Industri

Reaktor Fusion Terbesar di Dunia akan Memanfaatkan Kekuatan Matahari

Reaktor Fusion Terbesar di Dunia akan Memanfaatkan Kekuatan Matahari

Reaktor Tokamak Terbesar di Dunia [Sumber Gambar: ITER]

Perkembangan manusia dan fungsionalitas sehari-hari sangat bergantung pada ketersediaan listrik yang konstan. Hampir setiap bagian dari teknologi baru dan lama sangat bergantung pada pasokan energi yang konstan. Dengan demikian, manusia memiliki permintaan pajak yang sangat besar untuk mendapatkan lebih banyak kekuatan, kekuatan yang sering dikumpulkan melalui cara-cara yang kurang diinginkan. Baik itu pembakaran bahan bakar fosil atau bendungan pembangkit listrik tenaga air, semua pembangkit listrik yang ada saat ini membebani lingkungan sampai taraf tertentu. Namun, bagaimana jika Anda dapat menghapus semua efek merugikan dari pembangkit listrik saat ini dengan generator yang mampu menghasilkan energi satu juta kali lebih banyak daripada reaksi kimia mana pun - dan menggunakannya untuk memanfaatkan daya yang hampir tidak terbatas?

Tampaknya seperti fantasi teknik, namun, jawabannya muncul tepat di atas kepala. Energi fusi, energi yang menggerakkan Matahari dan setiap bintang lainnya melintasi Comos. Ini adalah perpaduan dua partikel, melepaskan sejumlah besar energi ke tujuan yang pada dasarnya tidak terbatas. Hidrogen, unsur paling melimpah di Bumi dan di alam semesta merupakan penyuplai bahan bakar. Memanfaatkan energi fusi akan memberikan daya yang hampir tidak terbatas tanpa emisi karbon, dan tidak ada efek samping merugikan yang dihadapi lingkungan.

Pada awal tahun 1900-an, sebagian besar dikenal sebagai cara yang paling efektif untuk memperoleh energi. Namun, para ilmuwan sangat naif, berasumsi bahwa menghasilkan dan memanen daya dari generator fusi akan mudah. Pada tahun 1930-an, fisikawan telah melakukan percobaan pertama ke dalam generasi fusi. Namun, baru pada tahun 1968 pencapaian besar dicapai dalam menghasilkan dua dari tiga kondisi kritis yang diperlukan untuk memulai proses fusi.

Perangkat Tokamak Pertama di Dunia T1 Tokamak Rusia di Institut Kurchatov di Moskow. Mengumpulkan hanya 0,4 meter kubik plasma, perangkat ini 2000 kali lebih kecil dari tokamak terbesar di dunia yang sedang dalam pengembangan, ITER [Sumber Gambar: ITER]

Perangkat yang digunakan dalam percobaan dilakukan dengan atokamak- pada dasarnya adalah alat berbentuk donat yang menggunakan medan magnet yang kuat untuk menampung plasma di dalam pada suhu melebihi bahwa dari Matahari. Tokamak menjadi komponen penting dalam penelitian termonuklir dan hingga saat ini masih digunakan untuk pengembangan lebih lanjut dalam memproduksi reaktor fusi yang layak.

Tokamaks berfungsi dengan memompa gas ke dalam ruang vakum. Listrik kemudian dipompa melalui bagian tengah (lubang donat). Gas mengakumulasi muatan besar dan mulai memanas, tetapi dibatasi oleh medan magnet kuat yang dihasilkan oleh kumparan magnet besar yang mengelilingi perangkat.

Rintangan belum tercapai

Sementara tim menemukan metode untuk memenuhi dua kondisi dalam menciptakan reaktor fusi, mengembangkan model fungsional terbukti sangat sulit. Baru pada tahun 1991 pelepasan terkontrol pertama dari kekuatan fusi tercapai. Generator, bagaimanapun, membutuhkan masukan daya berkali-kali lipat dari apa yang dihasilkan, cara yang jelas buruk dan cara menghasilkan listrik yang tidak layak.

Fusion Energy

Untuk memulai reaksi fusi, tiga kondisi harus dipenuhi - yang meliputi: suhu yang sangat tinggi (untuk merangsang tumbukan energi tinggi); kepadatan partikel plasma yang memadai (untuk memastikan kemungkinan tumbukan yang lebih tinggi); dan waktu yang cukup untuk membatasi plasma (untuk mempertahankan plasma, yang memiliki kecenderungan untuk mengembang, dalam volume tertentu).

Hanya jika ketiga komponen terpenuhi maka proses fusi akan dimulai.

Bertentangan sepenuhnya dengan reaksi fisi yang membutuhkan dan mengeluarkan bahan yang sangat radioaktif, fusi mengawasi partikel yang berfusi bersama yang melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk panas, hanya membutuhkan hidrogen sebagai bahan bakar dan hampir tidak menghasilkan limbah radioaktif.

Reaktor akan menggunakan dua isotop radioaktif hidrogen, deuterium, dan tritium, untuk berfusi bersama dan membuat helium saat satu neutron berenergi tinggi dikeluarkan yang kemudian melaju untuk memulai reaksi berikutnya. Dalam metode ini, mekanisme perulangan dapat dibuat untuk memulai perangkat mandiri.

Proses Fusion [Sumber Gambar: Wikipedia]

Masalah terbesar dalam menciptakan reaktor fusi yang layak adalah mengembangkan perangkat yang mampu mempertahankan tekanan dan suhu plasma yang sangat besar yang mendekat. 100 juta derajat- 6 kali lebih panas dari inti bumi. Sedangkan ilmuwan telah mencapai suhu dengan melebihi tokamak tepat di bawah 50 juta derajat Celcius, percobaan itu hanya berlangsung 102 detiksebelum plasma runtuh kembali ke bentuk stabilnya. Hingga saat ini, menciptakan kondisi yang berkelanjutan untuk menghasilkan dan mempertahankan reaksi fusi fungsional masih sulit dipahami.

Untuk mencapai pembangkit listrik, ilmuwan fusi harus memenuhi titik impas energi plasma - titik di mana plasma di dalam perangkat fusi mengeluarkan minimal jumlah energi yang sama seperti yang digunakan untuk memulai proses. Sampai hari ini, momen itu belum tercapai. Namun, arus akan merekam untuk melepaskan energi yang mampu dihasilkan70 persendari daya input. Rekor tersebut masih dipegang oleh JET.

Sekarang, bagaimanapun, setelah hampir 60 tahun dari penelitian dan pengembangan energi fusi, para insinyur dan ilmuwan sedang mempersiapkan tahap akhir dari reaktor tokamak terbesar di dunia untuk memulai dan mempertahankan generator fisi nuklir pertama di dunia dengan keluaran energi yang positif. Proyek ini merupakan kolaborasi internasional dengan tujuan menghasilkan reaktor fusi eksperimental yang dikatakan dapat bertahan sendiri - pada dasarnya memanfaatkan kekuatan bintang kecil. Proyek tersebut, yang disebut ITER, saat ini sedang berjalan dengan baik.

Apa itu ITER

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) adalah kerjasama antar negara dalam upaya menciptakan reaktor termonuklir mandiri pertama di dunia yang melebihi titik impas. Generator saat ini sedang dikembangkan dan menjanjikan revolusi pembangkit listrik di abad ke-21. Jika berfungsi sesuai rencana, maka akan menghasilkan 500 MW daya keluaran sementara hanya mengkonsumsi 50 MW masukan, menulis kembali babak baru dalam sejarah sebagai pembangkit yang memanen tenaga bintang.

Membentang dalam jarak 42 hektar, pabrik akan bekerja lebih 5,000 orang selama jam konstruksi puncak. Ini akan menjadi reaktor tokamak terbesar yang pernah dibangun, berukuran 8 kali volume tokamak terbesar berikutnya.

Bagaimana cara kerjanya?

Alat mengerikan itu akan menjadi tokamak terbesar di dunia, dengan radius plasma (R) 6,2 m dan volume plasma sebesar 840 m³. Di jantung reaktor tetap ada kumparan magnet besar yang membungkus tokamak, sebuah komponen penting dalam membatasi suhu yang akan mendekat.150 juta derajat C. Seperti semua tokamak lainnya, kapal besar itu akan mengisi bahan bakar gas yang terkandung oleh medan magnet yang sangat besar. Penggunaan listrik dalam jumlah yang luar biasa akan memaksa gas untuk memecah dan menjadi terionisasi saat elektron dilepaskan dari inti. Plasma kemudian akan terbentuk.

Partikel plasma akan terus diberi energi saat mereka terus bertabrakan dengan interval dan intensitas yang meningkat. Metode pemanasan Auxillery akan meningkatkan suhu plasma sampai suhu fusi tercapai 150 hingga 300 juta ° C. Partikel berenergi tinggi akan mampu mengatasi tolakan elektromagnetik alami, memungkinkan partikel bertabrakan dan sekering, melepaskan energi dalam jumlah besar.

Apa yang akan dilakukannya?

Tonggak pertama akan menciptakan reaktor termonuklir fungsional, mandiri, pertama di dunia. Selain pengembangan awal, ITER telah menetapkan beberapa tujuan.
1) Menghasilkan daya fusi 500 MW untuk pulsa 400 detik
ITER memiliki visi untuk menghasilkan daya 500MW, peningkatan 10 kali lipat dari input dayanya. Tujuannya adalah untuk mempertahankan plasma setidaknya selama 400 detik.

2) Mendemonstrasikan operasi teknologi terintegrasi untuk pembangkit listrik fusi
ITER berjanji untuk menjembatani kesenjangan antara perangkat fusi eksperimental dan generator fungsional, yang menunjukkan kemampuan pembangkit listrik fusi untuk masa depan. Dengan perangkat besar tersebut, para ilmuwan masih dapat mempelajari plasma di bawah kondisi serupa yang diharapkan dapat ditemukan di pembangkit listrik fusi di masa depan.

3) Capai plasma deuterium-tritium yang reaksinya dipertahankan melalui pemanasan internal
Idealnya, setelah perangkat dihidupkan, para ilmuwan yakin mesin akan tetap mandiri, dengan satu-satunya masukan daya yang digunakan untuk memberi daya pada elektromagnet masif.

4) Uji pembiakan tritium
Tritium, isotop radioaktif hidrogen, dapat menjadi komponen penting dalam mengembangkan pembangkit listrik di masa depan. Namun, dengan berkurangnya pasokan yang sudah menipis, generator pertama perlu menunjukkan kelayakan memproduksi tritium untuk menopang reaktor lain.

5) Menunjukkan karakteristik keamanan perangkat fusi
Pada tahun 2012, ITER menerima lisensi sebagai operator nuklir di Prancis dan menjadi yang pertama di dunia yang telah menjalani banyak pemeriksaan terkait dengan keamanannya. Salah satu tujuan utama ITER adalah untuk mendemonstrasikan reaksi plasma dan fusi akan menciptakan konsekuensi yang dapat diabaikan terhadap lingkungan.

Masa depan / adalah fusi

Seiring kemajuan manusia ke abad 21, penekanan ditempatkan pada penciptaan yang berkelanjutan dan ramah lingkungan. Dengan uji coba reaktor termonuklir yang berhasil membuat tonggak sejarah yang semakin umum dalam generasi fusi, menjadi bukti mungkin suatu hari nanti dunia akan bergantung sekali lagi pada kekuatan bintang, kecuali kali ini, atas kemauan kita sendiri. Perkembangan dan pengembangan reaktor semacam itu tetap menjanjikan. Hanya masalah waktu sebelum integrasi besar fasilitas fungsional dikembangkan. Dengan tidak adanya kemungkinan kehancuran nuklir, hampir tidak ada limbah radioaktif, dan pasokan energi yang pada dasarnya tidak terbatas memberikan masa depan yang penuh harapan di mana manusia akan secara signifikan mengurangi jejak yang saat ini ditanamkan ke Bumi.

LIHAT JUGA: MIT membuat terobosan signifikan dalam Fusion Nuklir

Ditulis oleh Maverick Baker

Tonton videonya: Top 12 Free Instruments for Native Instruments Reaktor Free Download (Oktober 2020).