Tentang Teknologi Nuklir

Sejarah

Kejadian pada kehidupan sehari-hari, fenomena alam, jarang sekali berkaitan dengan reaksi nuklir. Hampir semuanya melibatkan gravitasi dan elektromagnetisme. Keduanya adalah bagian dari empat gaya dasar dari alam, dan bukanlah yang terkuat. Namun dua lainnya, gaya nuklir lemah dan gaya nuklir kuat adalah gaya yang bekerja pada range yang pendek dan tidak bekerja di luar inti atom. Inti atom terdiri dari muatan positif yang sesungguhnya akan saling menjauhi jika tidak ada suatu gaya yang menahannya.

Henri Becquerel di tahun 1896 meneliti fenomena fosforesensi pada garam uranium ketika ia menemukan sesuatu yang akhirnya disebut dengan radioaktivitas. Ia, Pierre Curie, dan Marie Curie mulai meneliti fenomena ini. Dalam prosesnya, mereka mengisolasi unsur radium yang sangat radioaktif. Mereka menemukan bahwa material radioaktif memproduksi gelombang yang intens, yang mereka namai dengan alfa, beta, dan gamma. Beberapa jenis radiasi yang mereka temukan mampu menembus berbagai material dan semuanya dapat menyebabkan kerusakan.

Secara perlahan, diketahui bahwa radiasi yang diproduksi oleh peluruhan radioaktif adalah radiasi terionisasi. Banyak peneliti radioaktif di masa lalu mati karena kanker sebagai hasil dari pemaparan mereka terhadap radioaktif.

Sejak atom menjadi lebih dipahami, sifat radioaktifitas menjadi lebih jelas. Beberapa inti atom yang berukuran besar cenderung tidak stabil, sehingga peluruhan terjadi hingga selang waktu tertentu sebelum mencapai kestabilan. Tiga bentuk radiasi yang ditemukan oleh Becquerel dan Curie temukan juga telah dipahami; peluruhan alfa terjadi ketika inti atom melepaskan partikel alfa, yaitu dua proton dan dua neutron, setara dengan inti atom helium; peluruhan beta terjadi ketika pelepasan partikel beta, yaitu elektron berenergi tinggi; peluruhan gamma melepaskan sinar gamma, yang tidak sama dengan radiasi alfa dan beta, namun merupakan radiasi elektromagnetik pada frekuensi dan energi yang sangat tinggi. Ketiga jenis radiasi terjadi secara alami, dan radiasi sinar gamma adalah yang paling berbahaya dan sulit ditahan.

Fisi Nuklir

Fisi nuklir adalah proses pembelahan inti menjadi bagian-bagian yang hampir setara, dan melepaskan energi dan neutron dalam prosesnya. Jika neutron ini ditangkap oleh inti lainnya yang tidak stabilm inti tersebut akan membelah juga, memicu reaksi berantai. Jika jumlah rata-rata neutron yang diepaskan per inti atom yang melakukan fisi ke inti atom lain disimbolkan dengan k, maka nilai k yang lebih besar dari 1 menunjukkan bahwa reaksi fisi melepaskan lebih banyak neutron dari pada jumlah yang diserap, sehingga dapat dikatakan bahwa reaksi ini dapat berdiri sendiri. Massa minimum dari suatu material fisi yang mampu melakukan reaksi fisi berantai yang dapat berdiri sendiri dinamakan massa kritis. Ketika neutron ditangkap oleh inti atom yang cocok, fisi akan terjadi dengan segera, atau inti atom akan berada dalam kondisi yang tidak stabil dalam waktu yang singkat.

Proses Fisi

Namun, jika neutron yang digunakan dalam reaksi fisi dapat dihambat, misalnya dengan penyerap neutron, dan neutron tersebut masih menjadikan massa material nuklir berstatus kritis, maka reaksi fisi dapat dikendalikan. Hal inilah yang membuat reaktor nuklir dibangun. Neutron yang bergerak cepat tidak boleh menabrak inti atom, mereka harus diperlambat, umumnya dengan menabrakkan neutron dengan inti dari pengendali neutron sebelum akhirnya mereka bisa dengan mudah ditangkap. Saat ini, metode seperti ini umum digunakan untuk menghasilkan listrik.

Fusi Nuklir

Jika inti atom bertabrakan, dapat terjadi fusi nuklir. Proses ini akan melepas atau menyerap energi. Ketika inti atom hasil tabrakan lebih ringan dari besi, maka pada umumnya fusi nuklir melepaskan energi. Ketika inti atom hasil tabrakan lebih berat dari besi, maka pada umumnya fusi nuklir menyerap energi.

Proses Fusi

Fusi nuklir mulai diteliti pada tahap teoritis ketika Perang Dunia II, ketika para peneliti Proyek Manhattan yang dipimpin oleh Edward Teller menelitinya sebagai metode pembuatan bom. Proyek ini ditinggalkan setelah menyimpulkan bahwa hal ini memerlukan reaksi fisi untuk menyalakan bom. Hal ini terus terjadi hingga pada tahun 1952, peledakkan bom hidrogen pertama dilakukan. Disebut bom hidrogen karena memanfaatkan reaksi antara deuterium dan tritium, isotop dari hidrogen. Reaksi fusi menghasilkan energi lebih besar per satuan massa material dibandingkan reaksi fisi, namun lebih sulit menjadikannya bereaksi secara berantai.

Senjata Nuklir

Senjata nuklir adalah alat peledak yang mendapatkan daya ledaknya dari reaksi nuklir, entah itu reaksi fisi atau kombinasi dari fisi dan fusi. Keduanya melepaskan sejumlah besar energi dari sejumlah kecil massa, bahkan alat peledak nuklir kecil dapat menghancurkan sebuah kota dengan ledakan, api, dan radiasi. Senjata nuklir disebut sebagai senjata pemusnah massal, dan penggunaan dan pengendaliannya telah menjadi aspek kebijakan internasional sejak kehadirannya.

Desain senjata nuklir lebih rumit dibandingkan apa yang terlihat dari luarnya, senjata ini harus menyimpan satu atau lebih massa subkritis yang stabil untuk dibawa, dari pada menginduksi massa kritis untuk peledakan. Kerumitan ini juga dirasakan ketika harus memastikan bahwa reaksi berantai harus menghabiskan sejumlah besar material sebelum material tersebut terpental jauh. Proses pengadaan material nuklir juga lebih rumit dari yang terlihat, substansi nuklir yang tersedia secara alami cukup stabil, sedangkan proses ini memerlukan material nuklir yang tidak stabil.

Uranium Black

Satu isotop uranium, yang dinamakan uranium-235, ada secara alami dan tidak stabil, namun selalu ditemukan bercampur dengan isotop uranium-238 yang yang lebih stabil, yang jumlahnya sekitar 99%. Sehingga, beberapa cara pemisahan isotop berdasarkan perbedaan berat sebesar tiga neutron harus dilakukan untuk mengisolasi uranium-235.

Cara alternatif lainnya, unsur plutonium memiliki isotop yang tidak stabil untuk digunakan dalam proses ini. Plutonium tidak terdapat secara alami, sehingga harus dibuat di reaktor nuklir.

Aplikasi Teknologi Nuklir

Penggunaan Sipil

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Energi nuklir adalah tipe teknologi nuklir yang melibatkan penggunaan tekendali dari reaksi fisi nuklir untuk melepaskan energi, termasuk propulsi, panas, dan pembangkitan energi listrik. Energi nuklir diproduksi oleh reaksi nuklir terkendali yang menciptakan panas yang lalu digunakan untuk memanaskan air, memproduksi uap, dan mengendalikan turbin uap. Turbin ini digunakan untuk menghasilkan energi listrik dan/atau melakukan pekerjaan mekanis. Lihat teknologi reaktor nuklir

Saat ini, energi nuklir menghasilkan sekitar 15,7% listrik yang dihasilkan di seluruh dunia (data tahun 2004) dan digunakan untuk menggerakkan kapal induk, kapal pemecah es, dan kapal selam.

Penggunaan Nuklir pada Bidang Industri

Pada eksplorasi minyak dan gas, penggunaan teknologi nuklir berguna untuk menentukan sifat dari bebatuan sekitar seperti porositas dan litografi. Teknologi ini melibatkan penggunaan neutron atau sumber energi sinar gamma dan detektor radiasi yang ditanam dalam bebatuan yang akan diperiksa.

Pada konstruksi jalan, pengukur kelembaban dan kepadatan yang menggunakan nuklir digunakan untuk mengukur kepadatan tanah, aspal, dan beton. Biasanya digunakan cesium-137 sebagai sumber energi nuklirnya.

Pemrosesan Makanan dan Pertanian

Irradiasi makanan adalah proses memaparkan makanan dengan ionisasi radiasi dengan tujuan menghancurkan mikroorganisme, bakteri, virus, atau serangga yang diperkirakan berada dalam makanan. Jenis radiasi yang digunakan adalah sinar gamma, sinar X, dan elektron yang dikeluarkan oleh pemercepat elektron. Aplikasi lainnya yaitu pencegahan proses pertunasan, penghambat pemasakan buah, peningkatan hasil daging buah, dan peningkatan rehidrasi. Secara garis besar, irradiasi adalah pemaparan suatu bahan ke radiasi untuk mendapatkan manfaat teknis. Teknik seperti ini juga digunakan pada peralatan medis, plastic, tuba untuk jalur pipa gas, saluran untuk penghangat lantai, lembaran untuk pengemas makanan, bagian-bagian otomotif, kabel, ban, dan bahkan batu perhiasan. Dibandingkan dengan pemaparan irradiasi makanan, volume penggunaan nuklir pada aplikasi tersebut jauh lebih besar namun tidak diketahui oleh konsumen.

Efek utama dalam pemrosesan makanan dengan menggunakan ionisasi radiasi berhubungan dengan kerusakan DNA, informasi dasar kehidupan.

Harus diperhatikan bahwa jumlah energi yang efektif untuk radiasi cukup rendah dibandingkan dengan memasak bahan makanan yang sama hingga matang. Bahkan energi yang digunakan untuk meradiasikan 10 kg bahan makanan hanya mampu memanaskan air hingga mengalami kenaikan temperatur sebesar 2,50C.

Kecelakaan Penggunaan Nukir

Kecelakaan nuklir diakibatkan oleh energi yang terlalu besar yang seringkali sangat berbahaya. Pada sejarahnya, insiden pertama melibatkan pemaparan radiasi yang fatal. Marie Curie meninggal akibat aplastik anemia yang merupakan hasil dari pemaparan nuklir tingkat tinggi. Dua peneliti amerika, Harry Daghlian dan Louis Slotin, meninggal akibat penanganan massa plutonium yang salah. Tidak seperti senjata konvensional, sinar yang intensif, panas, dan daya ledak bukan satu-satunya komponen mematikan bagi senjata nuklir. Diperkirakan setengah dari korban meninggal di Hiroshima dan Nagasaki meninggal setelah dua hingga lima tahun setelah pemaparan radiasi akibat bom atom.

Kecelakaan radiologis dan nuklir sipil sebagian besar melibatkan pembangkit listrik tenaga nuklir. Yang paling sering adalah pemaparan nuklir terhadap para pekerjanya akibat kebocoran nuklir. Kebocoran nuklir adalah istilah yang merujuk pada bahaya serius dalam pelepasan material nuklir ke lingkungan sekitar. Yang paling terkenal adalah kasus Three Mile Island di Pennsylvania dan Chernobyl di Ukraina. Reaktor militer yang mengalami kecelakaan yang sama adalah Windscale di Inggris dan SL-1 di Amerika Serikat.

Kecelakaan militer biasanya melibatkan kehilangan atau peledakkan senjata nuklir yang tidak diharapkan. Percobaan Castle Bravo di tahun 1954 menghasilkan ledakan diluar perkiraan, yang mengkontaminasi pulau terdekat, sebuah kapal penangkap ikan berbendera Jepang (dengan satu kematian), dan meningkatkan kekhawatiran terhadap kontaminasi ikan di Jepang. Di tahun 1950an hingga 1970an, beberapa bom nuklir telah hilang dari kapal selam dan pesawat terbang, yang beberapa di antaranya tidak pernah ditemukan. Selama 20 tahun terakhir telah jadi pengurangan kasus demikian.

4 Tanggapan

  1. artikel keren…

  2. TFS

  3. mantaff ..

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: