BATERAI PLASMA THORIUM

Energi masa depan kemungkinan berasal dari baterai plasma nuklir / generator atom skala mega watt. Teknologi itu untuk menjawab penolakan masyarakat terhadap PLTN di seluruh dunia yang belum surut hingga kini. 

Persyaratan baterai plasma nuklir adalah:

1. Harus bebas dari radiasi dan limbah radioaktif yang menbahayakan (saat ini bahaya radiasi dan ancaman kontaminasi limbah radioaktif menjadi isu utama penolakan PLTN)
2. Biaya pembangkit dari baterai plasma nuklir harus berkompetisi dengan biaya pembangkit apapun)
3. Baterai harus memproduksi cukup energi untuk berbagai penggunaan seperti: a) elektronik (HP, laptop, dll), kisaran 1-1000 Watt; b) kendaraan, kisaran 10-1.000kW; c) industri, kisaran ~ 1 MW.
4. Lama pemakaian energi baterai (berjam-jam atau berhari-hari operasi beban- penuh)
5. Teknologi baterai tersebut harus terukur (baterai memungkinkan dalam berbagai level kinerja dan ukuran)
6. Baterai tsb harus kompak dengan berbagai penggunaan (baterai tsb harus sesuai dengan atau lebih kecil dan lebih ringan dari baterai dan mesin yang digantinya)

Peluruhan inti takstabil Alpha (kiri) dan Beta (kanan)

Baterai plasma nuklir modular biasanya berupa komposisi isotop teriradiasi dan beberapa magnet. Prinsip kerja baterai nuklir adalah partikel alpha atau elektron menabrak pengubah energi zat padat hingga menghasilkan listrik seperti halnya pada sel surya terkena foton dari matahari yang disebut teknologi radioisotop alfavoltaik atau betavoltaik. Tabrakan itu akan memberikan arus AC atau DC selama 5 hingga 7 tahun dan sangat kompak tanpa pendingin, tanpa pompa, tidak ada pipa eksternal, tidak ada zat yang akan meleleh, tahan kecelakaan Fukushima, dan tahan bom. Baterai itu akan mati setelah 7 tahun dan bahan yang sama dapat didaur-ulang 7 kali, sehingga tidak perlu ada penyimpanan limbah radioaktif dalam tanah.

City Lab, Inc. (Florida, AS) adalah satu2-nya produsen baterai nuklir tritium di AS, NanoTritium, yang mampu memberikan ratusan nanoW (kecil) untuk beberapa dekade dan tahan suhu tinggi dan vibrasi.

Peneliti di Universitas Politeknik Tomsk, Rusia, telah mengembangkan baterai nuklir komersial, isotop Ni-63 (peluruhan beta 0,0669 MeV, aktivitas >10Ci/g dalam bentuk padatan khlorida, masa paruh 101 th menjadi isotop stabil Cu-63), yang dayanya tidak surut selama 50 tahun yang amat cocok untuk pemakaian di ruang angkasa dan satelit.

AVB (Alpha-Voltaic Batteries) Trust mengembangkan teknologi baterai mikro (1,5-3 V) yang dapat berfungsi selama 5 hingga 10 tahun tanpa dicas. Baterai semacam itu dapat digunakan untuk: 1) Lampu senter LED; 2) IoT (Internet of Things) tags; 3) Smart-phones; 4) komputer tablet; 5) Peralatan elektronik saku.

Solusi teknologi 1: menggunakan sumber pemancar beta isotop Ni-63 dengan memanfaatkan Daya Piezo. Deformasi kristal piezo secara mekanik akibat tensi atau tekanan menghasilkan muatan listrik yang dapat ditangkap dan digunakan. Energi kinetik yang amat kecil dapat diubah oleh kristal piezo menjadi energi listrik 1,4V DC dengan bantuan efek piezoelektrik; elemen piezo mengubah tenaga kinetik vibrasi langsung menjadi energi listrik.

Solusi teknologi 2: menggunakan sumber alpha Thorium. Thorium itu bahan yang mengkilap, bahan sedikit radioaktif. Thorium alam bukan bahan fissil (berlawanan dengan U), tidak dapat membelah untuk mempertahankan reaksi nuklir. Banyak peneliti berargumen bahwa thorium dapat menjadi kunci bahan untuk energi di masa depan yang aman, murah, dan melimpah.
 
Thorium Infinite Energy Corp. (MF Zamilov, 2015) (www.1InfiniteEnergy.com) menyatakan bahwa baterai thorium 1000 kali lebih kuat dibanding ion Li.  Secara normal, daya yang dikeluarkan baterai thorium masih kecil, karena luruhan partikel alfa (memancarkan inti He energi tinggi dengan masa paruh 1,405x10E10 tahun) terlalu lambat. Akan tetapi, perusahaan Thorium Infinite Energy Corp. mengklaim dapat mempercepat peluruhan alfa itu, sehingga daya beberapa Watt dapat ditingkatkan menjadi MegaWatt. Beberapa Investor diundang untuk menyelesaikan riset baterai thorium.

Percobaan dan pengembangan teori baterai nuklir pernah dilakukan oleh Adamenko, Salleri, & van der Merwe, (2007), Biryukov (2012), dan Widom, Srivatsava, & Larsen (2007) yang memungkinkan pembuatan baterai nuklir berdaya tinggi.

Rantai Luruh Thorium

Tembaga dan Tungsten tidak dapat digunakan karena sangat stabil dan tidak meluruh secara alami. BB yang baik adalah elemen yang tidak stabil yang mengalami peluruhan alpha dan beta secara alami tanpa memproduksi netron atau radiasi gamma. Kemudian ia harus murah dan melimpah. Thorium memenuhi persyaratan itu dengan rantai luruh seperti gambar.

Baterai Thorium
Tantangan teknlogi berikut untuk mendesain baterai thorium komersial harus dipecahkan:
 
Peluruhan alpha/beta dipercepat
Langkah pertama adalah mendemonstrasikan percepatan peluruhan thorium  sesuai permintaan.

Optimasi pulsa picu

Energi yang dihasilkan harus lebih tinggi daripada yang dikonsumsi. Perangkat keras pulsa picu harus memproduksi pulsa arus kisaran kV dalam mikrodetik. Aksi pulsa picu mirip dengan aksi busi pada mesin bakar internal, tanpa itu baterai tidak akan menghasilkan daya. Pulsa picu berupa debit tegangan tinggi yang tajam yang difokuskan pada pak/susunan BB thorium. Debit dan susunan BB perlu dioptimasi. 

Optimasi pak/susunan BB thorium
Susunan baterai akan berupa pak BB thorium. Pak itu kemungkinan akan berisi nanopartikel thorium terdistribusi dalam minyak sintetis, partikel thorium tertanam dalam kisi keramik, atau kabel atau serbuk nano thorium. Terlepas dari konfigurasi aktual,  pak BB thorium akan menjadi sasaran riset. Pak tsb kemungkinan akan dimodifikasi untuk mengakomodasi aneka teknik pembangkitan pulsa picu. Oleh karena itu, pekerjaan desain pak BB thorium harus diparalelkan dengan upaya optimasi pulsa picu.
  
Miniaturisasi
Baterai untuk peralatan elektronik dan kendaraan akan membutuhkan beberapa miniaturisasi.

Optimasi pengubah energi
Pengubah (converter) energi zat padat alphavoltaik dan betavoltaik pada prinsipnya memuaskan dan memberikan efisiensi 5-8%.  Upaya perbaikan efisiensi komponen voltaik dan/atau bahan voltaik terhadap desain baterai nuklir diperlukan, tergantung kepada efisiensi pulsa picu terhadap energi net yang diperoleh,

Risiko Teknis
Risiko teknis utama adalah kegagalan potensial untuk mengoptimasi pulsa picu guna memproduksi energi net. Risiko lainnya adalah kesulitan meminiatur perangkat keras untuk baterai HP atau laptop. Miniatur baterai nuklir yang sesuai untuk penggunaan di bidang kemaritiman dan kendaraan darat, proses industri, dan pembangkit listrik sudah cukup memadai.


Pemanfaatan Thorium di Indonesia

KD (Kang Dicky) memanfaatkan batuan Thorium sebagai sumber listrik (baterai) langsung (energi bebas) yang berguna sebagai sumber listrik pada genset tanpa bahan bakar (ciptaannya sendiri). Baterai tersebut sudah berfungsi 24 jam sehari hingga 6 bulan, dan diharapkan terus menyala hingga 3-4 tahun. Penelitian harus terus dilanjutkan guna mendapatkan daya yang lebih besar.

Ditulis oleh: Fathurrachman Fagi