ANTARIKSA -- Fusi nuklir adalah proses penyatukan dua inti atom ringan yang menghasilkan atom yang lebih berat sehingga sejumlah kecil materi yang terlibat bisa berubah menjadi energi yang sangat besar. Fusi nuklirlah yang menyuplai bintang-bintang , termasuk matahari , sehingga memungkinkan mereka menghasilkan cahaya.
Sebagian besar energi yang diterima Bumi berasal dari matahari, dan tanpanya, kehidupan di planet kita tidak mungkin terjadi. Energi ini diarahkan ke planet kita dari permukaan matahari, fotosfer. Lapisan bola plasma super panas yang kita sebut matahari ini dipanaskan oleh inti-nya, tempat terjadinya fusi nuklir.
Sumber energi ini ada di mana-mana dan sangat vital di Bumi ini. Karena itu, tidak heran jika fisikawan sangat ingin menghasilkan fusi nuklir dari reaktor di bumi. Masa depan yang ditenagai oleh fusi menjanjikan kebutuhan daya umat manusia lebih efisien.
Kunci untuk memahami bagaimana fusi menghasilkan energi adalah persamaan terkenal Albert Einstein yang menjelaskan bagaimana energi sama dengan massa dikalikan kecepatan cahaya kuadrat (E=mc²). Ini memberi tahu kita bahwa materi dan energi dapat dipertukarkan, sedangkan istilah c² memberi tahu kita bahwa sedikit massa bisa menghasilkan banyak energi.
Proses fusi utama yang menyediakan sebagian besar energi matahari adalah rantai proton-proton I (PP I). Ada dua cabang lain dari rantai PP (II dan III), tetapi ini hanya menyumbang sekitar 15 persen dari fusi termonuklir di matahari. Proses berantai PP I melibatkan empat atom hidrogen yang bertabrakan dan menciptakan atom helium, dua elektron, dua neutrino, dan dua foton sinar gamma yang sangat energik.
Sebagian besar energi dibawa oleh dua foton sinar gamma. Foton-foton ini akan merangsek keluar dari interior bintang yang padat sehingga membutuhkan waktu lebih dari 30.000 tahun untuk berpindah dari inti ke permukaan matahari. Selama waktu ini, foton mengalami serangkaian tumbukan, penyerapan, dan emisi ulang, yang menurunkan energinya menjadi foton cahaya tampak yang akhirnya dipancarkan oleh fotosfer ke segala arah.
Jika empat gram hidrogen diubah menjadi helium melalui proses fusi, hanya 0,0028 gram yang akan lepas sebagai energi. Itu setara dengan sekitar 260 miliar Joule, energi yang cukup untuk menyalakan bola lampu 60 watt selama 100 tahun.
Karena kandungan hidrogennya yang luar biasa, matahari telah mempertahankan laju fusi ini selama sekitar 4,5 miliar tahun. Proses itu akan terus terjadi selama sekitar 4,5 tahun lagi hingga hidrogen di pusat matahari habis.
Para ahli astrofisika mengatakan, fase penempaan helium yang membakar hidrogen ini disebut sebagai urutan utama masa hidup sebuah bintang. Tapi, helium bukan satu-satunya unsur kimia yang ditempa di bawah sinar matahari.
Menciptakan tenaga fusi nuklir ke Bumi...
Umat manusia tidak dapat membawa inti bintang ke Bumi, jadi hal terbaik berikutnya adalah mereplikasi gas padat plasma yang ditemukan di jantung matahari. Perangkat yang ditunjuk untuk melakukan tugas ini di Bumi adalah reaktor fusi nuklir yang disebut tokamak. Tokamak sering juga disebut 'matahari buatan' karena mesin berbentuk donat ini mereplikasi proses yang terjadi di matahari.
Saat ini, ada lebih dari 200 tokamak yang beroperasi di seluruh dunia. Tonggak ilmiah yang dicapai melalui perangkat ini mengembangkan peta jalan untuk pengoperasian Reaktor Eksperimental Termonuklir Internasional atau ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Ini adalah eksperimen fusi terbesar di dunia yang sedang dibangun di selatan Prancis.
Setiap tokamak komersial bertujuan menggunakan energi panas dari plasma (yang dihasilkan fusi) untuk memanaskan air, lalu menghasilkan uap, dan pada gilirannya memutar turbin yang menghasilkan listrik. Meskipun fusi dapat melibatkan banyak unsur kimia, reaksi nuklir yang ingin dilakukan oleh sebagian besar tokamak adalah fusi deuterium isotop hidrogen berat (dengan inti satu proton dan satu neutron) dan tritium (satu proton dan dua neutron). Menggabungkan atom-atom dari dua unsur ini akan menciptakan neutron dan inti helium.
Bagian dari apa yang membuat fusi menjadi sumber energi yang menjanjikan adalah fakta deuterium mudah diekstraksi dari air laut biasa. Badan Atom Internasional (IAEA) memperkirakan bahwa deuterium yang cukup dapat diekstraksi dari satu liter air untuk menyediakan energi sebanyak pembakaran 300 liter minyak. Itu berarti lautan mengandung deuterium yang cukup untuk menopang kebutuhan energi fusi manusia selama jutaan tahun.
Tritium, sebaliknya, dapat dibuat dari litium, juga berlimpah di Bumi. Selain itu, produk sampingan utama dari tenaga fusi, neutron dan helium, tidak bersifat radioaktif. Artinya, pembangkit fusi tidak menimbulkan masalah pembuangan seperti pembangkit dari fisi nuklir yang lazim saat ini. Sumber: Robert Lea/Space.com
