Kemajuan Energi Fusi oleh Wendelstein 7-X dan TAE Technologies

Para peneliti baru-baru ini berhasil mencapai terobosan penting dalam pengembangan energi fusi yang bersih dan tidak terbatas. Di fasilitas Wendelstein 7-X di Jerman, mereka mampu mempertahankan plasma fusi dengan performa tinggi selama 43 detik, yang merupakan rekor dunia baru dalam durasi plasma fusi yang stabil. Energi fusi bekerja dengan cara meniru proses yang terjadi di dalam bintang. Untuk mencapai ini, atom hidrogen harus dipanaskan hingga suhu sangat tinggi menjadi plasma. Plasma ini harus dikendalikan dan dijaga agar tetap stabil cukup lama agar atom dapat bergabung dan menghasilkan energi. Wendelstein 7-X menggunakan teknologi stellarator yang lebih kompleks dibandingkan tokamak dan terbukti mampu menjaga plasma lebih lama. Keberhasilan ini didukung oleh sistem pengisian bahan bakar inovatif yang menyuntikkan pellet hidrogen secara berkelanjutan ke dalam plasma untuk memperpanjang durasi reaksi fusi. Kolaborasi internasional dari berbagai institusi memberikan dukungan teknis, peralatan diagnostik, serta sistem pemanas plasma. Dengan sinergi yang baik, eksperimen ini berhasil mengalahkan catatan lama dari reaktor tokamak yang hanya mampu bekerja dalam waktu singkat. Hasil ini menunjukkan bahwa stellarator bukan lagi teknologi alternatif, melainkan kandidat utama dalam perlombaan menuju pembangkit listrik fusi komersial yang praktis dan stabil. Ini menjadi langkah penting untuk mewujudkan sumber energi bersih dan melimpah di masa depan.

TAE Technologies berhasil mengumpulkan pendanaan lebih dari Rp 2.47 triliun ($150 juta) dari investor besar seperti Chevron dan Google untuk mempercepat pengembangan energi fusi komersial. Perusahaan ini bertujuan menyediakan sumber energi yang bersih dan aman untuk memenuhi kebutuhan listrik dunia yang terus meningkat, terutama dari sektor teknologi seperti pusat data dan kecerdasan buatan. Perusahaan mengumumkan teknologi baru bernama 'Norm' yang mampu menghasilkan plasma stabil dengan suhu lebih dari 70 juta derajat Celsius. Keberhasilan ini menjadi langkah besar dalam membuat reaktor fusi yang lebih sederhana dan siap untuk digunakan secara komersial. Google telah berkolaborasi dengan TAE sejak 2014, mengaplikasikan machine learning untuk meningkatkan efisiensi dan kontrol plasma di dalam reaktor. Kolaborasi ini melibatkan insinyur Google yang bekerja bersama tim TAE untuk mengembangkan algoritma canggih yang meningkatkan performa reaktor. Energi fusi yang dikembangkan oleh TAE menjanjikan tenaga listrik berskala besar dan bebas karbon tanpa risiko seperti kerusakan bahan bakar nuklir atau limbah radioaktif jangka panjang. Teknologi ini juga memiliki fleksibilitas tinggi dalam penempatannya, bisa di kota besar ataupun daerah terpencil. Dengan total modal tertanam lebih dari Rp 21.38 triliun ($1,3 miliar) dan lebih dari 1.500 paten yang dimiliki, TAE Technologies berada di garis depan teknologi energi masa depan yang dapat mengubah lanskap energi global melalui solusi yang efisien, aman, dan ramah lingkungan.

Turbulensi adalah gerakan kompleks yang terjadi pada berbagai fluida, termasuk plasma, yang berperan penting dalam banyak fenomena alam dan teknologi. Namun, plasma turbulen jauh lebih rumit karena melibatkan interaksi beberapa bidang fisika sekaligus seperti densitas, suhu, dan potensial listrik. Penelitian terbaru dari fisikawan Jepang memperkenalkan teknik baru bernama multi-field singular value decomposition (MFSVD). Dengan cara ini, mereka dapat menganalisis berbagai bidang fluktuasi dalam plasma secara bersamaan, bukan terpisah, sehingga dapat memahami interaksi vortex dan aliran besar yang sulit dilihat dengan metode sebelumnya. Lebih menariknya, tim peneliti menggunakan konsep-konsep entropi informasi dari fisika kuantum, seperti von Neumann entropy dan entanglement entropy, untuk mengukur kompleksitas dan keterkaitan pola turbulensi dalam plasma. Ini berhasil mengungkap transisi turbulensi baru yang sebelumnya tidak dapat dideteksi menggunakan cara konvensional. Transisi turbulensi baru yang ditemukan terkait dengan perubahan besar dalam pola vortex yang berdampak langsung pada kemampuan reaktor fusi untuk menahan panas dan partikel. Hal ini sangat penting dalam upaya menghasilkan energi dari reaktor fusi yang lebih efisien dan stabil. Penemuan ini tidak hanya berpotensi merevolusi studi turbulensi pada plasma fusi, tetapi juga dapat diaplikasikan pada sistem kompleks lainnya seperti iklim, lalu lintas, dan sistem sosial. Peneliti berencana mengembangkan teori ini lebih jauh dan menguji metode mereka dengan data eksperimen nyata.

Para peneliti dari École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) menemukan cara baru untuk mengatasi masalah panas berlebih di dalam reaktor fusi tokamak yang selama ini menjadi kendala utama dalam pengembangan energi fusi. Dalam reaktor tokamak, plasma panas yang sangat tinggi harus dijaga agar tetap stabil, tetapi panas berlebih dapat mengenai bagian dalam reaktor dan menyebabkan kerusakan, khususnya pada area divertor yang mengeluarkan panas dan plasma berlebih. Penemuan tim EPFL adalah metode baru bernama X-point target radiator (XPTR), yang menambahkan titik X kedua lebih jauh di kanal divertor agar panas dapat disebarkan dan dilimpahkan lebih merata dan aman tanpa mengganggu plasma inti. Metode ini dapat meningkatkan umur dan performa reaktor serta membuat proses fusi lebih stabil dan andal, dan akan diuji pada mesin fusi SPARC yang dikembangkan oleh MIT dan Commonwealth Fusion Systems. Jika berhasil, penemuan ini akan menjadi solusi penting untuk mengelola panas yang dihasilkan selama proses fusi dan membantu mewujudkan energi bersih dan kuat dari fusi nuklir.

Para teknisi di PPPL menggunakan model cetak 3D untuk menyiapkan pemasangan komponen penting pada eksperimen fusi terbesar mereka, NSTX-U. Model plastik ukuran nyata ini membantu mempermudah dan mempercepat proses perakitan magnet besar. Magnet canggih yang sedang dikerjakan di Spanyol terdiri atas magnet toroidal 19 kaki dan coil pemanas ohmik di sekelilingnya, yang mampu menghasilkan medan magnet sangat kuat untuk studi fusi energi. Model 3D ini memungkinkan para insinyur melakukan pra-pemasangan jalur pendingin yang sangat rentan, yang akan menjaga magnet agar tidak rusak saat eksperimen dengan plasma yang temperaturnya sangat tinggi. Metode perakitan magnet di Spanyol melibatkan penggabungan empat kuadran dan proses pelapisan fiberglass serta penyuntikan resin panas untuk membuat magnet menjadi kokoh dan siap digunakan. Setelah selesai, magnet akan dikirim ke PPPL dan dipasang dalam NSTX-U, mesin yang diharapkan membuka jalan bagi reaktor fusi yang lebih kecil dan efisien di masa depan.