memanaskannya hingga hampir 100 juta derajat Celcius. Kepadatan dan suhu yang tinggi menyebabkan atom-atom melebur menjadi helium.

Metode lain yang sedang diselidiki termasuk penggunaan magnet untuk membatasi plasma super panas.

“Jika ini yang kita harapkan, ini seperti momen Kitty Hawk Wright bersaudara,” kata Melanie Windridge, fisikawan plasma dan CEO Fusion Energy Insights. “Ini seperti lepas landas dari pesawat.”

Apakah ini berarti energi fusi siap untuk prime time?

Tidak, para ilmuwan menyebut terobosan saat ini sebagai “pendapatan energi bersih ilmiah” – yang berarti lebih banyak energi yang keluar dari reaksi daripada yang dimasukkan oleh laser. Ini adalah tonggak besar yang belum pernah dicapai sebelumnya.

Tapi itu hanya perolehan energi bersih di tingkat mikro. Menurut Troy Carter, fisikawan plasma di University of California, Los Angeles, laser yang digunakan di lab Livermore memiliki efisiensi hanya 1 persen. Ini berarti bahwa menyalakan laser membutuhkan energi 100 kali lebih banyak daripada yang akhirnya dapat dikirimkan ke atom hidrogen.

Jadi para peneliti belum mencapai “net engineering energy gain”, atau titik di mana seluruh proses mengkonsumsi lebih sedikit energi daripada yang dihasilkan oleh reaksi. Mereka juga harus mencari cara untuk mengubah energi yang dihasilkan – saat ini dalam bentuk energi kinetik dari inti helium dan neutron – menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk listrik. Mereka dapat melakukannya dengan mengubahnya menjadi panas, lalu memanaskan uap untuk menggerakkan turbin dan menggerakkan generator. Proses ini juga memiliki keterbatasan efisiensi.

Semua ini berarti bahwa keuntungan energi mungkin perlu didorong jauh lebih tinggi agar merger dapat berjalan secara komersial.

Untuk saat ini, para peneliti juga dapat melakukan reaksi fusi sekali sehari. Di antaranya, mereka harus membiarkan laser mendingin dan mengganti target bahan bakar fusi. Pabrik yang layak secara komersial harus dapat melakukan ini berkali-kali per detikkata Dennis White, direktur Center for Plasma and Fusion Sciences di MIT. Dia berkata, “Begitu Anda memiliki kelayakan ilmiah, Anda harus mengetahui kelayakan tekniknya.”

Apa manfaat dari integrasi?

Kemungkinan Fusi yang sangat besar. Teknologi ini jauh lebih aman daripada teknologi nuklir fisi nuklir, karena fusi tidak dapat menciptakan reaksi liar. Mereka juga tidak menghasilkan produk sampingan radioaktif yang harus disimpan atau emisi karbon berbahaya; Ini hanya menghasilkan helium inert dan neutron. Juga tidak mungkin kehabisan bahan bakar: bahan bakar fusi hanyalah atom hidrogen berat, yang dapat ditemukan di air laut.

Kapan fusi dapat memberi daya pada rumah kita?

Ini pertanyaan triliunan dolar. Selama beberapa dekade, para ilmuwan bercanda bahwa merger selalu terjadi 30 atau 40 tahun lagi. Selama bertahun-tahun, para peneliti memprediksi dengan berbagai cara bahwa pabrik fusi akan beroperasi pada 1990-an, 2000-an, 2000-an, dan 2020-an. Pakar fusi saat ini berpendapat bahwa ini bukan masalah waktu, tetapi kemauan – jika pemerintah dan donor swasta secara agresif mendanai fusi, kata mereka, prototipe pembangkit listrik fusi dapat tersedia pada tahun 2030-an.

“Jadwal sebenarnya bukan masalah waktu,” kata Carter. “Ini masalah inovasi dan usaha.”

Berlanggananlah untuk mendapatkan berita terbaru tentang perubahan iklim, energi, dan lingkungan, yang disampaikan setiap Kamis