100 JUTA DERAJAT UNTUK ELEKTRON DI SEBUAH MESIN FUSI RINGKAS

Dalam reaktor fusi masa depan yang “menyala” dengan sendirinya, partikel alfa yang dihasilkan fusi akan menyerahkan sebagian besar energinya kepada elektron plasma melalui tumbukan. Seberapa panas elektron-elektron itu, dan seberapa cepat panasnya bocor, akan sangat menentukan seberapa baik reaktor bekerja.

Salah satu cara memanaskan elektron secara langsung adalah dengan gelombang mikro: pemanasan resonansi siklotron elektron, atau ECRH. Cara ini diperkirakan akan semakin penting dalam perangkat fusi ringkas di masa depan. Namun eksperimen pada torus sferis — perangkat yang sangat ringkas yang mengurung plasma dalam medan magnet — sebagian besar dipanaskan dengan berkas partikel netral cepat, dan dipelajari dengan ion panas. Plasma yang elektron panasnya dipanaskan hampir hanya oleh gelombang mikro, tulis para penulis, masih sebagian besar belum dijelajahi.

Tembakan 18325

Guang Yang, Yuejiang Shi, dan tim EXL-50U, sebuah torus sferis yang dioperasikan perusahaan ENN Fusion di Beijing, melaporkan satu lucutan semacam itu. Selama tembakan 18325, plasma mengalirkan sekitar 500 kiloampere dan hanya dipanaskan oleh gelombang mikro 50 gigahertz, dari dua sistem yang digunakan bergantian: peluncur pertama sekitar 230 kilowatt hingga 0,5 detik, lalu peluncur kedua sekitar 200 kilowatt.

• Selama peluncur pertama menyala, elektron di inti tetap sekitar 2 keV.
• Setelah peralihan, suhunya naik dengan cepat. Pada 0,60 detik, sebuah diagnostik laser (hamburan Thomson) mengukur sekitar 10 keV di pusat. Karena batang galatnya besar, tim memegang 8,6 keV — 100 juta kelvin — sebagai batas bawah yang hati-hati.
• Fase panas berlangsung sekitar 150 milidetik, pada kerapatan inti yang sangat rendah, sekitar 0,4 × 10¹⁹ partikel per meter kubik, sebelum runtuh ketika arus diturunkan dan kerapatan naik.

Tembakan 18325 pada EXL-50U: suhu elektron inti (panel a6) memuncak sekitar 0,6 detik setelah beralih ke sistem gelombang mikro kedua; panel B menunjukkan profil suhu yang memuncak tajam. — Gambar 1, Yang et al. (2026), arXiv:2610.14684.

Karena daya yang disuntikkan hampir tidak berubah saat peralihan, para penulis mengaitkan lonjakan itu dengan perubahan lokasi tempat peluncur kedua menyimpan energinya — di luar sumbu, menurut model penelusuran berkas (ray tracing) mereka. Mekanisme pastinya, dan apakah perbedaan polarisasi kedua gelombang merupakan penyebab yang menentukan, masih terbuka.

Elektron panas, ion dingin

Profil suhunya memuncak tajam: turun menjadi sekitar 1 keV di tengah jalan menuju tepi, sementara kerapatannya tetap hampir datar. Panasnya terkumpul dekat sumbu.

Ion tidak diukur selama jendela panas. Pada hari yang sama, sebuah spektrometer sinar-X menemukan ion inti berkumpul di sekitar 0,5 keV, dan pada tembakan-tembakan di dekatnya rasio suhu elektron terhadap ion meningkat seiring turunnya kerapatan. Dengan kata lain, pada kerapatan rendah, elektron dan ion dalam plasma ini sangat terpisah: 100 juta derajat itu hanya milik elektron.

Tim juga memodelkan bagaimana panas lolos. Panas elektron bocor 100 hingga 10.000 kali lebih cepat daripada prediksi teori tumbukan yang paling sederhana — yang oleh fisikawan disebut transpor anomali — tetapi lebih sedikit di dekat sumbu. Simulasi menunjuk pada dua jenis ketidakstabilan skala kecil, satu di inti dan satu di tengah jari-jari; para penulis menekankan bahwa ini bukan prediksi kuantitatif kehilangan panas.

Yang perlu diingat

Suhu pusat itu disertai catatan yang dijabarkan para penulis. Pengukurannya penuh derau pada kerapatan serendah itu; pengukuran ini mengasumsikan elektron mengikuti distribusi termal normal, dan kemungkinan elektron cepat “non-termal” yang dihasilkan gelombang mikro tidak terurai. Tingkat pengotor dalam plasma diasumsikan, tidak diukur.

Ada juga konflik kepentingan yang perlu dicatat. Para penulis berafiliasi dengan ENN Fusion, perusahaan swasta yang mengoperasikan EXL-50U, dan penelitian ini didanai oleh sebuah perusahaan ENN. Mereka menyatakan tidak ada konflik dan bahwa penyandang dana tidak berperan dalam studi ini. Meski begitu, ini adalah sebuah perusahaan yang melaporkan tonggak kinerja mesinnya sendiri, dalam pracetak pendek yang belum melalui telaah sejawat.