Kita semua tahu sumber tenaga yang menjana tenaga untuk sut-sut Iron Man ialah reaktor arka. Reaktor sama ini juga yang menyelamatkan nyawa Tony Stark apabila menjana tenaga diperlukan untuk magnet menarik serpihan besi dari terkena bahagian jantungnya seperti dipaparkan dalam siri filem Iron Man. Bagi orang biasa seperti kita, kita sangka semua ini masih dalam ruangan fiksyen. Namun seperti sut rangka luar yang diinspirasikan dari sut Iron Man, reaktor arka juga sebenarnya sedang dibangunkan ketika ini. Jika ianya berjaya, maka ia bakal merealisasikan apa yang dikatakan Stark dalam filem The Avengers, “Sumber tenaga bersih dan berterusan.”

Projek reaktor arka sebenarnya sudah dalam peringkat kajian dan pembangunan (R&D) sejak 20 tahun lepas oleh Institut Teknologi Massachusetts (MIT). Mereka bereksperimen pelakuran nuklear melalui alat lakuran nuklear jenis tokamak (berbentuk donat) paling kecil di dunia iaitu Alcator C-Mod. Matlamat kajian ini ialah membina sebuah reaktor lakuran paling kecil di dunia dengan mencetuskan reaksi lakuran berbentuk donat dengan radius 3.3 meter. Tiga jenis reaktor ini boleh membantu menjana tenaga sebuah bandaraya sebesar Boston.

Dan kumpulan penyelidik MIT ini semakin hampir merealisasikan impian tersebut walaupun pemotongan dana persekutuan boleh memperlahankan kemajuan alat ini. Kumpulan penyelidik ini termasuklah calon Doktor Falsafah (Ph.D) MIT, Brandon Sorbom dan Pengarah Pusat Lakuran dan Sains Plasma (PSFC) MIT, Dennis Whyte. Hasil dari kajian mereka berkenaan Alcator C-Mod, ini membawa kepada pembangunan reaktor ARC (affordable(berpatutan), robust (tahan lasak) dan compact (padat)). Berdasarkan anggaran, reaktor ARC ini hanya menggunakan 50 megawatt (MW) tenaga untuk menghasilkan tenaga lakuran sebanyak 500MW, 200MW daripadanya boleh dihantar ke grid elektrik. Ini cukup untuk memberi tenaga elektrik kepada populasi seramai 200,000 orang.

Versi animasi ARC yang dihasilkan PSFC MIT: https://www.youtube.com/watch?v=efOlmF3wjJE

Kita semua tahu sumber tenaga yang menjana tenaga untuk sut-sut Iron Man ialah reaktor arka. Reaktor sama ini juga yang menyelamatkan nyawa Tony Stark apabila menjana tenaga diperlukan untuk magnet menarik serpihan besi dari terkena bahagian jantungnya seperti dipaparkan dalam siri filem Iron Man. Bagi orang biasa seperti kita, kita sangka semua ini masih dalam ruangan fiksyen. Namun seperti sut rangka luar yang diinspirasikan dari sut Iron Man, reaktor arka juga sebenarnya sedang dibangunkan ketika ini. Jika ianya berjaya, maka ia bakal merealisasikan apa yang dikatakan Stark dalam filem The Avengers, “Sumber tenaga bersih dan berterusan.”

Projek reaktor arka sebenarnya sudah dalam peringkat kajian dan pembangunan (R&D) sejak 20 tahun lepas oleh Institut Teknologi Massachusetts (MIT). Mereka bereksperimen pelakuran nuklear melalui alat lakuran nuklear jenis tokamak (berbentuk donat) paling kecil di dunia iaitu Alcator C-Mod. Matlamat kajian ini ialah membina sebuah reaktor lakuran paling kecil di dunia dengan mencetuskan reaksi lakuran berbentuk donat dengan radius 3.3 meter. Tiga jenis reaktor ini boleh membantu menjana tenaga sebuah bandaraya sebesar Boston.

Dan kumpulan penyelidik MIT ini semakin hampir merealisasikan impian tersebut walaupun pemotongan dana persekutuan boleh memperlahankan kemajuan alat ini. Kumpulan penyelidik ini termasuklah calon Doktor Falsafah (Ph.D) MIT, Brandon Sorbom dan Pengarah Pusat Lakuran dan Sains Plasma (PSFC) MIT, Dennis Whyte. Hasil dari kajian mereka berkenaan Alcator C-Mod, ini membawa kepada pembangunan reaktor ARC (affordable(berpatutan), robust (tahan lasak) dan compact (padat)). Berdasarkan anggaran, reaktor ARC ini hanya menggunakan 50 megawatt (MW) tenaga untuk menghasilkan tenaga lakuran sebanyak 500MW, 200MW daripadanya boleh dihantar ke grid elektrik. Ini cukup untuk memberi tenaga elektrik kepada populasi seramai 200,000 orang.

Versi animasi ARC yang dihasilkan PSFC MIT: https://www.youtube.com/watch?v=efOlmF3wjJE

Tidak seperti alat lakuran lain yang dibangunkan sejak 35 tahun lepas, perbezaan ARC dengan reaktor-reaktor lain ialah ia menggunakan teknologi superkonduktor yang membantunya menjana tenaga 50 kali ganda lebih banyak berbanding versi-versi sebelumnya. Magnet dalam ARC ini juga bersifat modul jadi ia mudah dikeluarkan dan bekas vakum di mana tempat reaksi lakuran berlaku boleh digantikan dengan cepat. Ciri ini membantu bukan saja proses penaiktarafan tetapi juga membantu ARC menguji banyak rekaan bekas vakum pada satu alat.

Proses lakuran berlaku menggunakan dua jenis atom hidrogen iaitu deuterium dan tritium serta menyuntik gas dalam bekas kurung. Saintis kemudian menambah tenaga bagi mengeluarkan elektron dari atom lalu membentuk ion plasma. Dari situ, ia mengeluarkan sejumlah besar tenaga. Menurut pasukan penyelidik, sekiranya proses ini dapat ditambahbaik, ia berpotensi menyediakan tenaga yang berpanjangan dan menyelesaikan krisis tenaga yang dihadapi dunia. Atas sebab itu, pasukan ini memilih jenis tokamak atau bentuk donat di mana ia dibentuk menjadi bentuk angka lapan. Minyak kemudian dipanaskan mencecah suhu melebihi 150 juta darjah Celsius sekaligus membentuk plasma panas. Medan magnet yang kuat digunakan untuk menghalang plasma dari terkena dinding reaktor bagi mengelakkan ia kehilangan suhu, sekaligus hilang tenaga yang dijana. Medan magnet ini terhasil oleh gegelung-gegelung superkonduktor yang mengelilingi bekas dan arus elektrik yang dibawa melalui plasma.

Namun, satu perkara yang mengundang kekecewaan kepada penyelidik-penyelidik ini ialah gegelung-gegelung magnet yang bertanggungjawab menghasilkan medan magnet menjadi batu penghalang kepada kemajuan projek ini. Menerusi ARC, penyelidik-penyelidik menggunakan pita superkonduktor bahan nadir bumi barium kuprum oksida (REBCO) untuk membentuk gegelung-gegelung magnet yang lebih berkuasa berbanding versi-versi sebelumnya. Menerusi REBCO, ia membantu gegelung-gegelung ini mengepung plasma panas, sekaligus membolehkan reaktor menjadi lebih kecil, murah dan lebih cepat dibina. Dan menurut Sorbom, sebarang kenaikan dalam medan magnet amat membantu dalam kajian ini. Walaupun superkonduktor baru ini tidak menghasilkan medan magnet yang lebih berkuasa, ianya masih mencukupi untuk meningkatkan tenaga lakuran 10 kali ganda berbanding standard superkonduktor yang diketahui setakat ini.

Selain MIT, negara-negara Eropah turut terlibat dalam kajian reaktor arka ini menerusi pembinaan reaktor lakuran mereka yang dipanggil JET. Reaktor ini memegang rekod tenaga lakuran paling banyak dijana iaitu 16MW tetapi memerlukan tenaga elektrik sebanyak 24MW untuk beroperasi. Dan mereka juga sedang membina reaktor lakuran paling berkuasa iaitu ITER dengan kos sebanyak $40 bilion di Perancis.  ITER yang dijangka siap pada 2020 dan eksperimen bagi loji ini hanya akan berlangsung pada 2027. Bagi saintis-saintis MIT ini, reaktor-reaktor seperti JET dan ITER ini akan tinggal sejarah dengan pengenalan ARC.

Penerangan berkenaan JET: https://www.youtube.com/watch?v=pBH933CyT5o

Penerangan berkenaan ITER: https://www.youtube.com/watch?v=kuq1HU2gYEk

Selain dengan saiz yang kecil, ARC sebenarnya boleh mengurangkan pengeluaran bahan buangan radioaktif di mana separuh hayat bahan tersebut lebih pendek berbanding separuh hayat bahan buangan dari hasil pembelahan nuklear. Dan ARC juga tidak menggunakan tenaga yang banyak berbanding reaktor-reaktor lain termasuk JET. Walaupun saiz reaktor ini tidaklah sekecil seperti versi reaktor arka yang digunakan Tony Stark dalam Iron Man (2008), ia masih lagi reaktor paling kecil di mana ia berkemampuan menjana tenaga lapan kereta Tesla atau dua mesin pengimejan resonans magnetik (MRI).

Sebelum MIT boleh meneruskan pembinaan ARC, mereka perlu membuktikan reaktor mereka boleh mengekalkan reaksi lakuran. Ketika ini, reaktor C-Mod hanya beroperasi selama beberapa saat dan menggunakan tenaga yang banyak yang memaksa MIT menggunakan transformer penampan untuk menyimpan tenaga diperlukan untuk menjalankannya tanpa menyebabkan bandar Cambridge bergelap. Dan dengan radius plasma 0.68 meter, ianya lebih kecil dari apa yang diperlukan ARC. Jadi sebelum ARC dapat direalisasikan, alat lakuran MIT seterusnya iaitu alat tahap maju dan eksperimen tokamak RF (ADX) akan menguji pelbagai kaedah mengendalikan suhu seperti matahari tanpa mengurangkan prestasi plasma. Selepas ia mencapai prestasi memuaskan, barulah ARC bakal menentukan sama ada ia dapat menjana tenaga dengan banyak atau sebaliknya. Dari situ, ia menentukan bagaimana tenaga dapat disalurkan ke grid dengan memindahkan haba pada penjana tenaga.

Buat masa ini, nampak mustahil tetapi harapan masih ada. Satu kajian yang dibuat sekumpulan penyelidik dari Universiti Washington membuktikan tenaga lakuran boleh menjadi masa hadapan dalam dunia tenaga. Mereka mereka satu konsep reaktor tenaga lakuran di mana ia dibuat berdasarkan skala loji elektrik besar dan boleh menjadi pesaing kepada loji tenaga yang dikuasakan oleh arang batu. Loji tersebut dibina menggunakan teknologi sedia ada dan menghasilkan medan magnet untuk mengekalkan plasma di tempatnya cukup untuk menghasilkan proses lakuran berlaku, sekaligus membenarkan plasma panas bertindak balas dan terbakar. Reaktor ini boleh beroperasi secara berterusan di mana ia boleh memanaskan plasma bagi mengekalkan keadaan termonuklearnya. Haba yang dijana daripada reaktor akan memanaskan penyejuk yang digunakan untuk memusing turbin dan menjana tenaga elektrik, sama seperti bagaimana reaktor biasa beroperasi. Rekaan dan kajian tersebut sudah dibentangkan pada Persidangan Tenaga Lakuran Agensi Tenaga Atom Antarabangsa (IAEA) yang diadakan di St. Petersburg pada awal tahun 2015.

Menurut Ketua Pegawai Eksekutif (CEO) Tokamak Energy, David Kingdom menyifatkan tenaga lakuran merupakan tenaga lakuran paling penting bumi untuk dekad-dekad seterusnya dan boleh jadi solusi kepada masalah pemanasan global yang berlaku hari ini. Siapa sangka, idea reaktor arka yang membantu menyelamatkan Stark semasa di Vietnam/Afghanistan (komik Iron Man/Iron Man (2008)) sebenarnya berpotensi menjadi solusi krisis tenaga yang dihadapi hari ini dan dekad-dekad seterusnya.

SUMBER

1. 1. Zolfagharifad, Ellie. (2015). Daily Mail. Fusion power could be here in less than a decade: MIT reveals small ‘Iron Man’ reactor it claims could create limitless amount of energy. http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3202618/Fusion-power-decade-MIT-reveals-small-reactor-claims-create-limitless-amounts-energy.html

2. Mearian, Lucas. (2016). Computer World. MIT takes a page from Tony Stark, edges closer to an ARC fusion reactor (+video). https://www.computerworld.com/article/3028113/sustainable-it/mit-takes-a-page-from-tony-stark-edges-closer-to-an-arc-fusion-reactor.html