CakrawalaPendidiktmNo.2 Volume VI 1987 29

TENAGAATOM

OlehIGN. Made Berata

Abstrak: ,. ~Perlombaan pencarian sumber energi pada dewasa ini mengarah

pada lenaga Alom. Alom pada bagian pusalnya disebul Imi Alom. ImiAtom lerdiri dari proton dan neUlron. Dari kedua ikalan prolon danneulron ini lerjadi lenaga alom. Apabila kesaluan imi ilUdipecah makaakan lerjadi dua hal: I. Memancarkan radiasi yang berupa sinar o.{3dana. 2. Dapal juga memancarkan energi berupa panas. Dari hasil yangpenama yailu pancaran sinar o. sinar {3dan a dapal dipergunakan dalambidang induSlri. bidang perlanian dan dalam bidang kedokleran. Se-dangkan dari hasil yang kedua dapal dipergunakan sebagai sumber lena-ga yailu pembangkil lenaga listrik. lenaga penggerak kapal selam danlain-Iainnya. Dari hasil-hasil penelilian mengenai tenaga atom ilu diha-rapkan dapal membamu Pembangunan Nasional Negara kila.

I. PENDAHULUAN

Pada abad ke-19 ini perkembangan ilmu pengetahuan sangatpesat terutama dalam bidang sains dan teknologi.

Perhatian dunia diarahkan pada penggalian sumber-sumberenergikarena ada kekhawatiran akan menyusutnyaminyak bumi se-bagai sumber bahan bakar. Setelah diketemukannya tenaga atom,sinar-sinar radioaktip dan lain-lainnya yang sangat berguna untukkepentingan hidup manusia, maka penyelidikan-penyelidikan me-ngenai atom dan inti atom makin diintensipkan dengan harapan ba-nyak manfaatnya untuk mensejahterakan kehidupan manusia padamasa mendatang. Tenaga atom digunakan dalam industri dan sinar-sinar radioaktip dipergunakan dalam pengobatan, pertanian danlain-lainnya.

Banyak keuntungan-keuntungan yang diperoleh dari tenagaatom itu walaupun di dalam pengembangan dan penyebarluasannyabanyak mendapat tantangan dan hambatan.

II. MANFAATTENAGA ATOMSEBAGAISUMBERENERGI

Apabila kita .mendengaratau membaca perkataan tenaga atommaka akan tergambar dalam pikiran kita akan born atom yang dija-

.

30 Ozkrawala Pendidikan No.2 Volume VI 1987

tuhkan di Hiroshima Jepang menjelang berakhirnya perang duniakedua. Betapa dahsyatnya tenaga born tersebut sehingga dapatmenghancurkan Jepang dan mengakibatkan Jepang menyerah. Ke-san yang timbul ialah tenaga atom itu sangat mengerikan dan dapatmembinasakan segalanya. Supaya kesan yang mengerikan itu dapathilang marilah kita bandingkan dengan keadaan di lingkungan kitasehari-hari yang dapat membahayakan manusia tetapi tidak terasa

kar~na sifat-sifat yang membahayakan itu kila ketahui, sehingga hal Iyang berbahaya itu menjadi berguna atau bermanfaat bagi kehidup-an manUSla.

Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita mempergunakan tenagalistrik. Tenaga listrik ini sangat bermanfaat bagi kehidupan manusiauntuk penerangan, angkutan, menggerakkan kipas angin, alat pema-nas dan lain-Iainnya yang tidak terhitung jumlahnya. Orang tidaktakut pada listrik, walaupun kalau kita keliru memakainya akan da-pat menimbulkan kematian, kebakaran dan lain-Iainnya. Jadi perlukita pelajari karakteristik dari listrik itu.

Demikian juga halnya dengan tenaga atom. Apabila tenaga inikita ketahui sifat-sifatnya secara baik dengan sendirinya akanbermanfaat bagi kehidupan kita. Kita mendengar atau membaca adakapallaut bertenaga atom, pembangkit tenaga listrik dengan tenagaatom, kapal selam dan industri-industri besar lainnya dengan mema-kai tenaga atom. Karena itu kita tidak perlu cemas dan takut akantenaga atom atau tenaga nuklir itu. 'Pada saat sekarang orang ber-lomba-Iomba untuk mencari sumber-sumber energi untuk menggan-tikan sumber tenaga dari minyak bumi karena diperkirakan sumberminyak bumi akan sangat berkurang pada tahun dua ribuan. Oranglalu memanfaatkan tenaga matahari, tenaga angin, tenaga air bah-kan sekarang di Jepang sedang digiatkan penelitian mengenai tenagayang dikandung oleh guntur (halilintar).

Sebenarnya bagi para sarjana yang mengetahui bahwa materidapat dirubah menjadi tenaga yaitu berdasarkan hukum Einstein E= mC2 tidak perlu khawatir akan kekurangan tenaga. Kita tidak per-lu pusing-pusing mencari sumber-sumber tenaga lain.

Ill. MEN GAP A ATOM MEMPUNYAI ENERGI TINGGI

Kita mengetahui bahwa benda terdiri dari molekul-molekul danmolekui tersusun oleh atom-atom. Apabila atom ini kita pelajari se-cara mendalam maka sebuah atom akan terdiri dari inti atom dan di-

I-

.

Tenaga Atom 31

kelilingi oleh elektron-elektron yang berputar mengelilingi inti atommelalui lintasan-lintasan tertentu seperti halnya planit-planit menge-lilingi matahari dalam susunan tat a surya kita. Dapat kita lihat padabagan berikut. (Baiquni, 1961:18).

I-f

BENTUK A TOM

Sebuah atom mempunyai berat terpusat pada intinya sedangkanelektron-elektron yang mengelilinginya sangat Tingan. Karena ituperhatian kita pusatkan pada inti atom. Inti atom itu sangat ked!.kalau sebuah atom besarnya hanya sepersepuluh juta millimeter se-dangkan sebuah atom sebagian besar terdiri dari ruang kosong makadapatlah kita kira-kirakan berapa besar inti atom itu. Menurut hasilpenelitian untuk atom yang paling sederhana, besar"jari-jari intinyakurang lebih 1,2 x 10-15m.

Inti atom berbentuk bola yang tersusun oleh za.rrah-zarrah ataupartikel-partikel yang disebut proton dan neutron di mana protonbermuatan positip dan neutron bersifat netral atau tidak bermuatan.(Baiquni, 1961:21).

proton

~:~.." l" .";l~' ..-'.;;"!. . ..~.."

netron(:) proton

Inti atom heliummempunyai 2 proton dan 2 netron

Inti atom hidroginterdiri daTisebuah proton(tidak memp~nyai netron)

.

32 Cakrawalo Pendidikan No.2 Volume VI 1987

Jadi muatan listrik pad a inti atom dibawa oleh proton sedang-kan berat inti atom terdiri dari jumlah berat proton dan jumlah beratneutron. Proton-proton dan neutron-neutron atau dengan singkatkita sebut zarrah-zarrah inti atau nukleon saling mengikat dengangaya-gaya yang sangat kuat dan membentuk susunan yang sangat ra-pat. Jadi berbeda dengan susunan atom yang sebagian besar berisiruang kosong, ruang di dalam inti boleh dikatakan penuh denganzarrah-zarrah inti, cacah proton di dalam inti disebut nomor atom finti itu sedangkan cacah zarrah-zarrah inti disebut nom or massa inti.

Jadi inti atom tersusun oleh proton-proton dan neutron-neutronyang terikat menjadi satu susunan inti dengan suatu gaya yang sangatkuat. Apabila kita ingin melepaskan nukleon atau salah satu zarrahinti dari inti itu maka "memerlukan tenaga yang sangat besar, (Baiqu-ni, 1961:24) yang sarna dengan tenaga ikat inti itu sehingga tenaga itudapat meniadakannya.

Dari manakah asal tenaga ikat itu? Menurut penyelidikan parasarjana fisika, ternyata sebuah inti tersusun oleh sejumlah proton-proton dan sejurnlah neutron-neutron ternyata berat inti itu tidak sa-rna dengan jumlah berat proton dan jurnlah neutron sebagai penyu-sunannya. Ternyata berat inti itu lebih kecil sedikit dari jumlah beratpenyusun-penyusunnya. Misalnya sebuah inti terdiri dari 2 protondan 2 neutron maka terjadilah sebuah inti yang mengandung 2 pro-ton dan 2 neutron. Apabila kita timbang ternyata berat inti yang ter-jadi itu lebih kecil dari jumlah bera! 2 proton dan 2 neutron.

2 proton + 2 neutron2x gram 2y grarn

Berat Inti

Berat Inti ternyata lebih kecil dari (2x + 2y) gram. Kekurangan beratini berubah menjadi tenaga yaitu tenaga ikat.

Gaya inti ini mernpunyai karakteristik yang sangat khas antaralain tidak tergantung pada muatan listrik, sehingga gaya antara pro-ton-proton, proton neutron dan neutron-neutron adalah sarna.Sebagai garnbaran yang lebih kongkrit rnisalkan kita mempunyai

atom ~X yang mengandung Z elektron dan nuklidenya terdiri da-ri Z proton dan N - (A - Z) neutron rnaka besarnya rnassa defekadalah (Arthur Bieser, 1982:377).

'-

.

32 Cakrawaw Pendidikan No.2 Volume VI 1987

Jadi muatan listrik pad a inti atom dibawa oleh proton sedang-kan berat inti atom terdiri dari jumlah berat proton dan jumlah beratneutron. Proton-proton dan neutron-neutron atau dengan singkatkita sebut zarrah-zarrah inti atau nukleon saling mengikat dengangaya-gaya yang sangat kuat dan membentuk susunan yang sangat ra-pat. Jadi berbeda dengan susunan atom yang sebagian besar berisiruang kosong, ruang di dalam inti boleh dikatakan penuh denganzarrah-zarrah inti, cacah proton di dalam inti disebut nomor atom finti itu sedangkan cacah zarrah-zarrah inti disebut nomor massa inti.

Jadi inti atom tersusun oleh proton-proton dan neutron-neutronyang terikat menjadi satu susunan inti dengan suatu gaya yang sangatkuat. Apabila kita in~in melepaskan nukleon atau salah satu zarrahinti dari inti itu maka memerlukan tenaga yang sangat besar, (Baiqu-ni, 1961:24) yang sarna dengan tenaga ikat inti itu sehingga tenaga itudapat meniadakannya.

Dari manakah asal tenaga ikat itu? Menurut penyelidikan parasarjana fisika, ternyata sebuah inti tersusun oleh sejumlah proton-proton dan sejumlah neutron-neutron ternyata berat inti itu tidak sa-rna dengan jumlah berat proton dan jumlah neutron sebagai penyu-sunannya. Ternyata berat inti itu lebih kecil sedikit dari jumlah beratpenyusun-penyusunnya. Misalnya sebuah inti terdiri dari 2 protondan 2 neutron maka terjadilah sebuah inti yang mengandung 2 pro-ton dan 2 neutron. Apabila kita timbang ternyata berat inti yang ter-jadi itu lebih kecil dari jumlah berat 2 proton dan 2 neutron.

2 proton + 2 neutron2x gram 2y gram

Berat Inti

Berat Inti ternyata lebih kecil dari (2x + 2y) gram. Kekurangan beratini berubah menjadi tenaga yaitu tenaga ikat.

Gaya inti ini mempunyai karakteristik yang sangat khas antaralain tidak tergantung pada muatan listrik, sehingga gaya antara pro-ton-proton, proton neutron dan neutron-neutron adalah sama.Sebagai gambaran yang lebih kongkrit misalkan kita mempunyai

atom ~X yang mengandung Z elektron dan nuklidenya terdiri da-ri Z proton dan N - (A - Z) neutron maka besarnya massa defekadalah (Arthur Bieser, 1982:377).

I-

.

Tenaga Atom 33

~m = Z mp + N mn + Z me- M (A, Z)

mp = massa protonmn = massa neutron dan

Zmo= massa elektronM(A,Z) = massa atom yang bersangkutan.

Dengan mengabaikan energi ikat elektron dalam atom hidrogen ma-ka massa atom hidrogen dapat dituliskan dengan:

mH = mp + mehingga:

m = ZmH + Nmn- M(A, Z)

Besarnyaenergi ikat inti untuk nuklide tersebut:

Etot(A,Z) = m x 931 Mevdan besarnyaenergiikat inti perEtot(A,Z)

nukleon adalah : E(A,Z) =A

Sebagaicontoh untuk atom ~e yang memilikimassa atom sebesar4,002604sma dan mengingat mH = 1,007825sma maka besar massadefek.

m = 2(1,007825)+ (1,008665)- 4,001604= 0,030376sma

Sehinggaenergi ikat inti totalEtot = (0,030376)(931)

= 28,3 Mevdan E energi ikat per nukleon

E = 28,3 = 7,07Mev4

, ~

(Mega elektron volt).

Betapa besarnya tenaga tersebut dapat kita bandingkan dengan ba-nyaknya tenaga yang diperlukan untuk menguapkan air.Kalor uap air ialah 540 kkal/kg.Sedang tenaga ikat per nukleon

E = 7,0, 7 x 3,83, 10-17kkal'1,66 x 10-27 kg

= 16, 312 x 1010 kkal/kg

.

Tenaga A tom 35

Apabila kita mengambil du~ buah proton dan dua buah neutron dan

kemudian menyusun mereka menjadi inti atom Helium (~He) makaberat inti atom ini akan kurang dari berat dua buah neutron dan duabuah proton bersama. Kekurangan inilah menjadi sumber tenagaikat atau tenaga atom itu.

Telah kita ketahui bahwa tenaga atom diperoleh dari perubahanmateri. menjadi tenaga. Apabila tenaga yang diperoleh dari materi-materi inti itu dalam jumlah besar dan dibebaskan dalam waktu yangsangat singkat dan di dalam volume yang kedl maka yang terjadiialah suatu ledakan yang sangat dahsyat yang dapat merusak ling-kungan di sekitarnya seperti halnya born hidrogen yang dijatuhkancli Hiroshima Jepang.

~

IV. PENGGUNAAN TENAGA ATOM DALAM PEM-BANGUNAN NASIONAL

Andaikata pembebasan sejumlah tenaga yang diperoleh dilaksa-nakan dengan teratur maka tenaga itu akan dapat digunakan untuksumber tenaga dalam bidang industri atau angkatan dan juga sebagaisumber tenaga pembangkit tenaga listrik.

Karena itu Pemerintah kita mengharapkan agar penggalian-penggalian sumber tenaga diintensipkan terutama tenaga yang kitaperoleh dari atom-atom itu. Banyak hal-hal yang sangat mengun-tungkan bagi kita apabila pemanfaatan tenaga atom dapat disebar-luaskan.

Keuntungan-keuntungan dari sumber tenaga atom ini ialah:1. Kita tidak membutuhkan tempat dan transportasi yang ba-

nyak karena dengan sejumlah satu gram materi itu sudahcukup memberikan tenaga. Jadi dapat menghemat.

2. Jangka waktu yang lama. Apabila tenaga yang dikandungoleh inti itu kita keluarkan secara teratur maka satu grammateri saja dapat dipergunakan bertahun-tahun.

PENUTUP

Setelah diadakan penelitian yang mendalam mengenai atom ter-nyata banyak sekali yang dapat dimanfaatkan dari atom itu terutamatenaga atom yang dipergunakan sebagai sumber energi. Di sampingsebagai sumber tehaga juga dapat memancarkan radiasi. Radiasi da-

.

36 Cakrawalo Pendidikan NQ. 2 Volume VI 198 7

pat dipergunakan sebagai pengawetan bahan makanan pengobatandan lain-lainnya.

DAFT AR PUST AKA

1. Achmad Baiquni, Apakah A 10m ltu, Universitas Jakarta, Jakar-~ ta, 1961.

2. Arthur Beiser, Concepts of Modern Physics, Tokyo International rStudent, Tokyo, 1982.

3. Budi Santosa, Fisika dan A/at Deteksi Radl'asi, Pusdiklat Batan,Yogyakarta, 1986.

4. Indro Yuwono, Aplikasi Teknik Nuklir di Bidang lndustri danKimia, Pusdiklat BATAN, Yogyakarta, 1986.

5. Irving Keplan, Nuclear Physics, Yapan Publications Company,Tokyo, 1963.

-.

.