Bagaimana Anda memasukkan plasma 150 juta derajat ke dalam donat yang dibungkus?

Fisikawan itu keren, tapi ini keren!? Hal itulah yang dipikirkan reporter ini ketika diketahui akun Instagram fisikawan nuklir muda tersebut memiliki hampir 27.000 pengikut Instagram. Penafsiran? Fisikawan nuklir ini menjadi terkenal pada tahun 2009 ketika ia memenangkan Kontes Lagu Eurovision Junior dengan lagunya Klik obrolan.

Ketika Ralph Mackenbach masih kecil, dia memperhatikan saat orang tuanya mengira dia sedang tidur Semesta, serial dokumenter televisi tentang alam semesta yang dibintangi astronom Amerika Carl Sagan. Kemudian, di sela-sela pertunjukan musik, semangatnya terhadap fisika berkobar.

Pada akhir November, Mackenbach (28 tahun) mempertahankan tesisnya tentang fusi nuklir di TU Eindhoven. Penghargaan. Di sebuah ruangan kecil berwarna putih dengan lampu neon di universitas, dia berbicara tentang penelitiannya selama empat tahun terakhir sambil membuka-buka tesisnya yang tebal. Apa yang disukai Mackenbach tentang fusi nuklir adalah bahwa ini adalah “fisika inti”. Fusi nuklir berputar di sekitar plasma: “fluida” yang mengalir yang merespons medan elektromagnetik. Ia juga menyukai penelitiannya yang memiliki tujuan sosial yang jelas dan sumber energi berkelanjutan untuk masa depan.

Matahari bersinar berkat fusi nuklir. Pada tekanan dan suhu ekstrim di dalam bintang ini, inti atom yang lebih ringan berfusi membentuk atom baru yang lebih berat: misalnya, empat atom hidrogen menghasilkan helium. Ini melepaskan sejumlah besar energi. Di Bumi, fisikawan mencoba mereplikasi sumber energi ini dalam reaktor. Reaksi fusi nuklir tidak menghasilkan gas rumah kaca. Fusi nuklir juga menghasilkan lebih sedikit limbah radioaktif dibandingkan fisi nuklir, yang memperoleh energi dari pemecahan inti atom yang lebih berat menjadi unsur-unsur yang lebih ringan.

Kami memanaskan bagian tengah donat hingga 150 juta derajat Celcius. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan gelombang mikro

Utusan iklim AS John Kerry menggambarkan fusi nuklir sebagai “revolusi bagi dunia” dalam pertemuan puncak iklim yang diadakan di Dubai. Apakah ini benar?

“Kita harus mengatasi masalah iklim pada tahun 2050 Nol bersih perusahaan₂emisi. Saya rasa fusi nuklir tidak akan banyak berarti dalam waktu sesingkat itu. Saat ini tidak ada reaktor di mana pun yang menghasilkan tenaga lebih besar dari yang harus Anda masukkan ke dalamnya. Kita juga perlu membangun infrastruktur fusi nuklir. Namun dalam jangka panjang, fusi nuklir merupakan hal yang menarik. Populasi dunia terus bertambah dan masyarakat di semakin banyak negara menuntut lebih banyak energi. Fusi nuklir dapat berperan dalam peningkatan permintaan energi ini.

Baca juga
“Beberapa perusahaan fusi nuklir menjual karpet terbang.”

Bagaimana cara kerja penggabungan inti atom di Bumi?

“Kami melakukannya dalam reaktor fusi: sejenis donat logam besar dengan kabel di sekelilingnya. Anda bisa duduk bersila di dalam donat yang saya kunjungi di Jerman; tingginya sekitar setengah meter. Kami memanaskan bagian tengah donat hingga 150 juta derajat Celsius. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan gelombang mikro.” “Gelombang mikro ini juga digunakan untuk memanaskan makanan. Kami memasukkan unsur-unsur ringan deuterium dan tritium ke dalam donat, dan dengan memanaskannya, mereka menghasilkan plasma yang panas dan bercahaya. Suhunya tinggi cukup bagi atom-atom untuk bertumbukan dengan kuat dan akhirnya menyatu.”

Dibutuhkan banyak daya komputasi untuk menghitung dengan tepat pusaran apa yang akan muncul dalam plasma tertentu

Mackenbach sedang menyelidiki bagaimana panas keluar dari donat ke dinding luar. Ini adalah salah satu masalah besar dan kompleks yang harus dipecahkan agar fusi nuklir menjadi sumber energi yang efektif.

“Anda tentu tidak ingin panas berpindah dengan cepat ke dinding donat; Kemudian mereka akan larut. Kami mencoba menjaga plasma tetap di dalam menggunakan medan magnet, sehingga plasma menempel seperti untaian manik-manik. Garis magnet tersebut menjelaskan bentuk donat. Jika garis magnetnya lurus, ia akan membentur dinding di suatu tempat, dan di situlah plasma panasnya hilang. Kami menghasilkan medan magnet menggunakan kumparan yang terletak di luar rangkaian. Suhu kumparan sedikit di atas nol mutlak [-273°C]. Ini memberi Anda perbedaan suhu yang besar pada donat. Perbedaan suhu ingin menyamakan dirinya. Sama seperti saat Anda memasukkan susu dingin ke dalam teh panas. Kemudian Anda melihat terbentuknya pusaran, mencampurkan susu dingin dan teh panas. Hal ini juga terjadi pada plasma di dalam reaktor. Dan Anda ingin menyingkirkan itu. Pusaran ini menyebabkan panas keluar, sehingga reaksi fusi nuklir lebih sulit untuk dilanjutkan.

Bagaimana Anda menyelidiki vortisitas tersebut?

“Vortisitas itu berantakan. Dibutuhkan banyak daya komputasi untuk menghitung dengan tepat vortisitas apa yang akan muncul dalam plasma tertentu. Ide kami adalah: kami bahkan tidak akan mencoba menghitungnya. Dalam penelitian saya, saya bertanya-tanya: Bisakah Anda menghitung jumlah maksimumnya? energi yang dapat terkandung dalam semua vortisitas dalam plasma Tertentu? Dan jawabannya adalah ya, dan saya menyusun rumusnya. Sangat meyakinkan bahwa, menurut rumus tersebut, jika ada banyak energi dalam pusaran tersebut, dan oleh karena itu banyak panas yang bisa bocor, menurut simulasi komputer, banyak panas yang telah bocor ke pengaturan plasma ini.

Bagaimana pengetahuan ini membantu fusi nuklir di Bumi?

“Anda dapat menggunakan rumus tersebut untuk melakukan perhitungan spekulatif untuk memprediksi, misalnya, bentuk di mana energi panas paling sedikit hilang melalui pusaran berbentuk kue plasma. Ini bukan tentang cangkang reaktor fusi, ini tentang bentuk jalurnya.” plasma mengambil sepanjang garis magnet. Anda dapat mengontrol dalam format ini menggunakan file.

Sangat menarik untuk menemukan keseimbangan antara mengatakan kebenaran dan menjelaskan sesuatu dengan cara yang dapat dimengerti

Mackenbach memakai rantai perak di lehernya dengan ornamen menyerupai donat bengkok seukuran koin euro. Seperti inilah penampakan plasma di reaktor fusi di Jerman.

Dan? Bentuk apa yang paling efisien?

“Kami belum tahu persisnya. Hal ini tergantung pada beberapa faktor: seberapa besar reaktor yang ingin dibuat, dan seberapa panas plasmanya? Namun, bentuk ideal yang kami temukan sejauh ini menyerupai reaktor sebenarnya: tampak seperti menjadi donat yang dipelintir seperti di Jerman.” dia bekerja dengan baik.

Dimana letak masa depanmu?

“Saya tidak pernah merencanakan masa depan yang jauh. Tapi saya yakin saya paling menikmati melakukan penelitian. Di tahun baru saya akan pergi ke Swiss untuk pascadoktoral dan terus mengerjakan bentuk donat.”

Anda memberi Presentasi ke Universitas Belanda Tentang fusi nuklir. Apakah Anda ingin berbicara tentang sains di atas panggung sebagai Carl Sagan?

“Ya! Sangat menarik untuk menemukan keseimbangan antara mengatakan yang sebenarnya dan menjelaskan sesuatu yang dapat dimengerti oleh khalayak luas. Dan saya juga tahu – dari pengalaman saya di bidang musik – bagaimana menarik perhatian. Anda tidak ingin mengirimkannya juga banyak informasi per menit; Anda juga hanya ingin membuatnya menyenangkan Selama pertunjukan Anda tidak selalu berbicara selama dua puluh menit di antara dua lagu.

Untuk berpartisipasi




Kirim email ke editor