Untuk memahami pentingnya pencapaian China, kita perlu melihat cara kerja Matahari.

Selama miliaran tahun, Matahari memancarkan energi tanpa henti. Tidak membutuhkan bahan bakar tambahan dan tidak pernah berhenti menyala.

Di pusat Matahari, suhu mencapai sekitar 15 juta derajat Celsius dengan tekanan yang sangat tinggi.

Dalam kondisi ekstrem itu, atom hidrogen terus bertabrakan. Ketika dua inti atom hidrogen bertabrakan dan menyatu menjadi helium, proses itu disebut fusi nuklir.

Setiap kali proses ini terjadi, sebagian kecil massa hilang dan berubah menjadi energi dalam jumlah besar.

Energi itulah yang kemudian keluar dalam bentuk cahaya dan panas. Inilah alasan mengapa Matahari terus bersinar.

Bukan karena terbakar seperti api biasa, melainkan karena di pusatnya terdapat reaktor fusi raksasa yang bekerja terus-menerus. Teknologi ini kemudian menjadi impian besar para ilmuwan dunia.

Fusi nuklir sering disebut sebagai “cawan suci” energi modern karena potensinya yang luar biasa besar.

Keunggulannya meliputi:

• Produksi listrik dalam jumlah masif
• Emisi karbon sangat rendah
• Sumber bahan bakar melimpah
• Risiko limbah radioaktif lebih kecil dibanding fisi nuklir

Cara China Meniru Matahari di Bumi

China menggunakan reaktor tokamak untuk meniru proses fusi Matahari. Tokamak adalah reaktor berbentuk seperti donat raksasa.

Di dalam EAST, gas hidrogen dipanaskan hingga lebih dari 100 juta derajat Celsius. Suhu ini bahkan jauh lebih panas dibanding inti Matahari.

Kenapa harus lebih panas?

Karena Matahari memiliki gravitasi sangat besar yang membantu menekan partikel agar tetap rapat.

Bumi tidak punya gravitasi sebesar itu. Sebagai gantinya, ilmuwan harus mempercepat gerak partikel dengan suhu yang jauh lebih tinggi.

Saat mencapai suhu ekstrem, gas hidrogen berubah menjadi plasma.

Plasma adalah bentuk materi super panas di mana atom-atomnya sudah terpisah menjadi inti dan elektron bebas.

Masalah terbesar muncul di sini. Tidak ada material di Bumi yang bisa menahan suhu plasma tersebut.

Jika plasma menyentuh dinding reaktor, material bisa langsung meleleh. Solusinya adalah menggunakan medan magnet super kuat.

Plasma dikurung di tengah ruang vakum menggunakan medan magnet berbentuk cincin. Dengan cara itu, plasma melayang tanpa menyentuh dinding reaktor.

Di dalam plasma itulah inti atom hidrogen bertabrakan dan melakukan fusi.

Tantangan Besar: Batas Greenwald

Membuat plasma panas ternyata baru langkah awal. Tantangan sesungguhnya adalah membuat plasma tetap padat dan stabil. Semakin padat plasma, semakin tinggi peluang tabrakan antarpartikel.

Artinya, energi fusi yang dihasilkan juga semakin besar. Secara teori, energi fusi meningkat sebanding dengan kuadrat kepadatan plasma.

Namun ada satu masalah besar. Ketika kepadatan plasma terlalu tinggi, plasma bisa kehilangan kestabilan.

Kondisi ini dapat membuat plasma pecah, keluar dari kurungan magnet, dan menghantam dinding reaktor.

Titik kritis ini disebut batas Greenwald. Selama bertahun-tahun, ilmuwan menganggap batas ini tidak boleh dilewati. Namun EAST berhasil melampauinya.

Reaktor China ini sukses mempertahankan plasma stabil pada kepadatan:

• 1,3 kali lebih tinggi dari batas Greenwald
• 1,65 kali lebih tinggi dari batas Greenwald

Ini adalah pencapaian yang sangat besar dalam sejarah riset fusi.

Trik China Menembus Batas Mustahil

Untuk mencapai keberhasilan itu, tim ilmuwan dari Institute of Plasma Physics (ASIPP), bagian dari Chinese Academy of Sciences, menggunakan beberapa strategi penting.

Berikut teknik yang digunakan:

• Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH)
Teknik ini digunakan untuk meningkatkan pemanasan plasma agar tetap stabil.

• Pre-charged synergistic start-up
Teknik ini membantu mengatur jumlah gas awal secara sangat presisi.

• All-metal wall
Tim mengganti dinding reaktor dengan desain logam penuh untuk mengurangi partikel pengotor.

• Pelat target khusus
Dipasang untuk menekan pelepasan partikel pengotor dari material tungsten.

Semua langkah ini berfokus pada satu tujuan utama, yaitu menjaga tepi plasma tetap stabil.

Sebab, bagian tepi plasma adalah titik paling rentan yang sering menjadi awal kerusakan.

Lahirnya Teori Baru PWSO

Keberhasilan EAST juga melahirkan teori baru bernama Plasma-Wall Interaction Self-Organisation (PWSO).

Teori ini menjelaskan hubungan antara plasma dan dinding reaktor.

Selama ini, ilmuwan belum sepenuhnya memahami mekanisme di balik batas Greenwald.

Melalui PWSO, ditemukan bahwa radiasi di tepi plasma punya peran penting dalam memicu batas tersebut.

Dengan mengontrol radiasi itu, ilmuwan berhasil mengarahkan plasma ke kondisi operasi baru yang disebut:

Density-free region

Wilayah ini memungkinkan plasma tetap stabil meski pada kepadatan tinggi.

Hasil eksperimen EAST ternyata sangat cocok dengan prediksi teori PWSO.

Ini menjadi konfirmasi pertama atas keberadaan kondisi tersebut dalam reaktor tokamak.

Mendekati Kondisi Matahari Sebenarnya

Para peneliti percaya hasil ini membawa dunia lebih dekat ke kondisi yang disebut fusion ignition.

Fusion ignition adalah kondisi ketika reaksi fusi dapat mempertahankan dirinya sendiri tanpa tambahan energi dari luar.

Inilah yang terjadi di Matahari.

Selama ini reaktor di Bumi selalu membutuhkan energi tambahan besar agar tetap menyala.

Jika ignition berhasil dicapai, maka reaktor fusi bisa bekerja seperti Matahari.

Hitungan sederhananya:

• Pada kepadatan 1,3 kali batas Greenwald, laju reaksi bisa meningkat jauh lebih dari 30 persen
• Pada kepadatan 1,65 kali, peningkatannya bisa berlipat-lipat

Ini berarti masa depan reaktor fusi bisa menjadi:

• Lebih kecil
• Lebih efisien
• Tidak membutuhkan suhu ekstrem tambahan
• Menghasilkan energi lebih besar

Apakah Pembangkit Fusi Sudah Siap?

Meski hasilnya sangat menjanjikan, ilmuwan menegaskan bahwa pembangkit listrik fusi komersial masih belum siap.

Masih ada banyak tantangan besar.

Beberapa pekerjaan rumah yang masih harus diselesaikan:

• Plasma harus bertahan panas lebih lama
• Material reaktor harus tahan kondisi ekstrem jangka panjang
• Sistem rekayasa masih perlu disempurnakan
• Efisiensi energi harus terus ditingkatkan

Artinya, jalan menuju listrik dari matahari buatan masih panjang.

Namun langkah China ini menunjukkan bahwa teknologi tersebut kini terasa jauh lebih realistis dibanding sebelumnya.

Kolaborasi Internasional dan Masa Depan Energi

Hasil penelitian EAST telah dipublikasikan di jurnal ilmiah Science Advances.

Riset ini juga melibatkan kolaborasi internasional.

Beberapa institusi yang terlibat antara lain:

• Institute of Plasma Physics China
• Huazhong University of Science and Technology
• Aix-Marseille University, Prancis

EAST sendiri bukan reaktor baru. Reaktor ini sudah beroperasi sejak 2006 dan menjadi platform riset terbuka bagi ilmuwan dari berbagai negara.

Bahkan peneliti dari Indonesia juga dapat ikut berpartisipasi. Keberhasilan terbaru ini menjadi salah satu tonggak penting dalam perjalanan manusia menuju energi masa depan.

Jika teknologi ini berhasil dikembangkan secara komersial, dunia bisa mendapatkan sumber listrik hampir tanpa batas dengan dampak lingkungan yang jauh lebih kecil.

Listrik dari matahari buatan memang belum hadir hari ini. Namun satu hal kini semakin jelas.

Meniru cara Matahari menghasilkan energi bukan lagi sekadar mimpi, tetapi target nyata yang perlahan mulai tercapai.

(seo)