Pendekatan produksi energi fusi Inggris terbentuk dengan pengumuman program STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) pada tahun 2019. Tahap pertamanya (2019-2024) telah berakhir dengan dirilisnya desain konsep untuk pembangkit listrik prototipe fusi terintegrasi. Ini akan didasarkan pada penggunaan medan magnet untuk mengurung plasma menggunakan mesin tokamak, namun STEP Inggris akan menggunakan tokamak berbentuk bola, bukan tokamak berbentuk donat tradisional yang digunakan di ITER. Tokamak berbentuk bola dianggap memiliki beberapa keunggulan. Pembangkit listrik ini akan dibangun di Nottinghamshire dan diharapkan beroperasi pada awal tahun 2040-an.
Kebutuhan akan sumber energi bersih yang dapat diandalkan untuk memenuhi permintaan energi yang terus meningkat akibat pertumbuhan populasi dan ekonomi dunia yang dapat dengan cepat membantu mengatasi tantangan (yang ditimbulkan oleh bahan bakar fosil yang mudah habis, emisi karbon dan perubahan iklim, risiko lingkungan yang terkait dengan reaktor fisi nuklir, dan skalabilitas sumber terbarukan yang buruk) belum pernah dirasakan begitu intens daripada saat ini.
Di alam, fusi nuklir memberi daya pada bintang-bintang termasuk matahari kita yang terjadi di inti bintang-bintang tempat kondisi fusi (yaitu suhu yang sangat tinggi dalam kisaran ratusan juta derajat celcius dan tekanan) berlaku. Kemampuan untuk menciptakan kondisi fusi yang terkendali di bumi adalah kunci untuk energi bersih yang tak terbatas. Ini melibatkan pembangunan lingkungan fusi dengan suhu yang sangat tinggi untuk memicu tabrakan berenergi tinggi, yang memiliki kepadatan plasma yang cukup untuk meningkatkan kemungkinan tabrakan dan yang dapat membatasi plasma untuk durasi yang cukup untuk memungkinkan fusi. Jelas, infrastruktur dan teknologi untuk membatasi dan mengendalikan plasma super panas adalah persyaratan utama untuk eksploitasi energi fusi secara komersial. Berbagai pendekatan sedang dieksplorasi dan diterapkan di seluruh dunia untuk pembatasan plasma menuju realisasi energi fusi secara komersial.
Fusi Penahan Inersia (ICF)
Dalam pendekatan fusi inersia, kondisi fusi dibuat dengan mengompresi dan memanaskan sejumlah kecil bahan bakar fusi secara cepat. Fasilitas Pengapian Nasional (NIF) di Laboratorium Nasional Lawrence Livermore (LLNL) menggunakan teknik implosi yang digerakkan laser untuk meledakkan kapsul yang diisi dengan bahan bakar deuterium-tritium menggunakan sinar laser berenergi tinggi. NIF pertama kali mencapai pengapian fusi pada bulan Desember 2022. Selanjutnya, pengapian fusi didemonstrasikan pada tiga kesempatan pada tahun 2023 yang mengonfirmasi bukti konsep bahwa fusi nuklir terkendali dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan energi.
Pendekatan pembatasan plasma magnetik
Penggunaan magnet untuk membatasi dan mengendalikan plasma untuk fusi sedang dicoba di banyak tempat. IITER, kolaborasi energi fusi paling ambisius dari 35 negara yang berpusat di St. Paul-lez-Durance di Prancis selatan menggunakan torus cincin (atau perangkat magnet donat) yang disebut tokamak yang dirancang untuk membatasi bahan bakar fusi untuk jangka waktu lama pada suhu yang cukup tinggi agar penyalaan fusi dapat terjadi. Sebagai konsep pembatasan plasma terkemuka untuk pembangkit listrik fusi, tokamak dapat menjaga reaksi fusi berlangsung selama ada stabilitas plasma. Tokamak ITER akan menjadi yang terbesar di dunia.
Program Fusi STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) Inggris:
Seperti ITER, program fusi STEP di Inggris didasarkan pada pembatasan magnetik plasma menggunakan tokamak. Akan tetapi, tokamak program STEP akan berbentuk bulat (bukan berbentuk donat seperti ITER). Tokamak bulat lebih ringkas, hemat biaya, dan mungkin lebih mudah diskalakan.
Program STEP diumumkan pada tahun 2019. Tahap pertamanya (2019-2024) telah berakhir dengan dirilisnya desain konsep untuk prototipe pembangkit listrik fusi terintegrasi.
Edisi bertema Philosophical Transactions A dari Royal Society, berjudul “Menyediakan Energi Fusi – Tokamak Bulat untuk Produksi Energi (STEP)” yang terdiri dari 15 makalah yang ditinjau sejawat diterbitkan pada tanggal 26 Agustus 2024 yang merinci kemajuan teknis program untuk merancang dan membangun pabrik prototipe pertama di Inggris untuk menghasilkan listrik dari fusi. Makalah tersebut menangkap gambaran lengkap tentang desain dan menguraikan teknologi yang dibutuhkan dan integrasinya ke dalam pabrik prototipe pada awal tahun 2040-an.
Program STEP bertujuan untuk membuka jalan bagi kelayakan komersial fusi dengan menunjukkan energi bersih, swasembada bahan bakar, dan jalur yang layak menuju pemeliharaan pabrik. Diperlukan pendekatan holistik untuk menghadirkan prototipe pabrik yang beroperasi penuh yang juga mempertimbangkan penghentian operasional sebagai bagian dari desain.
***
Referensi:
- Pemerintah Inggris. Siaran pers – Inggris memimpin dunia dalam desain pembangkit listrik fusi. Diterbitkan 03 September 2024. Tersedia di https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design
- 'Menghasilkan Energi Fusi – Tokamak Bulat untuk Produksi Energi (STEP). Edisi bertema Royal Society dari Philosophical Transactions A,. Semua 15 artikel yang ditinjau sejawat dalam edisi tema yang diterbitkan pada 26 Agustus 2024. Tersedia di https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280
- Peneliti Inggris mengungkap sekilas desain pembangkit listrik fusi baru. Sains. 4 September 2024. DOI: https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a
***
Terkait artikel
- Katai Coklat (BDs): Teleskop James Webb Mengidentifikasi Objek Terkecil yang Terbentuk Seperti Bintang (5 Januari 2024)
- 'Fusion Ignition' didemonstrasikan keempat kalinya di Lawrence Laboratory (20 Desember 2023)
- Pengapian Fusion menjadi Kenyataan; Titik Impas Energi Dicapai di Laboratorium Lawrence (15 Desember 2022)
***
