Pada inti matahari, reaksi berapi -api yang dikenal sebagai fusi nuklir terjadi 24/7.
Proses ini melibatkan dua inti atom ringan yang menggabungkan untuk membentuk satu lebih berat saat melepaskan energi dalam jumlah besar.
Jika kita dapat mereplikasi fusi nuklir di Bumi cukup lama, kita mungkin dapat membuka kunci energi yang bersih dan terjangkau untuk rumah orang.
Sekarang, para ilmuwan di Jerman telah mengambil langkah besar lebih dekat untuk mewujudkannya.
Menggunakan reaktor fusi nuklir Wendelstein 7-X di kota Greifswald, mereka telah menetapkan rekor dunia baru untuk metrik penting dalam fisika fusi.
Catatan ini menandai eksperimen fusi berkelanjutan berkinerja tertinggi yang berjalan lebih dari 30 detik – dengan fusi yang berlangsung selama 43 detik yang mengesankan.
Wendelstein 7-X adalah bagian dari upaya dunia untuk memanfaatkan fusi nuklir, yang dapat menggantikan bahan bakar fosil dan reaktor fisi nuklir konvensional.
Mesin berbentuk pretzel, yang memiliki diameter 50 kaki dan ketinggian 16 kaki, menggunakan gas hidrogen yang sangat rendah dan bermuatan listrik sebagai bahan bakar.
Perangkat Wendelstein 7-X Fusion adalah perangkat terbesar dan paling canggih di dunia dari jenis stellarator. Ini telah mencapai rekor dunia dalam parameter utama fisika fusi – produk tiga
Stellarator tingkat lanjut Wendelstein 7-X, bertempat di kampus IPP Greifswald mulai beroperasi pada bulan Desember 2015. Foto, pemandangan di dalam kapal vakum Wendelstein 7-X di Greifswald, Jerman
Perangkat Wendelstein 7-X € 1,6 miliar (£ 1,3 miliar), yang mulai beroperasi pada bulan Desember 2015, dibangun untuk ‘menciptakan kembali kondisi di dalam bintang’.
Secara resmi, ini adalah ‘stellarator’ – jenis perangkat fusi yang membatasi gas panas dan bermuatan, atau dikenal sebagai plasma, yang memicu reaksi fusi di medan magnet yang berliku -liku.
Plasma harus memenuhi tiga kondisi untuk terjadi fusi nuklir – mencapai suhu, kepadatan, dan waktu kurungan yang cukup.
Bersama -sama, faktor -faktor ini terdiri dari apa yang dikenal sebagai ‘produk rangkap tiga’, digambarkan sebagai metrik penting dari fisika fusi nuklir.
Produk rangkap tiga yang lebih tinggi menunjukkan kekuatan fusi yang lebih besar dan potensi yang lebih baik untuk reaksi fusi yang berhasil dan mandiri.
Menurut para peneliti, stellarator Wendelstein 7-X berhasil mencapai rekor dunia baru untuk produk triple.
Pada 22 Mei, hari terakhir dari kampanye penelitian terbarunya, plasma di dalam Wendelstein 7-X dinaikkan menjadi lebih dari 20 juta ° C, mencapai puncak 30 juta ° C.
Dalam percobaan memecahkan rekor, mesin mengalami plasma berkinerja tinggi selama 43 detik.
Catatan baru melebihi catatan Tokamak sebelumnya untuk durasi plasma yang panjang. Pemegang rekor produk triple sebelumnya untuk pulsa plasma lebih dari 10 detik adalah Tokamak Torus Eropa (JET) bersama di Inggris, yang dinonaktifkan pada akhir 2023
Perangkat ini adalah yang terbesar di dunia dan membuka jalan bagi teknologi fusi nuklir operasional, yang, jika berhasil, akan merevolusi produksi listrik. Fusi nuklir memadukan inti hidrogen untuk membentuk helium, yang menghasilkan energi dari pasokan hidrogen yang hampir tak ada habisnya di bumi
Tampilan sudut lebar di dalam stellarator, menunjukkan pelat penutup stainless dan pelat backing tembaga yang didinginkan dengan air-akhirnya ditutupi oleh ubin grafit untuk berfungsi sebagai baju besi untuk melindungi terhadap interaksi plasma
Catatan baru ini sebelumnya menetapkan nilai -nilai yang ditetapkan oleh Tokamak JT60U Jepang (dinonaktifkan pada tahun 2008) dan jet fasilitas tokamak Eropa di Inggris (dinonaktifkan pada tahun 2023).
Kedua perangkat ini adalah tokamak yang lebih banyak digunakan, yang merupakan mesin fusi yang sedikit berbeda dari stellarator. Stellarator memiliki bentuk donat yang sama dengan tokamak tetapi menggunakan sistem kumparan magnetik yang rumit alih -alih arus untuk mencapai hasil yang sama.
Tokamaks jauh lebih baik dipelajari karena desainnya yang lebih sederhana dibandingkan dengan stellarator, yang jauh lebih sulit untuk dibangun, tetapi lebih mudah dioperasikan.
Novimir Pablant, Kepala Divisi untuk Eksperimen Stellarator di Laboratorium Fisika Princeton Plasma Princeton (PPPL) Departemen Energi AS, mengatakan melewati tanda 30 detik adalah tonggak penting.
Jika stellarator dapat mencapai catatan ini selama 30 detik, tidak ada alasan kondisi plasma ini tidak dapat dipertahankan selama berminggu -minggu, berbulan -bulan atau bahkan bertahun -tahun karena 30 detik cukup lama bagi para ilmuwan untuk melihat fisika yang relevan di tempat kerja.
“Eksperimen ini berjalan cukup lama sehingga tidak ada yang berubah lagi dalam hal plasma atau kondisi percobaan,” kata Pablant.
Dalam percobaan, peran kunci dimainkan oleh injektor pelet baru, yang dikembangkan di Oak Ridge National Laboratory di Tennessee. yang menyuntikkan pasokan pelet hidrogen beku yang stabil ke dalam plasma, memungkinkan durasi plasma panjang melalui pengisian bahan bakar terus menerus.
Selama percobaan, sekitar 90 pelet hidrogen beku, masing -masing berukuran sekitar satu milimeter, disuntikkan selama 43 detik, sementara gelombang mikro yang kuat secara bersamaan memanaskan plasma.
Foto, injektor pelet Wendelstein 7-X, yang menyuntikkan pelet hidrogen beku ke dalam plasma, memungkinkan durasi plasma panjang
Foto, Divisi Greifswald dari Max Plask Institute for Plasma Physics (IPP), yang berisi stellarator Wendelstein 7-X
W7-X menunjukkan bahwa stellarator dapat mencapai sifat luar biasa yang diprediksi oleh teori fusi nuklir, Max Plask Institute for Plasma Physics (IPP) mengatakan dalam sebuah pernyataan.
Sudah ada pembangkit listrik tenaga nuklir di seluruh dunia, tetapi mereka menggunakan fisi nuklir, yang memiliki kelemahan menghasilkan nukleus yang tidak stabil, beberapa di antaranya bersifat radioaktif selama jutaan tahun.
Fusion, di sisi lain, tidak menciptakan limbah nuklir radioaktif yang berumur panjang, melainkan helium, yang merupakan gas inert.
Bahan bakar fusi terdiri dari deuterium dan tritium, yang merupakan isotop hidrogen, elemen paling melimpah di alam semesta, memberikan harapan para ilmuwan ‘energi tanpa batas’.
Thomas Klinger, kepala operasi di Wendelstein 7-X, mengatakan rekor baru itu adalah ‘pencapaian luar biasa’ oleh tim internasional.
“Meninggikan produk triple ke kadar tokamak selama pulsa plasma panjang menandai tonggak penting lain dalam perjalanan menuju stellarator yang berkemampuan listrik,” katanya.
Apa itu reaktor stellarator dan bagaimana perbedaannya dari tokamak?
Stellarator adalah jenis reaktor fusi nuklir dan kurang banyak digunakan daripada reaktor tokamak.
Alih -alih mencoba mengendalikan plasma hanya dengan medan magnet 2D, yang merupakan pendekatan yang digunakan oleh reaktor tokamak yang lebih umum, stellerator bekerja dengan menghasilkan medan magnet 3D yang dipelintir.
Stellarator membatasi gas panas dan bermuatan, atau dikenal sebagai plasma, yang memicu reaksi fusi di medan magnet yang memutar ini.
Hidrogen dipanaskan di mesin Wendelstein 7-X berbentuk donat (diilustrasikan). Disebut stellarator, perangkat ini menggunakan sistem gulungan magnetik yang rumit untuk menjebak plasma cukup lama untuk fusion terjadi
Sebaliknya, tokamak menggunakan arus listrik yang kuat untuk menjebak plasma di dalam perangkat berbentuk donat cukup lama untuk fusion terjadi.
Tokamak dikandung oleh fisikawan Soviet pada 1950 -an dan dianggap cukup mudah untuk dibangun, tetapi sangat sulit dioperasikan.
Konfigurasi stellarator yang berputar memungkinkan mereka untuk mengontrol plasma tanpa perlu arus yang harus diinduksi oleh tokamak dalam gas.
Plasma stellarator berisiko sedikit mengganggu, seperti yang dapat terjadi di tokamak, menyebabkan arus internal tiba -tiba berhenti dan reaksi fusi untuk dimatikan.
