Bagian dalam reaktor fusi bisa menjadi sangat kacau. Namun, karena alasan yang jelas—seperti suhu dan tekanan ekstrem—para peneliti biasanya tidak dapat mengintip langsung ke dalam reaktor. Beberapa fisikawan telah menemukan cara lain, dan ketika berhasil, hasilnya tampak bertentangan dengan teori konvensional tentang apa yang seharusnya terjadi di dalam.
Selama eksperimen fusi, reaktor memanaskan plasma di dalamnya hingga lebih dari seratus juta derajat. Jika semua berjalan baik, hal itu menghasilkan panas dan tekanan yang cukup untuk menyatukan dua partikel ringan, yang melepaskan sejumlah besar energi. Dalam proses ini, plasma secara alami mengembangkan turbulensi, atau gelombang fluktuasi.
Untuk pertama kalinya, peneliti di National Institute for Fusion Science (NIFS) Jepang telah menangkap turbulensi plasma secara detail, mengungkap dua peran tak terduga yang dimainkan fenomena ini dalam eksperimen fusi. Secara spesifik, turbulensi bertindak baik sebagai pembawa maupun perantara panas, menurut makalah terbaru di Communications Physics tentang temuan ini.
Awas Turbulensi
Persis seperti turbulensi dalam penerbangan—gangguan tidak teratur dalam aliran udara—yang mengakibatkan perjalanan pesawat yang berguncang, turbulensi plasma mengangkut panas dan partikel ke luar dalam pola yang tidak beraturan. Jika tidak dikendalikan, hal ini dapat menyebabkan hilangnya energi yang signifikan yang seharusnya dapat dialokasikan untuk reaksi fusi. Itu buruk bagi efisiensi.
Di sisi lain, telah ada ketidaksesuaian antara prediksi teori dan hasil eksperimen mengenai turbulensi plasma. Menurut teori, panas dan turbulensi seharusnya menyebar secara bertahap dari pusat reaktor ke pinggiran. Namun, eksperimen terkadang menunjukkan turbulensi merambat jauh lebih cepat, seperti dijelaskan para peneliti dalam sebuah pernyataan.
Dua Peran, Satu Plasma
Untuk eksperimen ini, para peneliti menggunakan perangkat eksperimental plasma heliks besar milik NIFS untuk menyelidiki bagaimana panas dan turbulensi merespons pola pemanasan jangka pendek dan panjang. Kemudian, mereka melakukan pengukuran rinci terhadap pergeseran suhu, turbulensi, perambatan panas, dan metrik lainnya.
Seorang peneliti memantau kondisi di dalam Large Helical Device. Kredit: NIFS
Yang mengejutkan, beberapa bagian dari turbulensi, yang oleh peneliti dijuluki “perantara,” dengan cepat menghubungkan berbagai wilayah plasma. Ini terjadi dalam waktu kurang dari 0,0001 detik setelah pemanasan awal, catat makalah tersebut.
Mengikuti “perantara,” turbulensi “pembawa” kemudian mengangkut panas ke seluruh plasma, meratakan distribusi suhu dari seluruh struktur. “Perantara” menjadi lebih kuat dan menyebarkan panas lebih cepat dengan waktu pemanasan awal yang lebih singkat.
“Jadi, di dalam plasma, turbulensi memainkan dua peran sebagai ‘perantara’ dan ‘pembawa’ untuk mentransfer perubahan parsial ke struktur keseluruhan hampir secara instan,” kata para peneliti.
Tim kini sedang menyelidiki bagaimana dan apakah peran “perantara” ini dapat dikendalikan secara sengaja untuk menciptakan reaktor plasma yang lebih lambat namun lebih efisien. Namun reaksi “jauh-tetapi-seketika” ini juga dapat merepresentasikan fisika di balik fenomena alam lain yang menunjukkan turbulensi, seperti lautan, kondisi atmosfer, dan lainnya.
Artikel terkait: Fusi Nuklir Melangkah Besar pada 2025. Inilah Hal Paling Penting