Reaktor Fusi Nuklir Siap untuk Menjawab Tantangan Kebutuhan Energi di Masa Depan dengan Emisi Karbon yang Bersih

Oleh : Wayan Dadang
Mahasiswa Teknik Elektro, Universitas Sriwijaya, Palembang
Email : wayandadang@ymail.com

 

          Masalah kelangkaan energi di masa depan harus dipecahkan sesegera mungkin, mengingat bahwa energi fosil memiliki cadangan yang semakin menipis dari tahun ke tahun. Tidak selamanya kita dapat menggunakan energi fosil sebagai pemasok energi utama di dalam kehidupan sehari-hari. Energi listrik menjadi kebutuhan dasar untuk kelangsungan hidup di jaman modern ini, baik itu untuk proses industrialisasi, perekonomian atau pun proses pembangunan, karena tanpa listrik aktivitas-aktivitas tersebut tidak akan terlaksana dengan baik, atau bahkan tidak akan bisa dikerjakan. Saat ini ada berbagai macam energy alternatif yang telah diusulkan oleh para ilmuwan yang bertugas sebagai peneliti bidang energi di dunia. Salah satu yang menjadi hal pokok dalam kajian energi dunia adalah energi yang dihasilkan oleh reaksi inti yang berupa reaksi nuklir.

Hal yang membuat ilmuwan memilih energi nuklir sebagai alternatif pemasok energi utama di dunia dalam beberapa tahun ke depan adalah energi yang berasal dari reaksi nuklir jauh lebih bersih dibandingkan dengan energi yang dihasilkan dari pembakaran energi fosil. Hasil pembakaran energi fosil dapat menghasilkan emisi yang berupa partikel, SO2, NOx, dan CO2. Emisi partikel, SO2, dan NOx adalah bahan polutan yang berhubungan langsung dengan kesehatan manusia (Agus Sugiyono, 2002). Emisi dari pembakaran energi fosil sangat berdampak terhadap kesehatan makhluk hidup dan juga terhadap lingkungan. Dampak dari Oksida Nitrogen (NOx) dan Sulfur Oksida (SO2) bagi kesehatan manusia dapat mengakibatkan penyakit saluran pernafasan kronik yang non spesifik (CNSRD = “Chronic non Spesific respiratory diseases”) (Afif Budiyono, 2001). Selain itu, CO2 dapat menimbulkan dampak pemanasan global, dan SO2 / SOx dapat menimbulkan hujan asam (Princiotta, 1991).

Jenis reaktor nuklir yang digunakan untuk reaktor daya terbagi menjadi dua macam, yaitu reaktor fisi yang merupakan jenis reaktor pembelahan inti berat seperti Uranium dan Thorium menjadi inti lebih ringan dan reaktor fusi yang merupakan jenis reaktor penggabungan inti ringan menjadi inti lebih berat. Reaktor fusi dirancang agar dapat menghasilkan panas dan tekanan yang setara dengan inti matahari agar dapat memicu reaksi fusi nuklir. Setiap proses penggabungan inti ringan menjadi inti lebih berat akan menghasilkan energi bersih tanpa emisi karbon yang sangat besar secara terus-menerus.

Sejauh ini ada tiga proyek riset reaktor fusi nuklir yang sedang dilaksanakan oleh gabungan dari beberapa negara yang fokus untuk mengembangkan reaktor fusi sebagai pemasok energi. Pertama, ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) yang merupakan sebuah proyek riset gabungan dari Amerika Serikat, Uni Eropa, Jepang, Rusia, Cina, Korea Selatan, dan India. Saat ini, perusahaan tersebut sedang dalam pembangunan di Perancis. Mereka menggunakan sistem tokamak magnetic terkungkung untuk memproduksi energi fusi sebesar 500 MW. Kedua, General Fusion merupakan sebuah perusahaan swasta yang fokus mengembangkan reaktor fusi nuklir dibangun pada tahun 2002 di British Columbia, Kanada. Reaktor yang mereka usulkan terdiri dari reaktor berdiameter 4 meter, dengan menggunakan teknik “magnetized target fusion” bertujuan untuk meningkatkan densitas plasma dan menaikkan suhu sampai pembentukan pulsa. Ketiga, Tri Alpha Energy dibangun pada tahun 1998, dan didirikan di Orange County, California. Mereka berfokus pada pembangunan reaktor fusi yang berbasis desain “field-reversed configuration” yang menggunakan pengukung magnet dan panas untuk menghasilkan reaksi fusi secara terus-menerus.

Berbagai jenis reaktor fusi nuklir riset telah dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan energi yang dihasilkan dari reaktor fusi nuklir dimasa mendatang. Salah satu reaktor fusi nuklir riset yang telah berhasil mencapai kondisi plasma pertama di intinya adalah reaktor fusi nuklir milik Inggris, ST40 dari Tokamak Energy yang telah diujicobakan pada tanggal April 2017 yang lalu. Pada tahun 2018 yang akan datang, reaktor ST40 akan digunakan untuk tujuan pemanasan plasma mencapai 100 juta derajat celsius (180 juta derajat Fahrenheit) atau tujuh kali lebih panas daripada inti matahari. Dari hasil ini diharapkan isotop hidrogen tritium dan deuterium dapat bergabung menjadi isotop helium dan neutron dengan membebaskan sejumlah besar energi bersih tanpa batas.

 

Gambar 1. Reaksi fusi nuklir dapat terjadi ketika isotop hidrogen yang berupa tritium dan deutrium bergabung menghasilkan sebuah isotop helium dan neutron dibawah kondisi suhu dan tekanan yang luar biasa ekstrim dan membebaskan sejumlah besar energi yang jauh lebih besar dari pada reaksi fisi (https://futurism.com/images/fusion-energy-a-practical-guide-infographic/).

Prestasi besar ini tidak hanya dicapai oleh Inggris saja, beberapa lembaga riset besar dunia pun telah berhasil melakukan beberapa hasil yang luar bisa, seperti yang sudah dilakukan ilmuwan MIT yang juga memecahkan rekor tekanan plasma dengan bentuk reaktor fusi yang berbeda. Kemudian, Korea Selatan pun ikut andil dalam pencapaian pertama yang mampu mempertahankan keadaan plasma berkinerja tinggi hingga 300 juta derajat celcius (540 juta derajat Fahrenheit) selama 70 detik. Di Jerman, jenis reaktor fusi baru yang disebut dengan stellerator Wendelstein 7-X telah berhasil mengendalikan plasma. Proses ini dapat terjadi karena melibatkan penggunaan magnet bertenaga tinggi untuk mengendalikan plasma dalam waktu yang lama dengan suhu yang luar biasa tinggi.

Berdasarkan penjelasan dari infographics futurism ada lima hal kenapa harus energi yang berasal dari hasil reaksi fusi nuklir. Pertama, sumber bahan bakar utama untuk fusi nuklir adalah deuterium yang dapat dengan mudah diproleh dari ekstraksi air (H2O). Kedua, reaktor fusi berbahan bakar deuterium-tritium dapat menghasilkan energi 10 juta kali lebih banyak dibandingkan dengan bahan bakar fosil dengan jumlah yang sama. Ketiga, reaksi fusi menyediakan pasokan energi dalam waktu jangka panjang yang tidak menghasilkan gas rumah kaca karena satu-satunya limbah yang dihasilkan berupa helium. Keempat, tidak sama halnya dengan tenaga surya dan angin, fusi nuklir tidak tergantung sama sekali dengan cuaca. Kelima, fusi nuklir memberikan energi yang cukup secara terus-menerus di ruang antar bintang, dimana energi matahari tidak tersedia.

Kemudian, sistem pengukung pada reaktor fusi nuklir dirancang dengan sangat tepat agar tidak adanya terjadi kecelakaan pada saat reaktor fusi sedang beroperasi. Berdasarkan data yang diperoleh dari European Fusion Development Agreement (EFDA) atau disebut juga sebagai Safety and Environmental Assessments of Fusion Power (SEAFP) dosis radiasi yang terlepas ke masyarakat sangat kecil sekali yaitu sekitar atau kurang dari 1 milisievert dan hal ini tidak perlu mengevakuasi masyarakat apabila terjadi kecelakaan. Bahkan dosis tersebut berada jauh lebih rendah dari pada batas ambang yang diterima oleh seorang individu dari sumber radiasi alami. Dari bahan bakar yang digunakan yaitu Deutrium dan Tritium tidak bersifat radioaktif sama sekali. Tapi Tritium bersifat radioaktif pendek yaitu 12,6 tahun karena diproduksi dan digunakan didalam reaktor tersebut, hal ini tidak memerlukan tranportasi pengangkutan bahan bakar radioaktif. Pada akhir dari masa aktif reaktor fusi semua bahan yang bersifat radioaktif baik didalam reaktor, bangunan pengukung reaktor, beserta limbah lainnya akan dengan cepat meluruh mencapai keadaan stabil (I Cook et al, 2001).

Gambar 2. Desain Reaktor Fusi ST40 dari Tokamak Energi, UK (http://www.sciencealert.com/the-uk-has-just-switch-on-its-tokamak-nuclear-fusion-reactor)

Berdasarkan hal tersebut, beberapa prestasi besar tentang penelitian reaktor fusi nuklir sudah mencapai hal yang luar biasa. Salah satu tujuan para periset reaktor fusi nuklir pada 2030 nanti yaitu keberadaan reaktor fusi dapat menggantikan pembangkit yang menggunakan bahan bakar fosil walaupun masih berupa purwarupa. Para peneliti belum optimis untuk mencapainya karena proyek ini memerlukan dana yang sangat besar dan juga masih dalam tahap riset skala laboratorium. Pada saat ini para ilmuwan berfokus untuk dapat mengembangkan sebuah reaktor fusi komersial yang lebih murah, serta dapat menghasilkan energi tanpa batas dalam waktu yang lebih lama. Apabila proyek ini sukses maka kita sebagai penduduk bumi akan dapat merasakan betapa luar biasanya energi yang dihasilkan dari reaktor fusi nuklir ini yang tentunya tanpa emisi karbon.

 

 

Referensi :

  1. Afif Budiyono. 2001. “Pencemaran Udara : Dampak Pencemaran Udara Pada Lingkungan”. Berita Dirgantara, Vol. 2, No. 1, Maret 2001
  2. Agus Sugiyono. 2000. “Penggunaan Energi dan Pemanasan Global: Prospek bagi Indonesia”. ResearchGate, Augustus, 16, 2014. DOI: 10.13140/2.1.2755.2646.
  3. I Cook, et al. 2001. “Safety and Environmental Impact of Fusion”. EUR (01) CCE-FU / FTC 8/5, April, 2001.
  4. Princiotta, F.T. 1991. “Pollution Control for Utility Power Generation, 1990 to 2020”, Proceeding of Energy and the Environment in the 21st, The MIT Press, p. 624-649.
  5. https://futurism.com/images/fusion-energy-a-practical-guide-infographic/
  6. http://www.sciencealert.com/the-uk-has-just-switch-on-its-tokamak-nuclear-fusion-reactor

Be the first to comment

Leave a Reply

%d bloggers like this: