PROSPEK REAKSI FUSI NUKLIR ENERGI RENDAH DI INDONESIA Seminar Energi Fusi, 1 Desember 2016 Universitas Kristen Indonesia Oleh: Ir. Victor Christianto, DDiv. Email:
[email protected] Founder & CEO, ketindo.com
TIPE ENERGI NUKLIR
Rata-rata fisikawan dan ilmuwan membagi energi nuklir menjadi 2
• Fisi • Fusi
2
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
FISI
Fisi diasosiasikan sebagai sumber energi yang tidak bersih karena berpotensi menyebabkan bencana lingkungan akibat radiasi nuklir (seperti yang terjadi di Fukushima, 2011) Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
FUSI
Fusi diasosiasikan dengan energi nuklir bersih dan berbahan baku yang nyaris tidak terbatas, yakni hidrogen atau deuterium. Deuterium bisa diperoleh dari air laut. Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
KENDALA FUSI (1) Sangat sulit mencapai break-even Sifat nonlinearitas dari plasma, sulit dikontrol dengan toroidal magnetic chamber Biaya eksperimen yang sangat mahal
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
KENDALA FUSI (2) Biaya pembangunan reaktor ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) di Perancis menelan biaya hingga USD 14 milyar*, artinya sangat kecil kemungkinan teknologi fusi dapat diterapkan di negara-negara berkembang, termasuk Indonesia. *https://en.wikipedia.org/wiki/ITER Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
MESIN ITER
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
ALTERNATIF LAIN?
Dari sudut pandang inovasi fisika:
• fisi adalah temuan tahun 1920-an • fusi adalah temuan tahun 1950-an, • reaktor fusi di atas meja (table-top) pada tahun 1980-an ..... meski masih kontroversial Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
TIMELINE FUSI NUKLIR (1)
1920an – Arthur Eddington berpendapat bahwa banyak energi dilepaskan dari penyatuan inti atom kecil, dan ia menduga inilah yang merupakan sumber energi pada bintang-bintang.
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
TIMELINE FUSI NUKLIR (2)
• 1930an – Hans Bethe menunjukkan bagaimana fusi memberi energi pada bintang-bintang.
• 1940an – Cousins & Ware menciptakan plasma kiloampere pertama di Imperial College, London.
• 1950an – Tokamak diusulkan oleh Andrei Sakharov dan Igor Tamm. Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
TIMELINE FUSI NUKLIR (3) • 1960an – demonstrasi Farnsworth-Hirsch Fusor. 1967 Hans Bethe memperoleh Hadiah Nobel. • 1970an – Rancangan JET (the Joint European Torus) dimulai • 1980an – konstruksi Tora Supra di Cadarache, Perancis. • 23 Maret 1989, Stanley Pons & Martin Fleischmann, ahli elektrokimia dari Utah, mengumumkan bahwa mereka telah berhasil mencapai fusi dingin • 1990an – eksperimen fusi Tokamak dimulai di Culham
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
TIMELINE FUSI DINGIN (1) A. Sebelum 1989
• 1926: F. Paneth & K. Peters melaporkan transformasi hidrogen menjadi helium dalam paladium
• 1927: J. Tandberg mengatakan bahwa dia telah memfusikan hidrogen menjadi helium dalam suatu sel elektrolitik dengan elektrode paladium
• 1984: Fleischmann & Pons dari Universitas Utah memulai eksperimen dengan sel elektrolitik
• 1987: Steven Jones dari Universitas Brigham Young menerbitkan artikel berjudul Cold Nuclear Fusion di Scientific American Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
TIMELINE FUSI DINGIN (2) B. 1989
• 23 Februari : Fleischmann & Pons mengunjungi • • • •
Universitas Brigham Young 6 Maret: Universitas Utah dan Universitas Brigham Young bertemu dan sepakat akan mengirimkan paper bersama-sama pada 24 Maret 11 Maret: Fleischmann & Pons mengirimkan Preliminary Note ke J. Electroanalytical Chemistry 23 Maret: Fleischmann & Pons mengumumkan produksi panas dalam press rilis di Utah University 4 gambar berikut dikutip dari paper Krivit dan Marwan di J. Environmental Monitoring (2009)
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
FLEISCHMANN & PONS
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
14
CALORI METER
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
HASIL EKSPERIMEN
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
16
TIMELINE FUSI DINGIN (3) • 23 Maret: Jones mengirimkan papernya ke Nature. • 10 April: Universitas Texas A&M dan Georgia Institute of Technology melaporkan panas dan produksi neutron • 12 April – Americal Chemical Society mengadakan sesi tentang fusi dingin di mana Pons menerima standing ovation • 18 April – Francesco Scaramuzzi mendeteksi neutron burst dari dry cell dalam lab ENEA di Frascati, Itali Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
TIMELINE FUSI DINGIN (4) • 23-25 Mei: Workshop on Cold Fusion Phenomena, di Santa Fe, New Mexico, yang diorganisir oleh Los Alamos National Laboratory
• 6 Juli: Nature menerbitkan artikel yang kritis terhadap fusi dingin
• 18 Oktober: Julian Schwinger (pemenang Nobel fisika) mundur sebagai anggota American Physical Society, sebagai protes terhadap praktek peerreview terhadap fusi dingin • 26 November: Energy Research Advisory Board dari DOE menerbitkan laporan final Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
REAKTOR FUSI DINGIN
Meskipun belum ada desain skala komersial untuk fusi di atas meja, namun riset ke arah itu terus berkembang dan kian pesat dewasa ini, terutama dengan ditemukannya reaktor katalis E-Cat oleh Andrea Rossi. (www.e-catworld.com)
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
PERTANYAAN: Bagaimana menjelaskan fenomena reaksi nuklir energi rendah (LENR) tersebut dalam konteks ilmu fisika standar? Jika dihitung dengan tunneling rate seperti dalam fusi panas (hot fusion) maka peluang proton menembus dinding Coulomb lebih kecil dari 10-33, artinya nyaris mustahil Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
MUSTAHIL???
• • •
Itu sebabnya para fisikawan fusi panas menyatakan bahwa fusi dingin adalah HOAX Namun, bukankah juga tidak masuk akal untuk menerapkan teori fusi panas kepada konteks fusi dingin? Kesimpulan: perlu cek lagi teori dasar.
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
SEPUTAR PERISTILAHAN • Istilah fusi dingin dianggap kurang tepat bagi banyak fisikawan.
• Istilah lain yang kerap digunakan: - reaksi nuklir energi rendah (low energy nuclear reaction)
- reaksi nuklir yang dibantu kimia (chemically-aided nuclear reaction)
- ilmu nuklir benda mampat (condensed matter nuclear science) Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
COULOMB BARRIER Ada setidaknya 4 kemungkinan untuk memungkinkan fusi: a. Coulomb barrier tunneling: Gamow factor b. Coulomb barrier reversal c. Coulomb barrier suppression d. Coulomb barrier transparency Di sini kita akan batasi pada kemungkinan c dan d. Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
COULOMB BARRIER SUPPRESSION
• Kami mendekati kemungkinan ketiga (suppression) dari sudut pandang Teori Elektromagnetika Klasik.
• Dapat ditunjukkan bahwa potensial Coulomb sebenarnya bersifat anisotropik, dan hal ini memungkinkan munculnya potensial yang berbeda pada radius yang sangat kecil, dan hal ini mendekati potensial LennardJones seperti yang dikenal pada teori klasik (interaksi van der Waals). Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
POINT PENTING TAMBAHAN • Selanjutnya, kami meninjau teori bunyi vorteks yang
•
•
diterapkan kepada persamaan Maxwell fluid, dengan hipotesis bahwa aplikasi gelombang vorteks juga mungkin dapat mempengaruhi interaksi pada skala interatomik. Kami juga mendiskusikan gaya ponderomotif nonlinier yang juga dapat menyebabkan efek atraktif terhadap inti atom. Lundin & Lidgren menggunakan gagasan ini untuk menjelaskan LENR (2015). Akhirnya, kami meninjau konsep fisika submikroskopik dan kemungkinannya untuk menjelaskan reaksi nuklir energi rendah. Teori ini dikembangkan oleh rekan penulis dari Ukraina, yaitu Dr. V. Krasnoholovets.
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
COULOMB BARRIER TRANSPARENCY
• Mengenai reaksi nuklir dengan mempertimbangkan Coulomb barrier transparency, lihat misalnya Kim, Zubarev & Rabinowitsch • Mereka menyimpulkan bahwa transparensi dinding Coulomb dapat meningkatkan peluang reaksi secara signifikan pada suhu rendah. • Mereka memperoleh koefisien tunneling melalui mekanisme RBT (Reaction Barrier Transparency), yang dapat diterapkan untuk fusi dingin, sbb:
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
KESIMPULAN • Reaksi Nuklir Energi Rendah harus diakui memang sulit direplikasi, namun demikian hendaknya tidak buru-buru melabelinya sebagai hoax.
• Untuk itu Reaksi Nuklir Energi Rendah perlu didekati dengan memodifikasi teori-teori nuklir standar.
• Energi nuklir tetap dibutuhkan dan perlu dikembangkan sebagai alternatif energi terbarukan, dengan catatan bisa dijamin keamanan dan kebersihannya.
• Dalam menerapkan energi nuklir sebaiknya perlu berhati-hati agar Indonesia tidak sekedar menjadi ‘keranjang sampah’ bagi teknologi yang sudah usang dari negara maju.
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
HARAPAN DAN PESAN Harapan kami adalah agar para fisikawan, insinyur elektro, serta khususnya kalangan ilmuwan nuklir di Indonesia mau membuka cakrawala pemikiran untuk mempertimbangkan reaksi nuklir energi rendah (LENR) dan potensinya untuk menjawab tantangan/persoalan energi di masa depan bagi negara-negara berkembang seperti Indonesia. Pesan: jangan ragu mempertanyakan teori-teori klasik. Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
PENUTUP
Document history: versi 1.0: 24 November 2016, pk. 21:27
Ir. Victor Christianto, DDiv. Founder & CEO, www.Ketindo.com Email:
[email protected] Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
REFERENSI • • •
• • •
http://en.m.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_nuclear_fusion
http://wikibin.org/articles/timeline-of-cold-fusion.html Yeong Kim, Zubarev & Rabinowitch, Reaction Barrier Transparency for Cold Fusion with Deuterium and Hydrogen, http://lenrcanr.org/acrobat/KimYEreactionbaa.pdf
S.B. Krivit & Jan Marwan. A new look at low energy nuclear research. J. Environmental Monitoring (The Royal Society of Chemistry), 2009, 11, 17311746. URL: http://www.rsc.org/jem Margaretha Engstrom & Sten Bergmann. Low energy nuclear reactions: A status overview summary of a controversial phenomenon. Elforsk Rapport 13:901, November 2013 V. Christianto, Y. Umniyati, V. Krasnoholovets (2016). On Plausible Role of Classical Electromagnetic Theory and Submicroscopic Physics to understand and enhance Low Energy Nuclear Reaction (LENR): A Preliminary Review. Submitted to Foundations of Physics, 22 November 2016.
Seminar Energi Fusi, UKI - Desember 2016
