Ilmuwan Ciptakan Magnet Super untuk Matahari Buatan Terbesar di Dunia

Sekelompok ilmuwan dan engineer di Amerika Serikat (AS) sedang bersiap mengirimkan komponen pertama dari magnet terkuat di dunia ke Prancis. Magnet ini diklaim lebih kuat dari medan magnet Bumi.

Magnet yang dikenal sebagai central solenoid ini akan membantu menggerakkan reaktor fusi nuklir canggih untuk Matahari buatan. Ia akan menjadi jantung dari reaktor fusi terbesar di dunia, International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER).

Eksperimen tokamak internasional ini melibatkan 35 negara dan bertujuan untuk membuktikan kelayakan fusi nuklir berkelanjutan untuk menciptakan energi bersih. Dalam fusi nuklir, atom-atom yang lebih kecil digabungkan untuk menciptakan yang lebih besar, sebuah reaksi yang melepaskan sejumlah besar energi.

Ketika dirakit sepenuhnya, central solenoid akan memiliki tinggi 18 meter dan lebar 4,3 m. Yang menakjubkan, central solenoid akan mampu menghasilkan medan magnet berukuran 13 tesla atau sekitar 280.000 kali lebih kuat dari medan magnet Bumi. Kekuatan 13 tesla cukup untuk mengangkat seluruh kapal induk di Bumi yang beratnya sekitar 100 ribu ton.

"Central solenoid adalah elektromagnet berdenyut terbesar dan paling kuat yang pernah dibuat," kata John Smith, Director of Engineering and Projects di General Atomics, perusahaan yang membuat magnet, dikutip dari Live Science.

Komponen central solenoid

Central Solenoid terdiri dari enam modul individu yang akan ditumpuk di dalam pusat reaktor ITER. Seluruh magnet akan berukuran setinggi bangunan empat lantai dan berat 1.000 ton.

Setiap modul individu pada dasarnya adalah sebuah kumparan besar yang berisi sekitar 5,6 kilometer baja berlapis niobium timah kabel superkonduktor. Modul ini kemudian dipanaskan dalam tungku besar selama beberapa minggu untuk lebih meningkatkan konduktivitasnya. Setelah itu, kabel diisolasi dan koil dibungkus menjadi bentuk akhirnya.

Menurut hukum induksi Faraday, listrik yang melewati kawat menghasilkan medan magnet yang tegak lurus terhadap kawat. Ketika kawat itu digulung menjadi lingkaran, arus listrik menghasilkan medan magnet melingkar, dan setiap kumparan memperkuat kekuatan medan magnet.

Central solenoid pun dibuat dengan melilitkan kawat berkali-kali. Sebagai gambaran, versi paling sederhana dari solenoid adalah eksperimen kelas klasik zaman sekolah, di mana siswa membungkus kawat di sekitar paku dan menempelkannya ke baterai. Saat baterai dihidupkan, koil dapat mengambil klip kertas.

Nah, karena ukuran central solenoid demikian besarnya, ukuran dan sifat superkonduktif dari central solenoid menghasilkan berlipat-lipat kali lebih banyak arus listrik yang dapat melewatinya, memungkinkannya menghasilkan medan magnet yang lebih kuat daripada apa pun yang pernah dibuat.

Solenoid jadi jantung Matahari buatan

Central solenoid akan menjadi "jantung" dari reaktor ITER, karena memungkinkan tim ilmuwan untuk mengontrol reaktan fusi nuklir yang biasanya tidak stabil.

Fusi nuklir telah dicapai di dalam beberapa reaktor tokamak sejak tahun 1950-an, tetapi hanya berlangsung selama beberapa detik pada suatu waktu. Rekor terbaru yang dibuat EAST atau sering disebut Matahari buatan China pun, "hanya" berhasil mencapai suhu 160 juta derajat celcius selama 20 detik.

Fusi nuklir menjadi pilihan yang layak untuk menghasilkan listrik, dan reaksi ini harus dipertahankan pada tingkat yang konstan serta membutuhkan lebih sedikit energi untuk menghasilkan daripada yang dihasilkannya.

Salah satu rintangan terbesar untuk fusi berkelanjutan adalah menahan dan memanipulasi plasma yang membakar di dalam reaktor. Di sinilah central solenoid berperan.

"Secara teori, medan magnet kuat yang diciptakannya akan menyematkan plasma di dalam tokamak dan mempertahankan reaksi," kata Smith.

Dikatakannya, sangat penting untuk mencapai fusi nuklir berkelanjutan secepat mungkin, agar teknologi ini dapat direplikasi di seluruh dunia.

"ITER adalah langkah besar ke arah ini yang akan mendemonstrasikan fisika dan teknologi menuju pembangkit listrik fusi," tutup Smith.