Proyek inovatif menggunakan superkonduktor modern akan segera memungkinkan fusi termonuklir terkendali, kata beberapa orang optimis. Namun, para ahli memperkirakan bahwa penerapan praktis akan memakan waktu beberapa dekade.
Mengapa begitu sulit?
Energi fusi dianggap sebagai sumber energi potensial untuk masa depan. Ini adalah energi murni atom. Tapi apa itu dan mengapa begitu sulit untuk dicapai? Untuk memulainya, kita perlu memahami perbedaan antara fisi nuklir klasik dan fusi termonuklir.
Pembelahan atom adalah ketika isotop radioaktif - uranium atau plutonium - dipecah dan diubah menjadi isotop radioaktif tinggi lainnya, yang kemudian harus dikubur atau didaur ulang.
Reaksi fusi terdiri dari fakta bahwa dua isotop hidrogen - deuterium dan tritium - melebur menjadi satu kesatuan, membentuk helium tidak beracun dan satu neutron, tanpa menghasilkan limbah radioaktif.
Kontrol masalah
Reaksi yangterjadi di Matahari atau dalam bom hidrogen - ini adalah fusi termonuklir, dan para insinyur menghadapi tugas yang berat - bagaimana cara mengendalikan proses ini di pembangkit listrik?
Ini adalah sesuatu yang telah dikerjakan para ilmuwan sejak tahun 1960-an. Reaktor fusi eksperimental lain yang disebut Wendelstein 7-X telah mulai beroperasi di kota Greifswald, Jerman utara. Ini belum dirancang untuk membuat reaksi - ini hanya desain khusus yang sedang diuji (bintang bukan tokamak).
Plasma Energi Tinggi
Semua instalasi termonuklir memiliki fitur yang sama - berbentuk cincin. Ini didasarkan pada gagasan menggunakan elektromagnet yang kuat untuk menciptakan medan elektromagnetik yang kuat yang berbentuk seperti torus - tabung sepeda yang digembungkan.
Medan elektromagnetik ini harus sangat padat sehingga ketika dipanaskan dalam oven microwave hingga satu juta derajat Celcius, plasma harus muncul di tengah-tengah cincin. Kemudian dinyalakan sehingga fusi dapat dimulai.
Demonstrasi kemungkinan
Di Eropa, dua eksperimen semacam itu sedang berlangsung. Salah satunya adalah Wendelstein 7-X, yang baru-baru ini menghasilkan plasma helium pertamanya. Yang lainnya adalah ITER, fasilitas fusi eksperimental besar di selatan Prancis yang masih dalam pembangunan dan akan siap untuk digunakan pada tahun 2023.
Diasumsikan bahwa reaksi nuklir nyata akan terjadi di ITER, namun, hanya diuntuk waktu yang singkat dan tentunya tidak lebih dari 60 menit. Reaktor ini hanyalah salah satu dari banyak langkah untuk mewujudkan fusi nuklir.
Reaktor fusi: lebih kecil dan lebih bertenaga
Baru-baru ini, beberapa desainer telah mengumumkan desain reaktor baru. Menurut sekelompok mahasiswa dari Massachusetts Institute of Technology, serta perwakilan dari perusahaan senjata Lockheed Martin, fusi dapat dilakukan di fasilitas yang jauh lebih kuat dan lebih kecil dari ITER, dan mereka siap melakukannya dalam waktu sepuluh menit. tahun.
Ide desain baru adalah menggunakan superkonduktor modern bersuhu tinggi dalam elektromagnet, yang menunjukkan sifat-sifatnya ketika didinginkan dengan nitrogen cair, daripada yang konvensional, yang membutuhkan helium cair. Teknologi baru yang lebih fleksibel akan memungkinkan desain ulang reaktor secara menyeluruh.
Klaus Hesch, yang bertanggung jawab atas teknologi fusi nuklir di Institut Teknologi Karlsruhe di barat daya Jerman, merasa skeptis. Ini mendukung penggunaan superkonduktor suhu tinggi baru untuk desain reaktor baru. Namun, menurutnya, mengembangkan sesuatu di komputer dengan memperhatikan hukum fisika saja tidak cukup. Tantangan yang muncul saat mempraktikkan ide perlu diperhitungkan.
Sci-fi
Menurut Hesh, model mahasiswa MIT hanya menunjukkan kemungkinan sebuah proyek. Tapi sebenarnya banyak fiksi ilmiah. Proyekmenunjukkan bahwa masalah teknis fusi yang serius telah dipecahkan. Tetapi sains modern tidak tahu bagaimana menyelesaikannya.
Salah satu masalah tersebut adalah gagasan tentang koil yang dapat dilipat. Elektromagnet dapat dibongkar untuk masuk ke dalam cincin yang menahan plasma dalam model desain MIT.
Ini akan sangat berguna karena seseorang dapat mengakses objek di sistem internal dan menggantinya. Namun pada kenyataannya, superkonduktor terbuat dari bahan keramik. Ratusan dari mereka harus terjalin dengan cara yang canggih untuk membentuk medan magnet yang benar. Dan di sini ada kesulitan yang lebih mendasar: koneksi di antara mereka tidak sesederhana koneksi kabel tembaga. Belum ada yang memikirkan konsep yang akan membantu memecahkan masalah seperti itu.
Terlalu panas
Suhu tinggi juga menjadi masalah. Pada inti plasma fusi, suhu akan mencapai sekitar 150 juta derajat Celcius. Panas ekstrem ini tetap di tempatnya - tepat di tengah-tengah gas terionisasi. Tetapi bahkan di sekitarnya masih sangat panas - dari 500 hingga 700 derajat di zona reaktor, yang merupakan lapisan dalam pipa logam di mana tritium yang diperlukan untuk terjadinya fusi nuklir akan "bereproduksi"
Reaktor fusi memiliki masalah yang lebih besar - yang disebut pelepasan daya. Ini adalah bagian dari sistem yang menerima bahan bakar bekas, terutama helium, dari proses fusi. Pertamakomponen logam di mana gas panas masuk disebut "pengalih". Dapat memanas hingga lebih dari 2000°C.
Masalah divertor
Agar pabrik dapat menahan suhu ini, para insinyur mencoba menggunakan tungsten logam yang digunakan dalam bola lampu pijar kuno. Titik leleh tungsten adalah sekitar 3000 derajat. Tapi ada batasan lain juga.
Di ITER, ini bisa dilakukan, karena pemanasan di dalamnya tidak terjadi terus-menerus. Diasumsikan bahwa reaktor akan beroperasi hanya 1-3% dari waktu. Tapi itu bukan pilihan untuk pembangkit listrik yang perlu beroperasi 24/7. Dan, jika seseorang mengklaim dapat membangun reaktor yang lebih kecil dengan kekuatan yang sama dengan ITER, dapat dikatakan bahwa dia tidak memiliki solusi untuk masalah divertor.
Pembangkit listrik dalam beberapa dekade
Namun demikian, para ilmuwan optimis dengan perkembangan reaktor termonuklir, namun tidak secepat yang diperkirakan oleh beberapa peminat.
ITER harus menunjukkan bahwa fusi terkontrol sebenarnya dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada yang dihabiskan untuk memanaskan plasma. Langkah selanjutnya adalah membangun pembangkit listrik demonstrasi hybrid baru yang benar-benar menghasilkan listrik.
Insinyur sedang mengerjakan desainnya. Mereka harus belajar dari ITER, yang rencananya akan diluncurkan pada 2023. Mengingat waktu yang dibutuhkan untuk desain, perencanaan dan konstruksi, tampaknyasepertinya pembangkit listrik fusi pertama tidak akan diluncurkan lebih awal dari pertengahan abad ke-21.
Rossi Cold Fusion
Pada tahun 2014, uji independen reaktor E-Cat menyimpulkan bahwa perangkat menghasilkan rata-rata 2.800 watt output daya selama periode 32 hari dengan konsumsi 900 watt. Ini lebih dari yang dapat diisolasi dari reaksi kimia mana pun. Hasilnya berbicara tentang terobosan dalam fusi termonuklir, atau penipuan langsung. Laporan tersebut mengecewakan para skeptis, yang meragukan apakah tes itu benar-benar independen dan menyarankan kemungkinan pemalsuan hasil tes. Yang lain sibuk mencari tahu "bahan rahasia" yang memungkinkan perpaduan Rossi untuk mereplikasi teknologi.
Rossi penipu?
Andrea mengesankan. Dia menerbitkan proklamasi kepada dunia dalam bahasa Inggris yang unik di bagian komentar situs webnya, yang disebut sebagai Journal of Nuclear Physics. Tetapi upayanya yang gagal sebelumnya termasuk proyek limbah-ke-bahan bakar Italia dan generator termoelektrik. Petroldragon, proyek limbah menjadi energi, gagal sebagian karena pembuangan limbah ilegal dikendalikan oleh kejahatan terorganisir Italia, yang telah mengajukan tuntutan pidana terhadapnya karena melanggar peraturan pengelolaan limbah. Dia juga menciptakan perangkat termoelektrik untuk Korps Insinyur Angkatan Darat AS, tetapi selama pengujian, gadget tersebut hanya menghasilkan sebagian kecil dari daya yang dinyatakan.
Banyak yang tidak mempercayai Rossi, dan pemimpin redaksi New Energy Times dengan blak-blakan menyebutnya penjahat dengan serangkaian proyek energi yang gagal di belakangnya.
Verifikasi independen
Rossi menandatangani kontrak dengan perusahaan Amerika, Industrial Heat, untuk melakukan uji rahasia pabrik fusi dingin 1-MW selama setahun. Perangkat itu adalah kontainer pengiriman yang dikemas dengan lusinan E-Cats. Eksperimen tersebut harus dikendalikan oleh pihak ketiga yang dapat memastikan bahwa pembangkitan panas memang terjadi. Rossi mengklaim telah menghabiskan sebagian besar tahun lalu secara praktis tinggal di sebuah kontainer dan mengawasi operasi selama lebih dari 16 jam sehari untuk membuktikan kelayakan komersial E-Cat.
Tes berakhir pada bulan Maret. Pendukung Rossi dengan penuh semangat menunggu laporan pengamat, berharap pembebasan bagi pahlawan mereka. Namun pada akhirnya mereka mendapat gugatan.
Litigasi
Dalam pengajuan pengadilan Florida, Rossi mengklaim bahwa tes berhasil dan arbiter independen mengkonfirmasi bahwa reaktor E-Cat menghasilkan energi enam kali lebih banyak daripada yang dikonsumsi. Dia juga mengklaim bahwa Industrial Heat telah setuju untuk membayarnya $ 100 juta - $ 11,5 juta di muka setelah uji coba 24 jam (seolah-olah untuk hak lisensi sehingga perusahaan dapat menjual teknologi di AS) dan $ 89 juta lagi setelah berhasil menyelesaikan perpanjangan waktu. percobaan dalam 350 hari. Rossi menuduh IH menjalankan "skema penipuan"yang tujuannya adalah untuk mencuri kekayaan intelektualnya. Dia juga menuduh perusahaan menyalahgunakan reaktor E-Cat, secara ilegal menyalin teknologi dan produk inovatif, fungsionalitas dan desain, dan menyalahgunakan hak paten atas kekayaan intelektualnya.
Tambang Emas
Di tempat lain, Rossi mengklaim bahwa dalam salah satu demonstrasinya, IH menerima $50-60 juta dari investor dan $200 juta lagi dari Tiongkok setelah tayangan ulang yang melibatkan pejabat tinggi Tiongkok. Jika ini benar, maka lebih dari seratus juta dolar dipertaruhkan. Industrial Heat telah menolak klaim ini sebagai tidak berdasar dan akan secara aktif membela diri. Lebih penting lagi, dia mengklaim bahwa dia "bekerja selama lebih dari tiga tahun untuk mengkonfirmasi hasil yang diduga dicapai Rossi dengan teknologi E-Cat-nya, tanpa hasil."
IH tidak percaya pada E-Cat, dan New Energy Times tidak melihat alasan untuk meragukannya. Pada Juni 2011, seorang perwakilan dari publikasi mengunjungi Italia, mewawancarai Rossi dan memfilmkan demonstrasi E-Cat-nya. Sehari kemudian, dia melaporkan kekhawatirannya yang serius tentang metode pengukuran daya termal. Setelah 6 hari, jurnalis memposting videonya di YouTube. Para ahli dari seluruh dunia mengiriminya analisis, yang diterbitkan pada bulan Juli. Ternyata ini hoax.
Konfirmasi eksperimental
Namun, sejumlah peneliti - Alexander Parkhomov dari Universitas Persahabatan Rakyat Rusia dan Proyek Peringatan Martin Fleishman (MFPM) -berhasil mereproduksi fusi termonuklir dingin Rusia. Laporan MFPM berjudul "Akhir Era Karbon Sudah Dekat". Alasan kekaguman tersebut adalah penemuan ledakan radiasi gamma, yang tidak dapat dijelaskan selain oleh reaksi termonuklir. Menurut peneliti, Rossi memiliki apa yang dia katakan.
Resep terbuka yang layak untuk fusi dingin dapat memicu demam emas energi. Metode alternatif dapat ditemukan untuk memotong paten Rossi dan menjauhkannya dari bisnis energi multi-miliar dolar.
Jadi mungkin Rossi lebih suka menghindari konfirmasi ini.
