Bisakah Laser Berkekuatan Tinggi Membuka Potensi Fusi yang Murah

JAUH di bawah gurun Nevada pada 1980-an, Amerika Serikat (AS) melakukan penelitian senjata nuklir rahasia. Di antara penelitian tersebut adalah upaya untuk melihat apakah fusi nuklir, reaksi yang memberi tenaga pada matahari, dapat dipicu di bumi dalam suasana yang terkendali.

Penelitian itu diklasifikasikan, tetapi secara luas diketahui di kalangan fisikawan hasilnya menjanjikan dan kemudian menarik perhatian dua mahasiswa pascasarjana muda yang bekerja di Laboratorium Nasional Los Alamos pada akhir tahun 2000-an, Conner Galloway dan Alexander Valys.

Laboratorium Los Alamos awalnya didirikan tahun 1943 sebagai lokasi rahasia untuk mengembangkan senjata nuklir pertama. Terletak di dekat Santa Fe, New Mexico, laboratorium ini sekarang menjadi fasilitas penelitian dan pengembangan milik pemerintah AS.

Baca juga: Pertamina Gandeng PT Sojitz untuk Kurangi Emisi Karbon

“Ketika Alex dan saya mengetahui tentang uji coba tersebut di Los Alamos, reaksi kami seperti ‘wow, fusi inersia sudah berhasil!’. Pelet skala laboratorium dinyalakan, detailnya diklasifikasikan, tetapi cukup banyak yang dipublikasikan sehingga kami tahu bahwa penyalaan telah tercapai,” kata Galloway.

Fusi nuklir adalah proses penggabungan inti hidrogen, yang menghasilkan energi dalam jumlah besar. Reaksi ini menghasilkan helium, bukan limbah radioaktif jangka panjang dari proses fusi yang digunakan di pembangkit listrik tenaga nuklir yang ada.

Jika fusi dapat dimanfaatkan, maka ia menjanjikan listrik yang melimpah, dihasilkan tanpa menghasilkan CO2.

Baca juga: AGII Susun Peta Jalan Hidrogen untuk Dukung Target NZE di 2050

Pengujian pada tahun 1980-an tersebut menyebabkan pemerintah AS membangun Fasilitas Pengapian Nasional (NIF) di California, sebuah proyek untuk melihat apakah pelet bahan bakar nuklir dapat dinyalakan menggunakan laser yang kuat.

Setelah lebih dari satu dekade bekerja, pada akhir tahun 2022 para peneliti di NIF membuat terobosan . Para ilmuwan melakukan eksperimen fusi terkendali pertama untuk menghasilkan lebih banyak energi dari reaksi tersebut daripada yang dihasilkan oleh laser yang memicunya.

Sementara fisikawan di seluruh dunia takjub dengan terobosan itu, ternyata butuh waktu lebih lama bagi para ilmuwan di NIF dari yang diperkirakan.

Baca juga: Banyak Pungutan, Pengembangan Energi Panas Bumi tidak Maksimal

“Mereka kekurangan energi,” kata Galloway. Ia tidak bermaksud, mereka membutuhkan lebih banyak makanan ringan, sebaliknya laser NIF hanya cukup kuat untuk menyalakan pelet bahan bakar.

Galloway dan Valys berpendapat bahwa laser yang lebih kuat akan memungkinkan terciptanya reaksi fusi yang dapat memasok listrik ke jaringan listrik. Untuk mewujudkannya, mereka mendirikan Xcimer yang berpusat di Denver.

NIF harus puas dengan laser yang dapat memompa energi sebesar dua megajoule. Galloway dan Valys berencana untuk bereksperimen dengan laser yang dapat menyalurkan energi hingga 20 megajoule.

Baca juga: Proyek Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Dimulai di Pemerintahan Prabowo-Gibran

“Kami pikir 10 hingga 12 (megajoule) adalah angka yang tepat untuk pembangkit listrik komersial,” kata Galloway.

Sinar laser tersebut akan menghantam kapsul bahan bakar dengan pukulan yang kuat. Ini seperti mengambil energi dari truk gandeng seberat 40 ton yang melaju dengan kecepatan 60 mil in step with jam dan memfokuskannya pada kapsul berukuran sentimeter selama beberapa miliar detik.

Laser yang lebih kuat akan memungkinkan Xcimer menggunakan kapsul bahan bakar yang lebih besar dan lebih sederhana daripada NIF, yang kesulitan menyempurnakannya. Xcimer bergabung dengan puluhan organisasi lain di seluruh dunia yang mencoba membangun reaktor fusi yang berfungsi.

Ada dua pendekatan utama. Menghancurkan pelet bahan bakar dengan laser termasuk dalam kategori fusi kurungan inersia.

Cara lain, yang dikenal sebagai fusi kurungan magnetik, menggunakan magnet kuat untuk menjebak awan atom yang terbakar yang disebut plasma. Kedua pendekatan tersebut memiliki tantangan teknis yang berat untuk diatasi.

Secara khusus, bagaimana Anda mengekstrak panas yang dihasilkan selama fusi sehingga Anda dapat melakukan sesuatu yang berguna dengannya, seperti menggerakkan turbin untuk menghasilkan listrik?

“Saya kira skeptisisme saya adalah, saya belum pernah melihat diagram konseptual yang meyakinkan tentang bagaimana Anda mengelola proses pengambilan energi sambil menjaga reaksi fusi tetap berlangsung,” kata Prof. Ian Lowe di Universitas Griffith di Australia.

Ia telah menghabiskan kariernya yang panjang dalam penelitian dan kebijakan energi. Sementara Prof Lowe mendukung pengembangan teknologi fusi, ia hanya berpendapat bahwa reaktor fusi yang berfungsi tidak akan datang cukup cepat untuk membantu menurunkan emisi CO2 dan mengatasi perubahan iklim.

“Kekhawatiran saya adalah bahwa bahkan pandangan yang paling optimis sekalipun adalah bahwa kita akan beruntung jika memiliki reaktor fusi komersial pada tahun 2050. Dan jauh sebelum itu, kita perlu melakukan dekarbonisasi pasokan energi jika kita tidak ingin melelehkan planet ini,” katanya.

Tantangan lainnya adalah reaksi fusi menghasilkan partikel berenergi tinggi yang akan merusak baja, atau subject material lain yang melapisi inti reaktor. Mereka yang berkecimpung dalam industri fusi tidak menyangkal tantangan rekayasa, tetapi merasa tantangan tersebut dapat diatasi.

Di samping itu, Xcimer berencana menggunakan air terjun garam cair yang mengalir di sekitar reaksi fusi untuk menyerap panas. Para pendiri yakin bahwa mereka dapat menembakkan laser dan mengganti kapsul bahan bakar (satu setiap dua detik) sambil menjaga aliran itu tetap berjalan.

Aliran garam cair juga akan cukup kental untuk menyerap partikel berenergi tinggi yang berpotensi merusak reaktor.

“Kami hanya memiliki dua sinar laser yang relatif kecil yang datang dari kedua sisi (pelet bahan bakar). Jadi Anda hanya memerlukan celah dalam aliran yang cukup besar untuk sinar tersebut, sehingga Anda tidak perlu mematikan dan menghidupkan seluruh aliran,” kata Valys.

Namun seberapa cepat mereka dapat membuat sistem seperti itu bekerja?

Xcimer berencana untuk bereksperimen dengan laser selama dua tahun, sebelum membangun ruang goal, di mana mereka dapat menargetkan pelet bahan bakar.

Tahap terakhir adalah reaktor yang berfungsi, yang mereka harapkan akan terhubung ke jaringan listrik pada pertengahan tahun 2030-an.

Untuk mendanai tahap pertama pekerjaan mereka, Xcimer telah mengumpulkan $100 juta (£77 juta). Uang tersebut akan digunakan untuk membangun fasilitas di Denver dan prototipe sistem laser.

Ratusan juta dolar lagi akan dibutuhkan untuk membangun reaktor yang berfungsi. Namun bagi para pendiri Xcimer, dan perusahaan rintisan fusi lainnya, prospek listrik murah dan bebas karbon tidak dapat ditolak.

“Anda tahu, itu akan mengubah lintasan kemajuan umat manusia yang mungkin terjadi,” kata Valys. (BBC/Z-3)