Dalam terobosan yang dapat mengubah arah riset energi bersih dunia, para ilmuwan berhasil melampaui batas densitas plasma yang selama puluhan tahun dianggap sebagai “tembok fisika” dalam reaktor fusi tokamak. Penelitian terbaru di Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) menunjukkan bahwa batas tersebut ternyata bukan hukum alam yang tak terelakkan, melainkan kondisi teknis yang bisa direkayasa dan kini untuk pertama kalinya berhasil ditembus.

Dilansir dari ANTARA, penelitian ini merupakan kolaborasi antara Hefei Institutes of Physical Science di bawah Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Universitas Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Huazhong, serta Universitas Aix-Marseille di Prancis. Temuan mereka, yang dipublikasikan di Science Advances pada Jumat, 2 Januari 2025, membuka pemahaman baru tentang perilaku plasma dalam tokamak dan menawarkan fondasi fisik yang dapat mengubah masa depan energi fusi.

Mengurai Misteri Batas Plasma

Tokamak, perangkat berbentuk donat yang menggunakan penahanan magnetik untuk mengurung plasma bersuhu ekstrem, selama ini selalu dihadapkan pada satu batasan utama densitas plasma. Makin padat plasma, makin efisien reaksi fusi berlangsung. Namun, peningkatan densitas juga membuat plasma lebih rawan tidak stabil dan lolos dari kendali medan magnet sehingga menimbulkan bahaya bagi struktur reaktor.

Dilansir dari Mureks, secara historis, para ilmuwan meyakini bahwa densitas plasma memiliki batas atas. Jika dilampaui, plasma dapat “disrupsi”. Disrupsi berarti kolapsnya penahanan magnetik yang membuat plasma menghantam dinding reaktor dan melepaskan energi besar. Fenomena ini berkaitan dengan apa yang dikenal sebagai Batas Greenwald, dirumuskan oleh Martin Greenwald pada 1980-an.

Namun, riset terbaru dari tim Tiongkok mengguncang asumsi itu. Dalam studi ini, mereka mengembangkan model teoretis baru tentang interaksi plasma dengan dinding reaktor. Model tersebut mengungkap bahwa ketidakstabilan radiasi diakibatkan oleh kotoran (impurities) dari dinding reaktor yang menyebabkan batas densitas muncul. Dengan kata lain, batas itu bukan fenomena fundamental, melainkan efek samping dari kontaminasi di area batas plasma-dinding.

Wawasan ini mengubah cara ilmuwan memandang stabilitas tokamak. Bermodalkan model tersebut, tim EAST berhasil mengendalikan plasma hingga melampaui batas densitas Greenwald, dan mengarahkannya ke wilayah operasi baru yang mereka sebut sebagai “zona bebas densitas” atau suatu kondisi yang sebelumnya hanya bersifat teoretis. Hal ini menjadi konfirmasi eksperimental pertama terhadap keberadaan zona tersebut dalam tokamak.

Apa itu EAST dan Mengapa Penting?

Experimental Advanced Superconducting Tokamak atau EAST, yang berlokasi di Hefei, Provinsi Anhui, dikenal sebagai salah satu reaktor fusi paling maju di dunia. Ia dijuluki “matahari buatan” karena mampu meniru proses fusi di inti Matahari dengan menggabungkan inti atom ringan pada suhu lebih dari 100 juta derajat Celsius.

Reaktor ini menggunakan magnet superkonduktor untuk mengurung plasma yang dipanaskan hingga ratusan juta derajat, memaksa inti atom bergerak cukup cepat untuk mengatasi gaya tolak-menolak dan menyatu, menghasilkan energi besar tanpa limbah radioaktif jangka panjang. Makin padat plasmanya, makin besar energi yang dihasilkan. Temuan terbaru ini memberikan kabar baik bagi masa depan reaktor fusi generasi lanjut, termasuk proyek internasional besar, seperti International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) dan China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR).

Keberhasilan menembus batas densitas menjadi sinyal bahwa Tiongkok memperkuat posisinya dalam kompetisi global pengembangan energi fusi. Energi tersebut dipercayai menjadi sebuah sektor yang kelak dapat menentukan peta geopolitik energi dunia. Jika negara yang pertama kali memanen energi fusi dalam skala komersial akan menguasai sumber energi bersih tanpa batas, maka penelitian ini menempatkan Beijing selangkah lebih dekat ke posisi strategis itu.

Sementara negara-negara Barat masih berkutat pada stabilitas plasma dan kendala material, keberhasilan EAST memperlihatkan bahwa pendekatan model-interaksi-dinding yang lebih agresif dapat membuka jalur baru yang belum ditembus reaktor lain. Dengan kata lain, peta kekuatan riset fusi global kini berubah, dan Tiongkok berada di pusatnya.