Misteri medan magnet plasma fusi nuklir terpecahkan untuk memprediksi kehilangan panas reaktor
Merancang reaktor fusi nuklir yang dapat diprediksi memerlukan model komputer yang sangat akurat, namun simulasi yang ada sering kali mengabaikan variabel yang kacau: medan magnet spontan. Sebuah studi yang dilakukan oleh para peneliti di Laboratorium Fisika Plasma Princeton telah menyelesaikan perdebatan mengenai bagaimana bidang-bidang ini terbentuk dalam perluasan plasma. Hal ini telah memberikan para insinyur alat matematika baru untuk menyempurnakan desain reaktor masa depan. “Hal ini meningkatkan pemahaman kita tentang plasma yang terbentuk secara alami di alam semesta kita dan memajukan pengembangan sistem fusi berdasarkan pendekatan yang disebut fusi inersia penggerak langsung,” kata para peneliti. Penelitian ini berfokus pada fusi kurungan inersia penggerak langsung, sebuah pendekatan di mana laser yang kuat dan seragam menekan kapsul bahan bakar untuk memicu reaksi. Ketika laser ini mengenai sasaran, mereka langsung menguapkan material padat menjadi plasma super panas yang mengembang dengan cepat. Tes laboratorium di masa lalu sering kali mendeteksi struktur magnet kuat yang muncul dari perluasan ini, namun para ilmuwan tidak dapat menentukan asal usulnya. Karena medan yang tidak terdokumentasi ini mengubah cara panas bergerak melalui plasma, hal ini dapat menyebabkan sistem fusi berperilaku tidak terduga. Mengidentifikasi ambang batas intensitas laser yang pasti Dengan menyimulasikan laser yang menyerang target aluminium, para peneliti di Laboratorium Fisika Plasma Princeton (PPPL) mengidentifikasi ambang batas intensitas laser yang pasti yang menentukan perilaku ini. “Di bawah ambang batas intensitas tersebut, sebagian besar plasma masih tidak termagnetisasi,” tambah siaran pers tersebut. Namun, begitu intensitas laser melewati garis spesifik ini, plasma akan termagnetisasi sendiri dalam sepersejuta detik. Pergeseran cepat ini menciptakan medan magnet sebesar 40 tesla, gaya yang kira-kira satu juta kali lebih kuat dari medan magnet bumi. Menurut penulis utama Kirill Lezhnin, kesimpulan unik dari penelitian ini adalah bahwa penggerak laser yang seragam tidak dapat mencegah medan ini; tindakan perluasan plasma saja sudah cukup untuk menghasilkannya. Magnetisasi diri didorong oleh tarik menarik termal. Saat plasma mengembang, ia mendingin dengan cepat sepanjang jalur arahnya namun tetap hangat di sepanjang sumbu tegak lurusnya. Perbedaan suhu ini memicu fenomena yang disebut ketidakstabilan Weibel, yang menghasilkan medan magnet. Pada saat yang sama, tumbukan partikel internal mencoba memaksa plasma kembali ke suhu seimbang. Ketika laser cukup kuat, ketidakseimbangan suhu akan terjadi, sehingga ketidakstabilan Weibel akan mengambil alih. Dampak terhadap aliran panas dan eksperimen fusi saat ini “Setelah medan magnet muncul, mereka secara mendasar mengubah evolusi plasma: Medan tersebut memerangkap elektron dalam orbit yang berputar,” jelas tim peneliti. Pengurungan ini menghalangi panas keluar dari zona tempat laser mengenai target. “Simulasi menunjukkan bahwa efek magnetik cukup besar untuk mempengaruhi keseluruhan perilaku dan suhu plasma,” kata tim tersebut. Agar wawasan ini dapat segera ditindaklanjuti, tim PPPL mengembangkan formula dasar untuk memprediksi magnetisasi plasma berdasarkan laser tertentu dan variabel target. Lezhnin mencatat bahwa ambang batasnya sangat rendah, berada tepat di bawah intensitas operasional eksperimen fusi inersia standar. Tumpang tindih ini berarti efek magnetik yang baru dipetakan secara aktif mempengaruhi penelitian fusi saat ini. “Intensitasnya berada di sekitar intensitas tipikal eksperimen fusi inersia umum, yang membuat efek medan magnet ini sangat relevan dengan penelitian tersebut,” Lezhnin menyimpulkan.
Diterbitkan : 2026-06-06 11:58:00
sumber : interestingengineering.com
