makalah.energi nuklir

8/3/2019 makalah.energi nuklir

http://slidepdf.com/reader/full/makalahenergi-nuklir 1/29

Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 1

Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi

I. Daftar Isi

Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi............................................................... 1

I. Daftar Isi .......................................................................................................1

II. Pendahuluan.................................................................................................. 2

III. Sejarah Penggunaan Energi Nuklir ................................................................ 4

IV. Bahan Bakar Nuklir.......................................................................................8

Perbandingan Energi yang Dihasilkan .........................................................10

V. Reaktor Nuklir.............................................................................................11

VI. Limbah Nuklir.............................................................................................15

VII. Pengembangan Lebih Lanjut...................................................................18

Reaktor Fusi Nuklir .....................................................................................18

Reaktor berukuran kecil...............................................................................22

Fusi dingin .................................................................................................. 22

VIII. Senjata Nuklir.........................................................................................23

Bom-A ........................................................................................................24

Bom-H ........................................................................................................25

IX. Kesimpulan ................................................................................................. 26

X. Daftar Pustaka .............................................................................................27




II. Pendahuluan

Seiring dengan perkembangan dunia dimana populasi semakin bertambah,

perkembangan teknologi yang semakin pesat dan naiknya gaya hidup di negara-

negara maju, maka dibutuhkan banyaknya sumber energi listrik.. Sumber energi di

dunia yang tersedia saat ini meliputi energi batu bara, nuklir, bensin, angin,

matahari, hidrogen dan biomassa. Dari masing-masing jenis energi di atas

mempunyai kelebihan dan kelemahan masing-masing.24

Batu bara

Kelebihan: Tidak mahal bahan bakarnya, mudah untuk didapat

Kelemahan: Dibutuhkan kontrol untuk pokusi udara dari pembakaran batu

bara tersebut, Berkontribusi terjadinya hujan asam dan pemanasan global

Nuklir

Kelebihan :Bahan bakarnya tidak mahal, Mudah untuk dipindahkan (dengan

sistem keamanan yang ketat), Energinya sangat tinggi, dan Tidak mempunyai efek

rumah kaca dan hujan asam

Kelemahan: Butuh biaya yang besar untuk sistem penyimpanannya

disebabkan dari bahaya radiasi energi nuklir itu sendiri, Masalah kepemilikan

energi nuklir disebabkan karena bahayanya nuklir sebagai senjata pemusnah

massal dan Produk buangannya yang sangat radioaktif

Bensin

Kelebihan : Sangat mudah untuk didistribusikan, mudah untuk didapatkan,

energinya tinggi

Kelemahan : Untuk sekarang, sumber bahan bakunya sudah tinggal sedikit.

Berkontribusi terhadap pemanasan global, dan harganya semakin mahal seiring

dengan ketersediaannya.




Matahari

Kelebihan : Energi matahari bebas untuk didapatkan

Kelemahan : Tergantung pada cuaca, waktu, dan area; Untuk teknologi

sekarang masih dibutuhkan area yang luas untuk meletakkan panel surya dan energiyang dihasilkan dari panel surya tersebut masih sangat sedikit.

Angin

Kelebihan : Angin mudah untuk didapatkan dan gratis, Biaya perawatan dan

meregenerasi energinya semakin murah dari waktu ke waktu, Sumber energi ini

baik digunakan di daerah pedesaan terutama pada daerah pertanian.

Kelemahan : Membutuhkan banyaknya pembangkit untuk menghasilkan

energi yang besar, Terbatas unutk area yang berangin saja, membutuhkan sistempenyimpanan energi yang mahal; pada saat musim badai, angin dapat merusak

instalasi pembangkit listrik.

Biomassa

Kelebihan : Masih dalam tahap pengembangan, membutuhkan instalasi

pembangkit yang tidak terlalu besar.

Kelemahan : tidak efisien jika hanya sedikit instalasi pembangkit yang

dibangun, berkontribusi terhadap pemanasan global.

Hidrogen

Kelebihan : Mudah dikombinasikan dengan oksigen untuk menghasilkan air

dan energi

Kelemahan: Sangat mahal untuk biaya produksi, Membutuhkan energi yang

lebih besar untuk membuat hidrogennya sendiri.

Dari fakta di atas, dapat dilihat sumber energi dari nuklir sangat dibutuhkan,

karena ada beberapa sumber daya energi seperti bensin dan batubara

ketersediaannya di alam semakin sedikit. Sehingga dibutuhkan sumber energi yang

baru.15




III. Sejarah Penggunaan Energi Nuklir

Percobaan pertama yang berhasil untuk energi nuklir dilakukan oleh

fisikawan jerman Otto Hahn, Lise Meiner dan Fritz Strassman pada tahun 1938.

Pada perang dunia kedua, tepatnya oada tahun 1942 Enrico Fermimenemukan raksi berantai dari nuklir yang menghasilkan energi tinggi dengan

menggunakan bahan plutonium. Plutonium inilah yang digunakan sebagai bahan

dasar bom atom yang dijatuhkan di Nagasaki, Jepang.

Energi nuklir sebagai pembangkit listrik dengan menggunakan reaktor nuklir

digunakan pertama kali pada tanggal 20 desember 1951 di dekat kota Arco, Idaho.

Energi yang dihasilkan sekitar 100 kW.

Dari tahun ke tahun kapasitas energi dari reaktor nuklir mengalami

perkembangan pesat. Pada tahun 1960,1 gigawatt energi dihasilkan, sedangkan

pada tahun 1970, 100 gigawatt dihasilkan dan pada tahun 1980 300 giga watt energi

nuklir dihasilkan. Setelah tahun 1980 kapasitas energi yang dihasilkan tidak terlalu

meningkat pesat. Sampai tahun 2005 ini, baru 366 gigawatt energi dihasilkan.

Gerakan untuk menentang adanya program tenaga nuklir, baru dimulai pada

akhir abad 20. Hal ini didasarkan dari ketakutan akan adanya “nuclear accident”

dan ketakutan akan adanya bahaya radiasi yang tidak kelihatan dari tenaga nuklir

itu sendiri. Selain itu kekhawatiran akan adanya kebocoran dari sistem

penyimpanannya. Apalagi setelah adanya kecelakaan nuklir di Three mile Island

dan chernobyl.19




Reaksi fisi nuklir adalah proses dimana nukleus dari atom membelah

menjadi dua nuklei atom yang lebih kecil.18

Produk sampingannya berupa neutron,

photon (biasanya dalam bentuk sinar gamma), partikel beta dan partikel alpha.

Reaksi fisi adalah reaksi eksoterm dan menghasilkan energi yang besar baik dari

pancaran sinar gamma maupun energi kinetik dari fragmennya.8

Reaksi fisi digunakan untuk memproduksi energi untuk pembangkit tenaga

nuklir dan juga sebagai penyebab ledakan pada senjata nuklir. Material yang

digunakan sebagai bahan baku dari energi nuklir dapat menghasilkan energi yang

sangat besar akibat dari reaksi berantai dari pembelahan inti atomnya. Hal ini

dikarenakan neuton yang dilepas dari reaksi fisi ini dapat memicu terjadinya reaksi

fisi yang berkelanjutan. Semakin banyak neuron yang dilepaskan maka kan memicu

banyaknya reaksi fisi yang terjadi.7

Energi yang sangat besar ini dapat dikontrol dengan menggunakan reaktor

nuklir. Pada senjata nuklir ledakan yang besar dihasilkan dari energi dari reaksi fisi

nuklir yang tidak terkontrol.9

Jumlah energi yang terkandung pada bahan bakar nuklir adalah beberapa

juta kali dari energi yang terkandung bahan bakar kimia (seperti bensin) dengan

berat yang sama. Ini mmbuat nuklir sebagai sumber energi yang menjanjikan, tetapi

produk buangan dari reaksi fisi nuklir ini sangat radioaktif dan produk buangan

tersebut dapat bertahan hingga ratusan tahun di alam. Selain itu, ketakutan akan

digunakannya energi nuklir ini sebagai senjata pemusnah massal, membuat energi

nuklir sebagai sumber energi utama masih diperdebatkan.

Reaktor pada reaksi fisi nuklir biasanya menggunakan tipe “Critical fission

reactors”. Pada reaktor ini, neutron yang dihasilkan dari reaksi fisi digunakan untuk

menginduksi terjadinya reaksi fisi yang berulang-ulang, sehingga energi yang

dilepaskan dapat terkontrol. Reaktor ini digunakan untuk tiga tujuan yaitu sebagai

reactor power, research reactor, dan breeder reactor. Reaktor power digunakanuntuk memproduksi panas untuk tenaga nuklir. Research reactor digunakan unuk

memproduksi neutron atau sumber radioaktif untuk kepentingan penelitian, medis,

atau untuk tujuan lain. Sedangkan breeder reactor untuk memproduksi bahan bakar

nuklir. Kebayakan reaktor memproduksi pu-239 (bahan bakar nuklir) dari senyawa

U-238 (bukan bahan bakar nuklir).




Reaksi fisi sebenarnya juga dapat terjadi secara alamiah pada material

radioaktif. Reaksi fisi ini dapat terjadi karena adanya radiasi dari sinar alpha dan

beta yang berada di alam. Tapi reaksi ini berjalan sangat lambat, oleh karena itu

digunakan reaktor nuklir yang dapat mempercepat reaksi fisi ini dengan

menembakkan partikel neutron.

Reaksi fusi terjadi dimana dua inti atom atau lebih saling bergabung

membentuk inti yang lebih berat.17

Proses ini juga dapat melepaskan energi dan

juga bisa menyerap energi, bergantung pada berat inti yang terbentuk. Besi dan

nikel mempunyai energi ikat yang paling besar per-nukleonnya. Oleh karena itu,

dua senyawa ini paling stabil. Penggabungan (reaksi fusi) dari dua inti atom yang

lebih ringan dari besi atau nikel biasanya melepaskan energi. Sedangkan yang lebih

berat dari besi dan nikel biasanya menyerap energi.

Reaksi fusi nuklir dari unsur yang ringan dapat melepaskan energi. Contoh

nyata adalah bintang yang memancarkan sinar atau bom hidrogen. Sedangan reaksi

fusi untuk unsur yang berat, contoh nyatanya adalah ledakan supernova.

Awalnya dibutuhkan energi yang besar untuk menggabungkan dua inti

atom,meskipun atom itu adalah hidrogen. Tetapi hasil dari reaksi fusi ini selain

menghasilkan atom produk yang lebih berat, juga menghasilkan partikel neutron.

Partikel ini kemudian melepaskan energi yang cukup besar untuk membuat kedua

inti atom itu untuk bergabung. Kemudian akan diproduksi lebih banyak neutron

sehingga akan terjadi reaksi fusi yang berlangsung dengan sendirinya.




Energi yang dihasilkan dari reaksi fusi ini sangat besar jika dibandingkan

dengan reaksi kimia. Ini dikarenakan energi ikatan yang membuat inti atom saling

bergabung lebih besar dari energi ikat antara elektron dengan inti atom. Sebagai

contoh, energi ionisasi dari hidrogen adalah 13,6 ev. Bandingkan dengan energi

yang dilepaskan dari reaksi fusi deuterium dan tritium yaitu sebesar 17MeV.5

Adanya kecenderungan sutu inti atom untuk mengalami fusi maupun fisi

adalah karena setiap inti atom akan berusaha untuk berada dalam keadaan yang

paling stabil dengan energi yang rendah. Hal ini dapat dicapai dengan mengalami

suatu fisi atau fusi seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Kecenderungan dari

atom-atom ini dapat dengan jelas dilihat pada grafik kestabilan inti di bawah ini.




IV. Bahan Bakar Nuklir

Sebelum penemuan plutonium, hanya uranium yang dipertimbangkan

sebagai bahan baku pembuatan bom atom. Kebanyakan bahan baku nuklir berasal

dari senyawa uranium-238.30

Alternatif bahan bakar yang lain adalah uranium-233

yang berasal dari peluruhan senyawa thorium.29

Senyawa thorium lebih berlimpah 3

kali lipat dari senyawa uranium.32

Bahan baku di atas digunakan pada reaktor fisi

nuklir.

Untuk reaktor fusi nuklir, dapat digunakan senyawa deutorium, isotop dari

hidrogen, atau yang sekarang masih dalam eksperimen digunakan senyawa litium.10

Jika reaktor fusi nuklir ini telah sempurna, maka dengan menggunakan cadangan

litium yang ada di bumi ini, energi yang dihasilkan bisa digunakan untuk

kebutuhan konsumsi energi di bumi selama 3000 tahun (dengan asumsi kebutuhan

akan energi tidak meningkat dari tahun ke tahun).4

Jika digunakan litium dari laut

maka energinya cukup untuk 60 juta tahun.4

Dengan bahan deuterium yang berasal

dari alam, energi yang dihasilkan dapat bertahan hingga 150 milyar tahun.2

Uranium diambil dari alam dan dibuat menjadi bahan bakar nuklir (1),

kemudian dikirim ke pembangkit tenaga nuklir. Setelah digunakan sebagai

pembangkit, sisa bahan bakar tadi dikirim ke tempat daur ulang tenaga nuklir (2)

atau ke tempat pembuangan akhir jika tidak mau didaur ulang (3). Pada saat daur

ulang, 97 % sisa bahan bakar nuklir dapat digunakan kembali di instalasi

pembangkit tenaga nuklir (4).31

Prinsip daur ulang nuklir ini adalah memisahkan material yang masih

berguna (seperti uranium dan plutonium) dari produk reaksi fisi atau sisa dari bahan

bakar reaktor nuklir. Biasanya tujuannya adalah untuk mendaur ulang uranium




menjadi bahan bakar oksida baru (MOX), tetapi ada juga yang bertujuan untuk

mendapatkan plutonium yang dapat digunakan sebagai senjata.11

Ada beberapa cara untuk melakukan proses daur ulang nuklir ini, yaitu:

PUREX

PUREX adalah akronim dari nama Plutonium and Uranium Recovery by

Extraction. Proses Purex berdasarkan metode ekstraksi cair-cair yang digunakan

untuk mendaur ulang sisa bahan bakar nuklir, untuk menghasilkan uranium dan

plutonium dari produk reaksi fisi. Cara ini adalah yang paling banyak digunakan

dalam industri saat ini.

UREX

UREX (URanium Extraction) adalah proses yang hampir sama sepertidengan proses seperti PUREX yang telah dimodifikasi dengan mencegah plutonium

untuk terekstraksi.

Proses ini dapat dilakukan dengan menambahkan reduktan plutonium

sebelum tahap ekstraksi dilakukan. Reduktan yang ditambahkan adalah asam

asetohidroksamik, yang menyebabkan senyawa plutonium dan neptunium tidak

terekstraksi.

TRUEXTRUEX (TRansUranic EXtraction) adalah proses daur ulang nuklir yang

didesain untuk menghilangkan metal transuranik dari limbah.

DIAMEX

DIAMEX (DIAMideEXtraction) adalah proses ekstraksi yang mempunyai

kelebihan untuk menghindari senyawa limbah organik yang mengandung elemen

karbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen. Limbah tanpa senyawa organik tersebut

kemudian dapat dibakar tanpa menyebabkan hujan asam

UNEX

UNEX (UNiversal Extraction) digunakan untuk menghilangkan semua

senyawa radioisotop yang tidak dibutuhkan (seperti Sr,Cs dan senyawa golongan

aktinida) agar proses ekstraksi uranium dan plutonium berjalan sempurna. Senyawa

yang digunakan dalam reaksi ini adalah polietilen oksida dan anion kobalt karboran




untuk menghilangkan senyawa cesium dan stronsium. Untuk senyawa olongan

aktinida digunakan senyawa aromatik yang polar seperti nitrobenzena.20

Perbandingan Energi yang Dihasilkan




V. Reaktor Nuklir

Ada dua macam sumber tenaga nuklir yaitu“Nuclear fission reactor” yang

memproduksi energi akibat reaksi berantai dari reaksi fisi nuklir dan Radioisotope

thermoelectric generator” memproduksi energi melalui peluruhan radioaktif.

Sebagian besar pembangkit tenaga nuklir biasanya menggunakan tipe reaktor

fisi nuklir, disebabkan output energi dari reaktor fisi ini dapat dikontrol.17

Dari tipe

ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa jenis reaktor yaitu:

1. Pressurized water reactors (PWR)

Reaktor ini menggunakan air sebagai penghantar panas yang dihasilkan dari

reaksi fisi pada tekanan tinggi. Tekanan tinggi dibutuhkan agar air tidak menjadi

uap pada saat menghantarkan panas. Model ini yang biasanya dipakai sebagai pada

kebanyakan reaktor.

2. Boiling water reactors (BWR)

Pendinginan reaktor ini dengan menggunakan air pada tekanan yang tidak

terlalu tinggi. Pada reaktor ini, air masih diperbolehkan untuk mendidih dalam

reaktor. Hal ini yang tidak diperbolehkan pada reaktor tipe PWR

3. CANDU

Reaktor ini didesain oleh orang kanada. Sistem pendinginan reaktor ini

menggunakan air berat dengan pemberian tekanan yang sesuai.

4. RBMKs

Reaktor ini didesain oleh orang rusia untuk memproduksi plutonium sebagai

pembangkit energi. Graphit digunakan sebagai moderator pada reaktor ini.




5. Gas Cooled Reactor (GCR)

Menggunakan graphit sebagai moderator dan CO2 sebagai penghantar panas

ke dalam reaktor. Hanya saja, umur dari reaktor ini cukup singkat, sekitar 10-20

tahun.

6. Super Critical Water-cooled Reactor (SCWR)

Reaktor ini kombinasi antara reaktor GCR dan PWR. Reaktor ini masih

dalam tahap pengembangan.

7. Liquid Metal Fast Breeder Reactor (LMFBR)

Desain reaktor ini menggunakan pendingin logam cair dan sama sekali tidak

menggunakan moderator.

Seiring perkembangan teknologi, mulai dibuat desain reaktor-reaktor baru

yang lebih bersih, lebih aman dan resiko lebih kecil.18

Reaktor-reaktor itu

diantaranya adalah :

Pebble Bed Reactor

Reaktor tipe ini didesain sedemikian rupa hinga temperatur tinggi yang

dikeluarkan oleh reaktor dapat mengurangi output energi, sehingga energi yang

dikeluarkan tidak terlalu besar. Sistem pendinginannya dengan menggunakan gas

inert yaitu helium, dimana senyawa ini tidak mudah meledak dan juga tidak

menyerap neutron (tidak radioaktif).

Nuclear fusion Reactor

Reaktor ini menggunakan prinsip reaksi fusi nuklir. Reaktor ini mulai

dibangun di beberapa tempat, hanya saja beberapa tempat. Tetapi belum ada yang

berhasil menghasilkan energi yang lebih besar daripada ernegi yang dikonsumsi

oleh reaktor ini untuk menjalankan reaksi fusi nuklir.

Jika dilihat dari energi neutron yang ditembakkan untuk memulai terjadinya

reaksi fisi ini, tipe reaktor ini dapat dibagi menjadi dua yaitu Thermal (slow)

reactors dan Fast Reactors

Thermal (slow) reactors menggunakan neutron thermal yang lebih lemah

energinya. Tipe ini berdasarkan pada material moderator yang digunakan untuk

memperlambat partikel neutron dalam reaktor nuklir, untuk kemudian diberikan




energi panas pada neutron tersebut sehingga reaksi fisi terjadi. Jenis reaktor ini

seperti reaktor RBMK ,PWR, BWRs dan CANDU.

Fast Reactors menggunakan neutron dengan kecepatan yang lebih tinggi

untuk memulai terjadinya reaksi fisi. Untuk reaktor ini digunakan bahan bakar

berenergi tinggi seperti plutonium. Karena bila digunakan uranium maka neutron

pada reaktor tipe ini akan lebih banyak diserap daripada digunakan untuk memulai

reaksi fisi yang akhirnya akan mengubah uranium ini (U-238) menjadi plutonium

(Pu-239). Contoh reaktor tipe ini adalah FBR (Fast Breeder Reactor).

Sebenarnya ada juga reaktor fisi nuklir alamiah (reaktor yang terbentuk

sendiri oleh alam), yang hanya ditemukan di Oklo, (Gabon, Afrika) pada dua milyar

tahun yang lalu. Reaktor ini terbentuk ketika uranium yang kaya akan mineral

terendapkan dan dibanjiri oleh air dalam tanah. Air ini berfungsi sebagai moderator

neutron yang akan memulai terjadinya reaksi fisi. Dalam keadaan ini akan terjadi

reaksi berantai karena neutron menembak material uranium tersebut.Air ini

kemudian mendidih akibat dari meningkatnya reaksi fisi fari uranium tersebut.

Reaksi fisi ini berlangsung dari ratusan hingga ribuan tahun. Reaktor alamiah ini

ditemukan oleh ilmuwan yang tertarik dengan limbah bumi yang radioaktif.




Di dalam suatu reaktor, uranium juga dapat memancarkan partikel alfa, beta,

neutron, maupun sinar gamma secara spontan. Peluruhan ini akan mengakibatkan

unsur uranium berubah menjadi unsur lain seperti yang digambarkan dalam tabel di

bawah.




VI. Limbah Nuklir

Sama seperti metoda lain yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik,

reaktor nuklir juga akan menghasilkan limbah yang harus ditangani dengan baik

untuk meminimalkan efeknya terhadap lingkungan dan kesehatan manusia. Pada

kenyataannya, pembangkit tenaga nuklir merupakan satu-satunya metoda dimana

pengelolanya bertanggung jawab secara penuh terhadap limbah yang dihasilkan.

Hal ini diperlukan karena walaupun jumlahnya jauh lebih kecil daripada limbah

yang dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik konvensional, limbah radioaktif

yang dihasilkan pembangkit tenaga nuklir memiliki resiko yang sangat besar jika

tidak ditangani secara benar.

Jika dilihat dari segi limbah yang dihasilkan, pembangkit tenaga nuklir

hanya menghasilkan 27 ton limbah radioaktif setiap tahunnya. Hanya 3% atau

sekitar 700 kg limbah radioaktif yang harus dibuang ke lingkungan karena sisanya

dapat didaur ulang kembali menjadi bahan bakar reaktor. Hal ini sangat berbeda

dengan pembangkit konvensional yang menggunakan bahan bakar batu bara,

dimana pembangkit konvensional ini setidaknya menghasilkan 7 juta ton karbon

dioksida dan 200 ribu ton sulfur dioksida setiap tahunnya. Perbandingan di atas

merupakan data yang diperoleh untuk pembangkit listrik dengan kapasitas 1000

Mwe.

Radiasi merupakan energi yang dapat merambat tanpa melalui medium

(ruang hampa). Secara alami, di alam terdapat banyak sumber radiasi yang dapat

mengionisasi. Manusia dan makhluk hidup lainnya telah beradaptasi terhadap

adanya dosis radiasi dari alam tersebut.25

Walaupun demikian, dosis tambahan di

atas dosis alami ini dapat berakibat buruk bagi kesehatan manusia.

Radiasi dari materi radioaktif dapat mengionisasi sel-sel yang ada di dalam

tubuh manusia.25

Hal ini berbahaya karena perubahan kecil dalam struktur molekul

yang ada dalam tubuh dapat mengacaukan sistem kimia yang berlangsung sehinggaakan terjadi ketidaknormalan. Efek ini akan berakibat pada timbulnya kanker

maupun mutasi dalam sel manusia. Permasalahn lain yang perlu mendapat

perhatian adalah kenyataan bahwa sifat radioaktif dari limbah akan bertahan hingga

ratusan tahun sebelum akhirnya dapat berada pada level normal.27

Oleh karena itu




diperlukan suatu metoda penyimpanan permanen bagi limbah radioaktif yang

mampu mengisolasi limbah ini dalam waktu yang lama.

Radiasi yang dihasilkan oleh suatu inti atom yang tidak stabil merupan suatu

cara agar inti atom tersebut dapat berada dalam daerah kestabilan inti. Semakin

besar jumlah proton atau nomor atom suatu unsur, maka jumlah neutron yang

dibutuhkan semakin besar untuk mengatasi gaya tolak antara proton yang

bermuatan positif. Sifat radioaktif dari unsur-unsur yang ada dapat digambarkan

dalam suatu grafik perbandingan jumlah neutron dan proton di bawah.




Limbah radioaktif berisi atom-atom tidak stabil yang secara spontan

mengalami peluruhan dalam bentuk partikel alpha, beta, neutron, maupun berupa

sinar gamma.26

Ketiga hasil peluruhan dari senyawa radioaktif ini mempunyai daya

penetrasi yang berbeda satu sama lain. Hal ini dapat dilihat seperti pada ilustrasi di

bawah ini.

Metoda pengisolasian limbah radioaktif ini melibatkan proses

pemerangkapan limbah atau proses solidifikasi, pengemasan dalam kontainer yang

tahan korosi, dan terakhir adalah penempatan kontainer-kontainer ini jauh di dalam

tanah untuk menghilangkan dampak peluruhan yang terjadi terhadap lingkungan.28

Pemilihan tempat penguburan harus dilakukan dengan hati-hati karena tempat yang

digunakan harus stabil secara geologis untuk waktu yang lama.




VII. Pengembangan Lebih Lanjut

Reaktor Fusi Nuklir

Berbeda dengan reaksi fisi nuklir, pada reaksi fusi nuklir dua atom ringan

bergabung untuk membentuk satu inti atom dengan massa atom yang lebih besar.

12

Hasil akhir reaksi fusi nuklir akan memiliki massa total yang lebih kecil

dibandingkan dengan massa total atom-atom pada awal reaksi. Selisih massa inilah

yang diubah menjadi energi. Jumlah energi yang dihasilkan dari reaksi ini akan

sesuai dengan persamaan yang dikemukakan oleh Albert Einstein yang

menunjukkan adanya hubungan antara massa dengan energi.

Reaksi fusi nuklir pertama kali diamati lewat penembakan atom deutorium

dengan partikel deutron yang berkecepatan tinggi. Partikel deutron ini dipercepat di

dalam suatu cyclotron hingga energinya menjadi cukup besar untuk memici

terjadinya fusi nuklir. Reaksi fusi nuklir hanya akan berlangsung pada temperatur

dan tekanan yang sangat tinggi. Reaksi yang sama terjadi di matahari dimana dua

atom hidrogen bergabung untuk membentuk atom helium yang lebih berat dengan

disertai energi yang sangat besar.

Dalam fusi nuklir, energi yang dibutuhkan akan semakin besar jika inti atom

yang bergabung memiliki jumlah proton yang besar.3

Hal ini diakibatkan oleh

adanya gaya coulumb yang saling tolak-menolak antara muatan positif dari dua inti

atom yang akan bergabung. Dari percobaan-percobaan yang telah dilakukan,

diperoleh bahwa kombinasi dari deutorium-tritium merupakan kombinasi inti atom




yang mengalami fusi nuklir lebih cepat dibandingkan kombinasi atom lainnya

seperti hidrogen-hidrogen maupun deutorium-deutorium.3

Deutorium merupakan bahan baku fusi nuklir yang tersedia banyak di alam,

terutama di lautan. Tritium merupakan isotop yang relatif tidak stabil sehingga

hanya dapat disintesis di laboratorium. Tritium dihasilkan lewat tumbukan neutron

dengan inti litium.3

Neutron yang digunakan berasal dari hasil reaksi fusi nuklir

deutorium-tritium sehingga proses ini menjadi proses pendukung dalam suatu

reaksi fusi untuk menjaga ketersediaan inti tritium.

Proses fusi nuklir deutorium-tritium yang dijelaskan sebelumnya merupakan

proses yang efisien, namun hal ini belum dianggap menguntungkan karena proses

tersebut akan bergantung pada ketersediaan inti litium yang digunakan untuk

mensintesis tritium. Oleh karena itu, reaksi fusi yang ideal adalah yang melibatkan

deutorium-deutorium dengan alasan ketersediaan deutorium di alam yang relatif




besar. Permasalahannya adalah reaksi fusi deutorium-deutorium lebih sulit untuk

dilakukan, diperlukan energi yang sangat besar untuk menginisiasi reaksi, sehingga

total energi yang dihasilkan dan yang dibutuhkan akan saling meniadakan.

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, reaksi fusi nuklir hanya terjadi

pada temperatur dan tekanan yang sangat tinggi, hingga mencapai temperatur

matahari dengan tekanan berjuta kali tekanan atmosfir. Pada kondisi tersebut,

materi akan berada dalam keadaan plasma dimana materi akan berupa ion-ion yang

bergerak dengan sangat cepat. Dalam fasa plasma inilah reaksi fusi nuklir

berlangsung.

Temperatur plasma dapat mencapai seratus juta derajat celcius, sehingga

tidak mungkin digunakan suatu reaktor yang bersentuhan langsung dengan plasma

tersebut.3

Pada kenyataannya, reaksi fusi nuklir ini dilakukan di dalam kontainer

yang berupa medan magnet. Hal ini dapat dilakukan karena plasma itu sendiri

merupakan partikel-partikel bermuatan sehingga dapat berinteraksi dengan medan

magnet. Dengan cara ini, reaksi fusi nuklir di dalam plasma dapat berlangsung

tanpa harus bersentuhan dengan dinding reaktor. Prinsip itulah yang digunakan di

dalam desain reaktor ‘Tokamak’.

Metoda lain yang digunakan dalam reaksi fusi nuklir adalah ‘Inertial

Confinement’ dimana suatu bahan bakar fusi nuklir diinisiasi oleh laser berenergi

tinggi secara bertahap. Bahan bakar fusi nuklir ini dimasukkan ke dalam reaktor

lalu ditembak dengan laser berenergi tinggi sehingga reaksi fusi dapat berlangsung

seketika.3

Laser yang digunakan memiliki cukup energi untuk memanaskan

temperatur bahan bakar fusi nuklir hingga mencapai jutaan derajat celcius dalam




waktu singkat. Sistem ini dapat dianalogikan dengan sistem mesin kendaraan

bermotor dimana bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder sedikit demi sedikit

dalam satu siklusnya.

Hingga saat ini, energi bersih yang dihasilkan dari reaksi fusi nuklir belum

pada tahap yang menguntungkan karena besarnya energi yang diperlukan untuk

menginisiasi reaksi nuklir. Energi yang digunakan ini dapat berupa energi untuk

menghasilkan medan magnet pada reaktor ‘Tokamak’ maupun energi untuk

menghasilkan laser berenergi tinggi seperti pada desain ‘Inertial Confinement’. Jika

proses tersebut dapat dibuat efisien, maka reaktor fusi nuklir akan memiliki

beberapa keuntungan dibandingkan dengan reaktor fisi nuklir. Keuntungan tersebutadalah:

Bahan bakar yang digunakan adalah deutorium yang tersedia dalam jumlah

besar di lautan.3

Resiko kebocoran reaksi yang sangat kecil karena ketika medan magnet yang

digunakan tidak berfungsi, maka plasma yang kemudian bersentuhan dengan




dinding reaktor akan segera turun temperaturnya sehingga saat itu juga reaksi

fusi nuklir berhenti.3

Selain itu, pada desain ‘Inertial Confinement’, jumlah

bahan bakar fusi yang digunakan sangat kecil pada tiap siklusnya.

Bahan baku maupun produk reaksinya tidak bersifat radioaktif. Resiko

kebocoran radioaktif hanya muncul jika neutron yang dilepaskan dari reaksi

bertumbukan dengan inti atom lain menghasilkan inti radioaktif.3

Hal ini dapat

diatasi dengan pemilihan material yang tepat dalam pembuatan reaktor.

Keuntungan lainnya adalah bahan baku maupun hasil akhir proses tidak dapat

digunakan untuk pembuatan senjata nuklir.3

Reaktor berukuran kecil

Sampai saat ini pemanfaatan energi nuklir masih melibatkan raktor dan

peralatan pendukung dalam ukuran yang besar. Untuk ke depannya, munculnyasuatu reaktor yang berukuran cukup kecil sehingga dapat digunakan untuk

menggerakkan mobil akan menjadi suatu keuntungan tersendiri. Reaktor nuklir

paling kecil yang sudah ada adalah reaktor nuklir yang digunakan pada kapal selam

nuklir, kapal induk, dan kapal pemecah es Rusia.

Fusi dingin

Reaksi fusi nuklir hanya bisa berjalan pada kondisi tertentu dimana

temperaturnya mencapai temperatur inti matahari. Penelitian lebih lanjut dilakukan

untuk melihat kemungkinan reaksi fusi nuklir dapat dilakukan pada temperatur

yang jauh lebih rendah, bahkan pada temperatur kamar.6




VIII. Senjata Nuklir

Senjata nuklir adalah senjata dengan daya hancur yang tinggi akibat dari

reaksi nuklir yang meliputi reaksi fisi ataupun reaksi fusi. Daya hancur dari senjata

nuklir ini melebihi daya hancur dari bahan peledak yang paling modern saat ini.Satu senjata nuklir bisa menghancurkan satu kota besar. Seperti yang terjadi di

Hiroshima dan Nagasaki, di mana bom atom dijatuhkan di kedua kota tersebut dan

menghancurkan kedua kota tersebut.22

Dalam sejarah peperangan, senjata nuklir telah digunakan dua kali. Kedua-

duanya dilakukan pada akhir perang dunia dua. Pertama kali senjata nuklir

digunakan, ketika amerika serikat menjatuhkan senjata tipe uranium yang diberi

kode “little boy” di kota hiroshima, Jepang. Peristiwa kedua, hanya berselang tiga

hari, senjata nuklir dengan tipe plutonium yang diberi kode “Fat Man” dijatuhkan di

nagasaki, Jepang. Efek dari penggunaan senjata ini adalah hancurnya kedua ota

tersebut disertai dengan korban jiwa sekitar 200.000 orang.16

Berdasarkan tipenya ada dua jenis senjata nuklir. Yang pertama adalah

senjata yang menghasilkan energi ledakan akibat dari reaksi fisi nuklir. Senjata ini

dikenal dengan nama bom atom. Pada senjata tipe ini, material yang biasanya

digunakan adalah plutonium dan uranium. Prinsipnya adalah penembakan oleh

partikel neutron yang menyebabkan terjadinya reaksi berantai. Akibat reaksi

berantai tadi, energi yang dilepaskan semakin banyak, sehingga akan terjadi

ledakan yang sangat besar.21




Jenis kedua adalah senjata nuklir yang menghasilkan energi melalui raksi

fusi nuklir. Daya ledaknya seratus kali lebih kuat dari bom reaksi fisi. Senjata ini

lebih dikenal dengan nama bom hidrogen, bom fusi, dan H-bomb. Prinsip kerja dari

bom ini adalah digunakan terlebih dahulu reaksi fisi nuklir yang menghasilkan

sinar gamma yang berenergi tinggi. Energi dari sinar gamma tersebut memicu

terjadinya reaksi fusi dari material yang digunakan sebagai bahan bakar nuklir

seperti tritium, deuterium, atau litium. Akibat dari reaksi fusi ini, akan dilepaskan

energi dengan jumlah yang banyak.21

Sebenarnya masih ada jenis lain dari senjata nuklir ini. Seperti “boosted

fission weapon” yang dapat menghasilkan ledakan yang semakin besar dari waktu

ke waktu akibat adanya sedikit reaksi fusi yang terjadi pada bom tersebut. Kemudia

neutron bom adalah senjata nuklir dengan daya ledak kecil tapi dengan jumlah

radiasi yang sangat besar. Ledakan dari senjata jenis ini diiringi dengan radiasi

neutron. Selain itu juga ada salted bomb, dengan bahan bakar yang spesifik seperti

kobalt dan emas. Bom jenis ini menghasilkan kontaminasi radioaktif yang sangat

besar.21

Bom-A

Pada proses meledaknya bom-A, reaksi fisi nuklir yang terjadi tidak

dikontrol seperti dalam reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir. Reaksi berantai

yang terjadi berlangsung hingga bahan bakar uranium-235 maupun plutonium-239

habis terpakai. Hasilnya adalah ledakan dengan kekuatan yang setara dengan 15

sampai 20 kiloton TNT (kekuatan bom atom yang dijatuhkan di Hiroshima dan

Nagasaki).23

Faktor penting dalam prinsip kerja bom atom adalah massa kritis dari

uranium-235 maupun plutonium-239 yang digunakan.23

Massa kritis adalah jumlah

minimum materi yang digunakan untuk menjaga agar reaksi berantai tetap

berlangsung. Jadi, jumlah neutron yang lepas lewat permukaan harus diimbangioleh jumlah neutron yang dihasilkan oleh reaksi fisi yang terjadi di bagian dalam

agar reaksi berantai dapat terus berjalan.

Massa kritis ini harus dipertahankan dalam waktu tertentu hingga reaksi

berantai terjadi.23

Materi keras digunakan untuk menyelimuti bahan peledak nuklir




untuk menjaga agar tidak terjadi ledakan dini sehingga energi yang besar dapat

dilepaskan sekaligus dalam waktu singkat untuk menghasilkan ledakan.

Reaktor fisi nuklir maupun bom-A menggunakan bahan bakar yang sama

yaitu uranium-235 dan plutonium-239. Walaupun demikian, uranium-235 yangdigunakan dalam reaktor nuklir tidak dapat digunakan begitu saja dalam proses

pembuatan bom-A. Uranium-235 maupun plutonium-239 yang digunakan harus

lebih besar dari massa kritisnya atau dengan kata lain kemurniannya harus di atas

90% agar massa kritisnya dapat terlampaui. Kemurnian uranium-235 yang

digunakan dalam reaktor fisi nuklir hanya berkisar 4%.

Bom-H

Prinsip kerja dari bom-H atau bom termonuklir merupakan gabungan antara

proses fisi dan fusi nuklir. Energi ledakan yang dihasilkan proses fisi nuklir pada

bagian luar bom digunakan untuk menginisisiasi reaksi fusi nuklir deutorium-

tritium pada interior bagian dalam bom-H.23






X. Daftar Pustaka

1. Energy for the world - why uranium? . Access date: 3/24/2006; Available from:

http://www.world-nuclear.org/education/whyu.htm

2. McCarthy, J. FAQ About Nuclear Energy. Access date: 3/24/2006; Availablefrom: http://www-formal.stanford.edu/jmc/progress/nuclear-faq.html

3. Eliezer, S. and Y. Eliezer, The Fourth State of Matter - An Introduction to

Plasma Science. 2001, Bristol and Philadelphia: Institute of Physics Publishing.

4. Cohen, B. How long will nuclear energy last? Access date: 3/24/2006;

Available from: http://www-formal.stanford.edu/jmc/progress/cohen.html

5. Brain, M. How Nuclear Power Works. Access date: 3/24/2006; Available from:

http://www.howstuffworks.com/nuclear-power.htm

6. Potter, F. and C. Jargodzki, Mad about Modern Physics. 2005, New Jersey:

John Wiley & Sons, Inc.

7. Nuclear Chain Reaction. Access date: 3/27/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_chain_reaction.

8. Microsoft, Nuclear Energy, in Microsoft Encarta. 2006, Microsoft Corporation:

Redmond, WA.

9. Nuclear Fission. Access date: 3/26/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fission.

10. The nuclear fuel cycle Access date: 3/24/2006; Available from:

http://www.world-nuclear.org/education/nfc.htm

11. Nuclear Fuel Cycle. Access date: 3/27/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fuel_cycle.

12. Nuclear Fussion. Access date: 3/27/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fusion.

13. McCarthy, J. Nuclear Now. Access date: 3/24/2006; Available from:

http://www-formal.stanford.edu/jmc/progress/nuclearnow.html

14. Nuclear Power. Access date: 3/26/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power.

15. Nuclear power: tomorrow's energy source. Access date: 3/26/2006; Available

from: http://www.cea.fr/gb/institutions/nuclear_power.htm.




16. Nuclear Proliferation. Access date: 3/27/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_proliferation.

17. Nuclear Reaction. Access date: 3/26/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_reactions.

18. Nuclear Reactor . Access date: 3/27/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_reactor.

19. Nuclear Regulatory Commission. Access date; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_Regulatory.

20. Nuclear Repocessing. Access date: 3/27/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_reprocessing.

21. Microsoft, Nuclear Weapon Proliferation, in Microsoft Encarta. 2006,

Microsoft Corporation: Redmond, WA.

22. Nuclear Weapons. Access date: 3/27/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_weapons.

23. Glasstone, S., Nuclear Weapons, in Microsoft Encarta. 2006, Microsoft

Corporation: Redmond, WA.

24. Overview of Nuclear Energy. Access date: 3/24/2006; Available from:

http://www.world-nuclear.org/education/intro.htm

25. Radiation and Life. Access date: 3/24/2006; Available from: http://www.world-

nuclear.org/education/ral.htm

26. Radioactive Decay. Access date: 3/26/1006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Radioactive_decay.

27. Radioactive Waste. Access date: 3/27/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Radioactive_waste.

28. Radioactive Waste Management . Access date: 3/24/2006; Available from:

http://www.world-nuclear.org/education/wast.htm.

29. Some Chemistry of Uranium. Access date; Available from: http://www.world-

nuclear.org/education/chem.htm

30. Some Physic of Uranium. Access date: 3/24/2006; Available from:

http://www.world-nuclear.org/education/phys.htm.

31. Sustainable Energy. Access date: 3/26/2006; Available from:

http://en.wikipedia.org/wiki/Sustainable_energy.



32. What is uranium? How does it work? Access date: 3/24/2006; Available from:

http://www.world-nuclear.org/education/uran.htm.

Documents

makalah.energi nuklir