Scholar’s Advanced Technological System - MTL - Chapter 522

Bab 522 – Tidak Mengambil Jalan Biasa

Bab 522: Tidak Mengambil Jalan Biasa

Baca di meionove.id jangan lupa donasi

Chief Engineer Wang meninggalkan STAR Stellarator Research Institute dengan sketsa teknis. Dia terbang kembali ke kantor pusat Perusahaan Nuklir Nasional China di Beijing pada hari yang sama dan menghubungi ahli energi listrik ferrofluid di Akademi Teknik. Mereka mulai membahas kelayakan penerapan teknologi energi listrik ferrofluid pada perangkat fusi terkontrol.

Namun, meskipun pemimpin mereka telah tiada, gugus tugas Perusahaan Nuklir Nasional China masih tetap berada di Jinling. Mereka bekerja dengan peneliti STAR Stellarator Research Institute pada masalah teknis.

Pada saat yang sama, mesin STAR sedang menjalani eksperimen.

Setelah lembaga menerima dana penelitian yang cukup, lembaga tersebut telah melakukan eksperimen hampir setiap tiga hari. Target penelitian mereka adalah hidrogen dan helium, dan tugas mereka adalah mengamati berbagai sifat fisik kompleks mereka dalam plasma stellarator.

Untuk mengumpulkan data berharga, Lu Zhou bahkan menuntut untuk mencampur 1mg deuterium berharga ke dalam ruang reaksi, yang berisiko merusak bahan dinding pertama.

Nyatanya, eksperimen ini memang menyebabkan beberapa kerusakan pada mesin STAR. Syukurlah, kerusakan itu bisa diperbaiki. Tetapi meskipun demikian, seluruh mesin harus dimatikan setidaknya selama sebulan.

Tentu saja, meskipun biayanya tinggi, pengembaliannya juga tinggi.

Mereka tidak hanya memverifikasi kelayakan penyalaan reaksi fusi, tetapi mereka juga memperoleh sepotong lithium yang terkena sinar neutron yang membawa energi 14MeV.

Nilai penelitian ilmiah dari sepotong lithium tidak dapat diukur dengan uang.

Mereka mungkin satu-satunya institut di China yang dapat melakukan eksperimen luar biasa seperti itu.

Irisan logam lithium yang berjuang keras ini tergeletak dengan tenang di slide mikroskop oksigen yang diperlakukan secara khusus. Yang ditempatkan di bawah mikroskop elektron pemindaian dan diamati oleh seorang pekerja dengan pakaian pelindung.

Di luar ruangan yang terisolasi, Lu Zhou dan peneliti lain berdiri di depan komputer di laboratorium. Melalui layar komputer, mereka dapat mengamati angka dan grafik dari pemindaian mikroskop elektron.

Seperti yang mereka duga, permukaan logam halus asli ditutupi dengan lubang.

Melalui spektrometer inframerah, mereka bahkan bisa melihat jejak tritium dan helium dalam logam.

Sebuah kabar baik adalah bahwa ini membuktikan sinar energi neutron 14meV memang bereaksi dengan lithium-3. Ini berarti mereka berhasil memulihkan bagian dari tritium yang digunakan dalam percobaan.

Sayangnya…

Mereka menghadapi masalah yang tak terhitung jumlahnya.

Profesor Li Changxia menatap grafik di layar komputer dan menghela nafas dengan lembut.

“Aku berani bertaruh bahwa benda ini akan hancur begitu seseorang menyentuhnya.”

Lu Zhou menatap data hasil jerih payah di layar komputer dan menjawab dengan santai, “Tidak perlu bertaruh. Bahkan jika itu tidak terkena sinar neutron, itu tidak akan sekuat itu. ”

Sheng Xianfu menggelengkan kepalanya dan berkata, “Bukan hanya kerusakan radiasi, tritium yang dipulihkan terlalu rendah. Dan masalah yang paling penting bahkan tidak memulihkan tritium. Energi yang dilakukan oleh berkas neutron terlalu tinggi. Tidak hanya permukaan lithium-3 yang bereaksi, tetapi juga lapisan interiornya. Bahkan jika tritium dikumpulkan di interior lithium, kami tidak akan bisa mengekstraknya.”

Sinar energi neutron yang membawa energi 14MeV seperti misil, logamnya tidak sebanding dengan monster ini.

Selain itu, berkas neutron tidak hanya menembus lubang di dinding pertama, tetapi juga akan membentuk ruang kosong di dalam material dinding pertama, seperti balon. Hal ini pada akhirnya dapat mengakibatkan pembengkakan, penggetasan, dan bahkan pelepasan material permukaan dari material dinding pertama, yang dapat menyebabkan kecelakaan serius.

Ini adalah salah satu alasan utama mengapa bahan lapisan reaktor fisi tidak dapat digunakan dalam reaktor fusi.

Keduanya memiliki urutan besarnya yang berbeda dalam hal kemampuan tahan radiasi mereka.

Mulai sekarang, penelitian mereka telah memasuki bidang yang tidak diketahui. Ini berarti tidak ada lagi literatur yang bisa mereka konsultasikan. Semua masalah mulai saat ini dan seterusnya harus diselesaikan sendiri.

Profesor Li Changxia berpikir sebentar dan menyarankan, “Bagaimana jika kita menggunakan molibdenum sebagai gantinya?”

“Molibdenum tidak akan bekerja.” Lu Zhou langsung menolak ide ini. Dia menggelengkan kepalanya dan berkata, “Molibdenum memiliki sifat tahan panas yang layak, tetapi akan menghasilkan unsur radioaktif ketika mengalami penyinaran neutron.”

Peneliti lain menyarankan, “Bagaimana dengan tungsten? Tungsten memiliki sifat tahan panas yang baik, dan produk sampingannya adalah osmium dan renium, jadi tidak ada radiasi!”

Lu Zhou bahkan tidak perlu berbicara sendiri. Li Changxia menggelengkan kepalanya dan berkata, “Ini adalah kesalahpahaman umum. Tungsten memiliki sifat tahan panas yang baik, tetapi tidak cukup lunak. Thermal stress akan menyebabkan retak pada permukaan material… Ketika saya melakukan pertukaran akademik dalam percobaan tokamak DIII-D, ada proyek penelitian khusus mengenai masalah ini. Singkatnya, tungsten tidak akan bekerja.”

Laboratorium menjadi sunyi lagi.

Lu Zhou, yang selama ini menatap data di layar komputer, tiba-tiba bertanya, “Jika kita tidak bisa menahan berkas neutron di dalam stellarator, mengapa kita tidak membiarkannya lewat?”

“Melewati?” Sheng Xianfu berhenti sejenak dan tersenyum sambil menggelengkan kepalanya. Dia berkata, “Jika kita membiarkannya lewat, bagaimana kita bisa mendaur ulang neutron yang dihasilkan oleh reaksi?”

Daur ulang neutron deuterium-tritium yang dihasilkan dalam reaksi fusi adalah bagian penting dari teknologi fusi nuklir. Lagi pula, harga tritium adalah puluhan ribu harga deuterium. Itu dijual per gram, seharga US$30.000 per gram 1 .

Jika mereka tidak dapat mengambil neutron yang dihasilkan oleh reaksi, mereka tidak hanya akan kehilangan sejumlah besar energi, tetapi reaktor juga akan “mati” karena hilangnya tritium.

Dalam skenario yang ideal, baik tritium dan neutron harus dapat dipertahankan sebagai produk antara. Limbah akhir seharusnya hanya helium dan panas.

Oleh karena itu, mereka tidak boleh membiarkan neutron lewat begitu saja, mereka harus mempertahankannya bagaimanapun caranya.

Lu Zhou mendengar ucapan Sheng Xianfu dan tersenyum.

“Membiarkan mereka lewat bukan berarti melepaskan mereka. Secara teori, apa pun desain untuk bahan dinding pertama, kita tidak dapat menghindari kerusakan berkas neutron pada ikatan logam. Juga, sifat perbaikan logam buruk, belum lagi masalah metamorfosis.

“Oleh karena itu, mengapa tidak membuat bahan dinding pertama menjadi sesuatu yang memungkinkan neutron melewatinya dan memiliki kemampuan penyembuhan diri yang kuat. Kemudian kita dapat menggunakan lithium-3 cair untuk memulihkan neutron di belakang material dinding pertama. Sedangkan untuk sisi di luar litium cair, kita dapat meletakkan lapisan logam berilium untuk memantulkan neutron yang tidak bereaksi yang menembus lapisan litium cair.”

Desainnya setara dengan mengapit lithium cair antara dinding pertama dan berilium.

Sheng Xianfu menundukkan kepalanya dan merenungkannya sebentar. Dia berpikir bahwa metode ini tampaknya layak, tetapi dia juga merasa ada masalah.

Dia berpikir sejenak dan menemukan dua masalah yang paling jelas.

“Tetapi di mana kita dapat menemukan bahan yang memungkinkan neutron melewatinya dan memiliki kemampuan memperbaiki diri yang hebat? Bahkan setelah menggunakan lithium sebagai bahan dinding pertama, kami masih tidak dapat menyelesaikan masalah kerusakan radiasi. Juga, seperti yang baru saja Anda katakan, setelah kami memulihkan tritium, bagaimana kami membawa tritium kembali ke dalam reaktor?”

Ketika Lu Zhou mendengar dua pertanyaan ini, dia tersenyum dan berkata, “Masalah kedua mudah dipecahkan. Di bawah suhu litium cair, tritium dan helium berada dalam bentuk gasnya. Mereka tidak cocok satu sama lain.

“Kita hanya perlu menerapkan gaya ke atas yang lemah ke neutron di dalam lithium cair dan mengangkut neutron ke bagian atas reaktor.

“Kalau begitu kita hanya perlu mendaur ulang gas yang keluar dari reaktor.”

Tritium yang dihasilkan dan gas buang helium kemudian akan disuntikkan ke dalam ruang reaksi untuk ionisasi. Sedangkan untuk mengeluarkan helium dari reaktor, itu adalah tugas divertor.

Untuk memilih divertor berpendingin air, divertor tembaga tungsten, atau divertor lainnya, pilihan itu akan tergantung pada kebutuhan spesifik mereka. Meskipun bagian ini sangat penting, itu bukan sesuatu yang tidak bisa mereka selesaikan.

Lu Zhou berhenti sejenak dan berkata, “Untuk pertanyaan pertama Anda, logam itu tidak dapat ditemukan dalam paduan. Jadi bagaimana kalau kita membuang seluruh lapisan logamnya?”

Semua orang di laboratorium, termasuk Li Changxia dan Sheng Xianfu, membeku.

Menyingkirkan lapisan logam?

Ini…

Apakah keterlaluan, kan?

“Kami tidak menggunakan logam?” Profesor Li Changxia memandang Lu Zhou dengan ekspresi heran. Dia berkata, “Lalu apa yang akan kita gunakan?”

Keramik?

Meskipun lembaga penelitian lain telah mencoba menggunakan keramik dan menghasilkan hasil yang layak, faktor pembunuhannya adalah konduktivitas termal yang buruk dari keramik.

Jika mereka tidak bisa menghilangkan panas dari reaktor, mereka akan berakhir dengan masalah lain.

“Kami akan menggunakan karbon.” Lu Zhou berhenti sejenak dan berkata dengan percaya diri, “Atau lebih tepatnya, komposit serat karbon!”

Lu Zhou tidak tiba-tiba menemukan ide kreatif ini. Dia telah memikirkan hal ini sejak lama, bahkan ketika dia masih bekerja dengan Profesor Keriber di lembaga penelitian 7-X Wendelstein.

Inti karbon relatif stabil. Itu tidak bereaksi dengan neutron dengan mudah. Selain itu, dapat bertindak sebagai penyangga berkas neutron, sehingga ketika berkas neutron bersentuhan dengan helium cair, dapat mencegah berkas neutron langsung rusak.

Energi yang direduksi oleh lapisan serat karbon akan dilepaskan dalam bentuk energi panas. Karena sifat konduktivitas termal bintangnya, energi panas yang dihasilkan di dalam reaktor dapat dengan mudah dialihkan.

Itu juga memiliki sifat tahan panas yang baik.

Ketika tidak terkena udara dan oksidan, serat karbon dapat menahan suhu di atas 3.000 derajat. Ini sebanding dengan titik leleh tungsten, yang memenuhi persyaratan untuk bahan dinding pertama!

Lu Zhou memandang orang-orang di laboratorium dan berkata, “Lepaskan lapisan logam dinding pertama sepenuhnya. Menggunakan serat karbon sebagai bahan struktural utama. Kemudian isi helium cair di lapisan tengah dan gunakan berilium di lapisan luar untuk memantulkan neutron. Lapisan pelindung harus berupa campuran parafin dan karbon karbida air, yang dilapisi dengan semen tingkat nuklir. Jika semua ini berhasil, kami akan menyelesaikan masalah retensi tritium!”

Adapun pilihan bahan komposit serat karbon dan komponen perbaikan sendiri, proyek penelitian itu akan dilakukan oleh divisi penelitian bahan Institut Jinling untuk Studi Lanjutan.

Meskipun masalahnya parah, Lu Zhou merasa bahwa dia akan dapat menyelesaikannya!

Profesor Li Changxia tidak bisa menahan diri untuk tidak berkata, “Ini juga …”

Apa yang ingin dia katakan adalah bahwa ini terlalu keterlaluan.

Namun, sebelum dia bisa menyelesaikannya, Sheng Xianfu memotongnya.

“Tidak, mungkin… ini bisa berhasil!”

Sheng Xianfu menggosok dagunya dengan jarinya saat matanya mulai menyala.

“Saya telah membaca literatur yang relevan tentang penggantian tungsten dan struktur baja dengan serat karbon. Komunitas akademik internasional optimis tentang rute teknis ini, seperti halnya nanoceramics!

“Namun, menggunakan komposit serat karbon untuk sepenuhnya menggantikan logam sebagai badan utama reaktor dan untuk memungkinkan sinar neutron bereaksi dengan litium cair di luar dinding pertama sebelum memulihkan tritium dalam litium cair… Ini adalah pertama kalinya saya mendengar tentang sesuatu seperti ini.”

Kesulitan yang terlibat dalam hal seperti ini sangat tinggi. Mereka harus menghadapi masalah komposit serat karbon. Misalnya masalah suhu. Bahan komposit serat karbon memiliki suhu operasi sekitar 3.000 derajat, sedangkan titik didih logam lithium hanya pada 1.340 derajat.

Jika mereka tidak dapat mentransfer panas tepat waktu, litium cair dapat berisiko menguap, yang dapat menyebabkannya tercampur dengan reaksi tritium. Ini bisa meledakkan seluruh reaktor…

Ada juga masalah perubahan volume di mana cairan lithium akan menjadi padat setelah mesin dimatikan…

Namun, seperti yang dikatakan Lu Zhou, ide ini mungkin bisa dilakukan.

Itu setidaknya patut dicoba!