Dampak pengumuman terhadap ITER dan nuklir

Dokumen tanpa nama

Efek pengumuman

10 Mei 2012

Sejak saya mulai menggali kasus ITER dan tokamak, muncul semakin banyak efek pengumuman. Kata "gangguan" muncul di Wikipedia. Saat kunjungan ke Cadarache, masyarakat tidak lagi cukup hanya memandang model mini yang ditampilkan dan mendengarkan tanpa suara kata-kata dari pemandu yang menawan. Orang-orang mulai mengajukan pertanyaan.

Belakangan ini muncul sebuah artikel baru yang mendukung proyek ITER di berbagai situs. Saya dipenuhi pesan-pesan tentang hal ini, dan saya memutuskan untuk merespons di situs saya. Sekali lagi, ini benar-benar omong kosong. Itulah kesan saya, yang diperkuat oleh telepon ke para ahli plasma panas yang harus diam, karena masih dalam masa kerja.

Dalam sekitar sepuluh hari lagi saya akan memberikan ceramah di wilayah tersebut tentang ITER dan nuklir secara umum, jika saya punya waktu untuk melakukannya. Ada video panjang (satu jam lima puluh menit) di situs Enquête et Débat yang saya sarankan Anda tonton, di mana saya menyampaikan kritik yang dilontarkan Glenn Wurden pada September 2011 (yang sempat saya bicarakan lewat telepon beberapa bulan lalu), dalam sebuah seminar tentang tokamak masa depan di Princeton pada September 2011. Dalam video ini saya menjelaskan slide-slide-nya, yang disampaikan dalam bahasa Inggris, lalu langsung diterjemahkan ke bahasa Prancis. Ini ada di bagian "best off" situs Enquête et Débat (kotak di kanan atas, berwarna hijau).

Namun satu jam lima puluh menit itu terlalu panjang. Seharusnya dibagi menjadi beberapa bagian. Saat itu saya merekam semuanya tanpa editing. Seharusnya ada tautan permanen di situs Sortir du Nucléaire, yang hanya fokus pada acara-acara terkini. Saya sudah menyarankan kepada Philippe Brousse, presiden kumpulan ini yang menghimpun 900 organisasi, untuk menempatkan ikon di halaman utama yang mengarah ke artikel-artikel mendalam tentang aspek ilmiah dan teknis nuklir. Dia tidak pernah membalas. Mereka hanyalah penyelenggara acara-acara spontan.

Ceramah yang akan saya berikan akan direkam dalam bentuk video dan segera disiarkan secara daring. Orang-orang yang merekam gambar dan suara akan mengatur penyisipan gambar-gambar yang saya berikan. Itulah yang memakan waktu. Harus juga menyesuaikan gambar-gambar tersebut tepat pada waktunya dan dalam durasi yang sesuai.

Saat ini saya sedang menyiapkan kumpulan model mini berdasarkan torus kecil dari polistiren dengan diameter 30 cm, yang saya beli kemarin di Aix. Saya akan mencoba yang pertama: menjelaskan prinsip kerja tokamak, sehingga juga ITER, yang sama sekali tidak diketahui oleh masyarakat. Harus diakui, pilihan istilah "medan magnet poloidal" tidak membantu menjelaskan hal-hal ini dengan jelas.

Saya akan berusaha memasukkan sebanyak mungkin dalam waktu 45 menit, waktu maksimal perhatian yang bisa diberikan penonton.

Penyelenggara mencoba memberikan kesan debat pada acara ini. Michel Claessens, penanggung jawab komunikasi di ITER, awalnya menerima. Namun, setelah tahu akan berhadapan dengan saya, dia menarik diri, mengatakan tidak ingin berdebat dengan seseorang yang "terlalu negatif" (...).

Penghindaran serupa terjadi di kalangan ilmuwan dari Institut de Recherche sur la Fusion Magnétique di Cadarache, yang berada di dalam kawasan tertutup, benteng fusi di Prancis. Michel Chatelier, Gabriel Marbach, mantan direktur, Alain Bécoulet, spesialis ITER, Philippe Gendrih, direktur penelitian di institut ini, "Pakar Fusi di CNRS".

Kami akan menempatkan kursi kosong dengan nama-nama mereka dan merekamnya.

Semua ini melelahkan dan saya merasa lelah. Usia 75 tahun, tetap terasa berat.

Baiklah, mari kita bahas efek pengumuman ini. Kita harus membahas satu per satu, dan menolak semua ini di halaman ini.

Organisasi ITER memiliki sumber daya, uang, dan kemampuan untuk menyebarkan informasi, yang sebelumnya membuat publik dan pengguna internet tidak punya cara untuk menanggapi. Kali ini, yang dibahas adalah pernyataan terbaru tentang "batas Greenwald". Saya akan menampilkan dulu pernyataan tersebut, lalu menjelaskan:

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69903.htm

Sumber:

Ilmu Fisika dan Nanoteknologi Langkah lebih jauh menuju penguasaan fusi nuklir?

Dua fisikawan di Amerika Serikat baru-baru ini menemukan penjelasan kemungkinan atas salah satu masalah utama yang menghambat pengembangan fusi nuklir. Mereka mengusulkan solusi yang, jika terbukti secara eksperimen, seharusnya memungkinkan peningkatan signifikan kinerja di dalam tokamak. Ini adalah sesuatu yang bisa mendorong harapan kita untuk menguasai teknologi baru ini agar bisa digunakan secara industri untuk menghasilkan listrik.

Memang, saat masa depan energi planet ini menjadi perhatian utama, fusi nuklir merupakan sumber energi ideal karena melimpah dan minim polusi. Namun, kondisi ketat yang diperlukan untuk fusi sangat sulit diimplementasikan, sehingga teknologi ini masih dalam tahap penelitian dan eksperimen saat ini. Tujuan menciptakan pembangkit listrik fusi yang mengubah panas dari reaksi fusi menjadi listrik masih sangat jauh dari tercapai. Komunitas ilmiah nasional dan internasional telah meluncurkan proyek-proyek besar sejalan dengan tantangan besar ini. Besarnya investasi membuat sebagian masyarakat bingung. Pengembangan fusi nuklir saat ini menjadi bahan perdebatan tentang relevansi mengalokasikan dana sebesar ini untuk hasil yang belum pasti. Dalam konteks ini, harapan sangat tinggi dan mendesak.

Oleh karena itu, dengan antusiasme tinggi, Luis Delgado-Aparicio dan David Gates, keduanya fisikawan di Princeton Plasma Physics Laboratory dari Departemen Energi Amerika Serikat, baru-baru ini mengumumkan penemuan mereka.

Mereka tertarik pada ketidakstabilan yang bisa muncul dalam plasma pada konfigurasi tokamak, yang merupakan masalah utama yang menghambat perkembangannya.

Munculnya ketidakstabilan tiga dimensi yang disebut "gangguan" dianggap tak terhindarkan, bahkan dalam kondisi normal pengendalian.

Ini mengacu pada kehilangan tiba-tiba dan sangat cepat dari pengendalian plasma, dan dapat merusak peralatan secara signifikan. Selain itu, risiko kerusakan semakin tinggi seiring dengan meningkatnya daya tokamak. Dengan demikian, prototipe tokamak berdaya ITER yang sedang dibangun di Cadarache bisa mengalami kerusakan parah pada seluruh instalasinya.

Salah satu penyebab utama gangguan ini adalah peningkatan kerapatan plasma melampaui nilai kritis tertentu yang disebut "batas Greenwald". Batas ini tampaknya universal dan asal-usulnya hingga kini tetap misterius.

Agar fusi terjadi dalam plasma, plasma harus cukup padat dan panas agar inti ringan yang terkandung dalam plasma bisa mendekat dan bergabung menjadi inti yang lebih berat. Proses penggabungan ini disertai pelepasan energi besar dalam bentuk panas, yang ingin kita gunakan untuk menghasilkan listrik. Reaksi fusi ini bahkan terjadi secara alami di matahari dan sebagian besar bintang. Secara umum, semakin banyak energi yang dimasukkan ke dalam plasma, semakin besar harapan kita untuk meningkatkan kerapatannya, dan dengan demikian memperkuat reaksi fusi. Namun, batas Greenwald bertentangan dengan intuisi ini. Selain itu, karena tingkat reaksi nuklir sebanding dengan kuadrat kerapatan plasma, batas ini membatasi kinerja tokamak dengan ukuran tertentu. Oleh karena itu, ilmuwan telah berusaha menjelaskan asal-usulnya selama beberapa dekade.

Studi mendalam oleh L. Delgado dan D. Gates menyoroti masalah ini. Mereka mengusulkan penjelasan baru yang berbeda dari yang diajukan Greenwald, fisikawan MIT yang merumuskan persamaan yang menggambarkan batas ini (dan bernama sesuai namanya). Catatan saya: Greenwald tidak merumuskan persamaannya berdasarkan dasar teoretis. Ini yang disebut CEA dalam teks yang dipublikasikan di situs mereka, yang ditujukan untuk merusak reputasi saya (dan saya tidak bisa meminta hak jawab): sebuah "hukum insinyur", artinya rumus empiris murni yang diperoleh dari pengamatan. Anda bisa menemukan rumus indah ini dengan mencari "Greenwald limit" di Wikipedia:

Terlihat bahwa menurut hukum ini, tidak mungkin melebihi nilai kerapatan tertentu dalam tokamak, yang sebanding dengan "arus plasma", arus yang mengalir dalam plasma (1,5 juta ampere di Tore Supra, 15 di ITER) dan berbanding terbalik dengan kuadrat nilai "jari-jari kecil" dari ruang toroidal. Studi ini dimulai oleh Greenwald pada tahun 1980 secara empiris murni.

Kembali ke pengumuman yang menjadi fokus kotak ini:

Menurut Greenwald, ketidakstabilan berasal dari radiasi berlebihan dari plasma di tepi yang menurunkan suhunya, sehingga meningkatkan resistivitasnya. Arus yang mengalir dalam plasma kemudian berpindah dari tepi ke pusat, sehingga kerapatan arus di pusat mencapai ambang batas (disebut Kruskal-Shafranov (KS), sebanding dengan medan toroidal) yang menyebabkan ketidakstabilan magnetohidrodinamika (MHD): plasma berputar dan menyentuh dinding tokamak, di mana ia mendingin. Arus plasma kemudian dipaksa masuk ke dinding, menyebabkan kerusakan.

Namun, awal dan akhir dari proses ini tidak jelas.

Pendekatan yang diajukan oleh L. Delgado dan D. Gates berfokus pada "pulau-pulau magnetik" yang terbentuk saat batas tercapai. Mereka menunjukkan melalui persamaan bahwa pulau-pulau ini adalah penyebab runtuhnya plasma.

Hubungan antara pulau-pulau ini dan keruntuhan tidak baru, tetapi hubungan sebab-akibat belum terbukti dalam studi sebelumnya.

Inilah skenario baru yang mereka usulkan: pulau-pulau bertanggung jawab atas dua efek negatif:

Di satu sisi, mereka menumpuk kotoran dari dinding tokamak yang mendinginkan plasma, dan di sisi lain, mereka bertindak seperti perisai terhadap penambahan energi lebih lanjut ke dalam sistem. Ketika daya yang dimasukkan menjadi lebih rendah dari daya yang dilepaskan oleh pulau-pulau melalui efek Joule, keseimbangan terganggu.

Pulau-pulau berkembang hingga mencapai ukuran yang cukup besar untuk menyebabkan runtuhnya arus listrik yang membantu mengendalikan plasma. Plasma kemudian menghilang dalam beberapa milidetik.

Sekarang hanya tinggal memverifikasi hipotesis ini secara eksperimen, yang direncanakan segera di tokamak C-Mod MIT dan DIII-D General Atomics di San Diego. Berkat pandangan baru ini terhadap masalah, L. Delgado dan D. Gates memikirkan solusi potensial untuk mencapai kerapatan di atas batas Greenwald:

yaitu dengan menyuntikkan energi langsung ke pusat pulau-pulau tersebut.

Jika manipulasi ini terbukti berhasil, kondisi yang diperlukan untuk fusi (suhu tinggi dan kerapatan tinggi) akan lebih mudah diwujudkan di masa depan.

"Jika..." seperti kata-kata orang-orang Sparta. Untuk informasi lebih lanjut, hubungi:

• Situs resmi Departemen Energi Amerika Serikat: http://science.energy.gov/
• Situs resmi Princeton Plasma Physics Laboratory: http://www.pppl.gov/
• Situs resmi ITER: http://www.iter.org/
• Situs resmi Plasma Science and Fusion Center di MIT: http://www.psfc.mit.edu/research/alcator/
• Situs resmi tim "General Atomics Fusion Energy Research" di San Diego: https://fusion.gat.com/global/Home
• Artikel pedagogis D.F. Escande tentang plasma terkonfinasi magnetik: http://redirectix.bulletins-electroniques.com/9cUmA
• Dossier CEA tentang fusi magnetik: http://www-fusion-magnetique.cea.fr/
• Informasi umum tentang fusi: http://redirectix.bulletins-electroniques.com/QWoZ1
• BE No. 282: "Pengembangan fusi nuklir dengan konfinemen inersial: akademisi Amerika mendukung": http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69455.htm

Penulis:

Catherine Marais, Asisten Ilmuwan; deputy-phys.mst@consulfrance-houston.org; Temukan semua aktivitas kami di http://france-science.org.

Apa yang berikut ini diambil dari artikel yang lebih baru (komunikasi tahun 2001).

Jika Anda membaca makalah Greenwald, Anda akan melihat betapa tidaknya dasar teoretis yang mendasarinya. Ini murni empirisme. Ia mendapatkan ide tentang hukum ini secara asal-asalan, lalu mengujinya. Kurva yang mereka sajikan tampaknya sesuai dengan yang ia bayangkan. Namun, tidak ada hubungan sebab-akibat yang jelas. Ini menunjukkan kelemahan cara para teoretikus menghadapi masalah plasma panas yang terkena medan magnet.

Greenwald adalah eksperimenator yang menyelesaikan tesisnya tentang mesin ALCATOR di AS pada tahun 1980. Ia secara bertahap meningkatkan kerapatan dalam ruang dengan menyuntikkan es hidrogen. Ini menciptakan peningkatan kerapatan lokal yang cepat menyebar ke seluruh ruang. Ia menemukan nilai batas kerapatan, yang ia coba tentukan dengan nilai arus plasma yang berbeda, parameter yang bisa ia atur. Di sinilah ia melihat bahwa kerapatan kritis bergantung pada kuadrat intensitas arus tersebut, cukup akurat. Tapi itu hanya catatan eksperimen murni.

/NUCLEAIRE/ITER/ITER_fusion_non_controlee/greewald_limit_1988.pdf

Setelah itu ia menyempurnakan pekerjaannya, dan berikut ini diambil dari komunikasi tahun 2001.

Salah satu grafik yang ditunjukkan Greenwald tentang kasus gangguan.

Mengenai gangguan, ia menyajikan dalam makalahnya kurva yang menunjukkan kekerasan runtuhnya arus:

Berikut ini kesimpulan yang diberikan Greenwald:

• Ini merupakan kemajuan signifikan dalam memahami masalah yang penting dan menarik ini (...)

• Luar biasa bahwa satu hukum empiris sederhana bisa menguasai masalah yang begitu kompleks.

• Fakta bahwa hukum ini berlaku sama baiknya untuk berbagai sistem konfinemen sangat menarik.

• ........

• Namun, memahami asal-usul fenomena ini tetap menjadi tantangan.

Kita mulai melakukan eksperimen di tokamak sejak tahun 1950-an, artinya kita telah beroperasi selama beberapa dekade dengan menghadapi fenomena brutal dan destruktif yang sama sekali tidak kita pahami. Saya masih ingat telepon satu jam yang saya terima dari Philippe Gendrih, direktur penelitian di IRFM, yang menyebut batas Greenwald sebagai "unsur penting".

Jadi ini adalah penguasaan empiris atas fenomena, yang terealisasi sekitar seperempat abad lalu oleh "hukum insinyur", yang pemahamannya sejak itu tidak berkembang sedikit pun.

Perlu dicatat bahwa Gendrih menolak keras berhadapan langsung dengan saya, difilmkan (dan dengan demikian disiarkan daring).

"Hukum insinyur" yang dibuat oleh Greenwald, seperti kata orang bodoh yang menulis sepuluh halaman tentang saya di situs CEA, adalah contoh dari semua yang kita miliki untuk mengendalikan tokamak, mesin yang sama bermasalahnya dengan ITER. Anda telah membaca bahwa Greenwald berpikir gangguan berasal dari fenomena yang muncul di dekat dinding, lalu menyebar ke pusat plasma.

Mengendalikan eksperimen kecil dengan "hukum insinyur" mungkin masih bisa dimaklumi. Tapi sangat tidak bertanggung jawab untuk menjadikan alat pengendalian seperti itu sebagai dasar eksperimen fisika terbesar yang pernah dibangun di dunia.

Makalah yang disebutkan dalam halaman ini oleh L. Delgado dan D. Gates dipuji sebagai "penemuan besar" di majalah "l'Usine Nouvelle". Delgado dan Gates mengusulkan bahwa gangguan berasal dari pusat plasma, bukan dari ketidakstabilan tepi yang menyebabkan pendinginan yang menyebar ke pusat (seperti yang diusulkan Greenwald). Mereka menyebutkan "pulau-pulau" ini yang cenderung terbentuk dalam plasma dan merupakan bentuk turbulensi magnetik skala besar. Sebenarnya, kemajuan yang dibuat oleh para peneliti ini hanya menunjukkan perhatian terhadap istilah-istilah tertentu dalam persamaan.

Plasma tokamak pasti tercemar, karena atom-atom atau debu mikroskopis terlepas dari dinding. Atom-atom ini, atau agregat atom memiliki nomor atom yang tinggi (seperti tungsten yang, jika terionisasi, bisa membawa puluhan muatan listrik). Ion-ion ini menyebabkan peningkatan kehilangan radiatif melalui radiasi perlambatan. Radiasi ini meningkat sebanding dengan kuadrat muatan ion. Jadi pencemaran oleh ion yang terlepas dari dinding = pendinginan radiatif plasma. Di bawah suhu tertentu, plasma kembali menjadi konduktif.

Sebelum gangguan terjadi, resistivitas plasma sangat kecil. Di ITER, kita akan menciptakan arus 15 juta ampere menggunakan medan induksi (dengan pertumbuhan lambat medan magnet yang dibuat oleh solenoid di dekat sumbu mesin, yang ditempatkan secara vertikal), medan induksi yang lebih rendah dari satu volt per meter. Dengan demikian, resistansi plasma sekitar beberapa juta ohm. Ada dua alasan. Pertama, plasma kurang padat (tekanan pengisian setara dengan seperseratus milimeter raksa). Kedua, elektron yang bergerak dengan kecepatan tinggi memiliki probabilitas interaksi dengan ion yang sangat rendah. Padahal, efek Joule justru berasal dari tumbukan antara elektron dan ion.

Fenomena lain yang sama sekali tidak terkendali secara teoretis harus ikut campur. Debu-debu ini, tersebar di seluruh volume plasma, bisa menjadi awal dari mikroturbulensi. Apa yang kita ketahui tentang hal ini? Tidak banyak.