Reaktor Nuklir dan Prinsip Kerja Bom Nuklir

Daftar Isi

 

Agar dapat di manfaatkan sebagai sumber energy, reaksi inti hasus di kendalikan. Pengendalian reaksi inti dapat di lakukan dalam sebuah reactor nuklir.

1.       Reaktor fisi

Secara singkat Reaksi fisi adalah reaksi terbelahnya inti berat menjadi dua inti baru akibat di tembak menggunakan neutron.

Reaksi berantai dapat menghasilkan energy yang sangat besar. Jika energy ini tidak di kendalikan, akan terjasi ledakan yang dapat membahayakan kehidupan. Reaktor fisi di buat untuk mengendalikan reaksi berantai agar energinya dapat di manfaatkan.

Reaktor fisi pertama kali di buat oleh Fermi pada tahun 1942 di universitas Chicago. Reaktor ini tersusun dari uranium (sebagai bahan bakar) dan grafit (sebagair moderator) pada sebuah tendon. Moderator akan memperlambat neutron yang di hasilkan pada reaksi fisi agar lebih mudah di tangkap oleh inti uranium lain serta menghasilkan reaksi fisi berikutnya. Kecepatan reaksi di atur menggunakan bang-batang pengontrol yang terbuat dari material (misalnya cadmium) yang dapat menyerap neutron secara efisien. Posisi batang-batang pengontrol dapat di geser mendekati atau menjauhi timbunan bahan bakar(uranium) tempat reaksi fisi berlangsung untuk mengatur populasi neutron pada reaksi berantai. Keadaan di mana secara rata-rata hanya ada sebuah neutron hasil reaksi fisi yang memicu reaksi fisi berikutnya di sebut kondisi kritis reaktor.

Reaktor fisi yang menghasilkan energy untuk di manfaatkan secar praktis/komersial di operasikan mendekati kondisi kritisnya dengan mengatur batang-batang pengontrol secara kontinu. Reaktor pertama Fermi yang di buat untuk menguji prinsip dasar reaksi fisi hanya menghasilkan daya sekitaar 0.5 watt ketikas di operasikan mendekati kondisis kritisnya. Daya sekecil itu hanya cukup untuk menghidupkan sebuah bola lampu senter. Bendingkan dengan reaktor nuklir modern yang mampu menghasilkan daya sekitar 1000 megawatt, cukup untuk menerangi sebuah kota.

2.       Reaktor fusi

Reaksi fusi adalah reaksi yang melibatkan proses penggabungan 2 inti ringan menjadi sebuah inti yang lebih berat. Massa inti hasil gabungan ini lebih kecil daripada total massa pembentuknya. Reaksi fusi dapat berlangsung di matahari dan bintang-bintang lain yang merupakan reaktor alam. Di bumi, reaksi fusi dapat berlangsung dalam ledakan sebuah bom atom (bom fisi), dimana suhu pada bom atom yang meledak di perkirakan mencapai 4-5 kali suhu di inti matahari. Tentu saja energy dari  bom ini tidak dapat di manfaatkan, justru sebaliknya, sangat membahayakan.

Masalah utama dalam pengendalian reaksi fusi adalah di perlukannya suhu yang sangat tinggi (jutaan kelvin) agar reaksi ini dapat berlangsung. Tidak ada tempat di bumi ini yang memeliki suhu setinggi itu, dan hingga kini untuk menghasilkan sushu setinggi itu memerlukna biaya yang sangat mahal. Hal ini tidak sebanding dengan hasil yang didapat sehingga reaktor fusi komersial hingga sekarang belum berhasil di buat.

Para ilmuwan hingga kini terus melakukan riset untuk membuat reaktor fusi. Reaktor fusi percobaan berbentuk seperti kue donat dan di namakan tokamak. Dalam tokamak, suhu tinggi di peroleh menggunakan teknik resonansi  magnetic dan kompressi magnetic pada plasma. Akan tetapi, energy yang di hasilkan dari reaksi fusi dalam tokamak itu masih jauh lebih kecil di bandingkan dengan energy yang di berikan untuk memanaskan plasma sehingga tidak menguntungkan.

Seandainya reaktor fusi komersial berhasil di buat, manfaatnya akan sangat besar sekali. Sebuah pembangkit listrik tenaga nuklir yang memanfaatkan reaksi fusi  merupakan impian kita bersama.perlu di ketahui bahwa reaksi fusi hampir tidak menghasilkan zat-zat berbahaya seperti halnya reaksi fisi. Selain itu, bahan bakar untuk reaksi fusi (yaitu hydrogen) juga mudah di dapat dan berlimpah, tidak seperti bahan bakar reaksi fisi (misalnya uranium) yang sulit di dapat.

3.       Bom fisi

Salah satu bentuk pemanfaatan kemajuan teknologi untuk tujuan merusak adalah pembuatan bom atom atau bom nuklir. Reaksi inti menghasilkan energy yang sangat besar dan sebuah bom yang memanfaatkan reaksi inti tentu saja memiliki daya penghancur yang sangat besar pula.

Jika reaksi fisi berantai terjadi pada segumpal uranium-235 murni kira-kira seukuran bola baseball, ledakan yang hebat akan terjadi. Jika reaksi berantai tersebut terjadi uranium-235 murni dengan massa yang lebih kecil, bagaimanapun juga tidak akan ada ledakan yang terjadi. Hal ini karena neutron yang di hasilkan dari sebuah reaksi fisi akan lebih dulu menempuh jarak tertentu sebelum dapat menumbuk inti atom lain untuk memicu reaksi fisi berikutnya. Jika massa uranium terlalu kecil (berarti juga terlalu kecil volume/ukurannya), neutron tadi akan lebih dulu keluar dari permukaan potongan uranium sebelum dapat menumbuk inti uranium lain. Dalam kondisi ini, rata-rata kurang dari satu neutron hasil reaksi fisi yang dapat memicu reaksi fisi berikutnya sebagai reaksi berantai ini akan segera berakhir (padam).

Massa (dalam hal ini massa uranium-235) dimana tiap reaksi fisi rata-rata menimbulkan sebuah reaksi fisi  berikutnya di sebut massa kritis (ingat kembali kondisi kritis pada reaktor fisi). Massa ini cukup untuk menghasilkan reaksi berantai tetapi akan segera berhenti. Massa di mana reaksi berantai hanya sedikit terjadi dan segera berhenti di sebut ‘massa subkritis’.

Sebuah bom fisi yang terdiri atas dua potongan uranium-235 yang keduanya memiliki massa subkritis, neutron di dalamnya akan selalu lebih dulu keluar (lepas) dari permukaan sebelum dapat menumbuk inti sehingga tak dapat menimbulkan reaksi berantai.akan tetapi, jika salah satu potngan uranium yang di picu oleh energy ledakan pada salah satu ujung menabrak potongan uranium di ujung lain, kedua potongan uranium akan menyatu dan massanya akan melebihi massa kritis, dan dengan pengaturan waktu yang tepat akan terjadi ledakan yang sangat dahsyat akibat reaksi berantai.

Bom fisi uranium-235 yang di jatuhkan di Hiroshima dan menimbulkan kerusakan yang mengerikan pada tahun 1945 di perkirakan hanya seukuran bola bowling (setelah di rakit). Isotop uranium-235 yang di gunkan tersebut bukanlah isotop alami, malinkan di dapatkan dari pemrosesan uranium-238 yang di lakukan pada proyek rahasia ‘manhattan project’ saat terjadi perang dunia ke 2.

4.       Bom fusi

Energy  hasil fusi sebuah atom hydrogen lebih kecil daripada energy fisi sebuah atom uranium. Namun, 1 gram hydrogen menghasilkan energy beberapa kali lebih besar daripada energy satu gram uranium pada reaksi fisi. Hal ini karena jumlah atom hydrogen jauh lebih banyak daripada jumlah atom uranium untuk massa yang sama (ingatlah bilangan Avogadro).

Unsur yang lebih berrat daripada hydrogen dan lebih ringan dari pada besi akan menghasilkan energy bila bergabung (berfusi). Akan tetapi, energy hasil fusi unsur-unsur tersebut jauh lebih kecil daripada energy hasil fusi hydrogen. Jadi, hydrogen (terutama dalam bentuk deuterium) merupakan pilihan utama sebagai bahan bakar reaksi fusi.

Seperti kita ketahui, reaksi fusi berlangsung pada suhu yang sangat tinggi seperti pada inti matahari atau pada ledakan bom atom (bom fisi). Manusia belum dapat mengendalikan reaksi fusi untuk di manfaatkan bagi kehidupan, tetapi sudah mampu menggunakan reaksi fusi yang tak terkendali untuk membuat alat penghancur berupa bom.

Bom fusi atau bom termonuklir menggunakan hydrogen sebagai bahan bakarnya sehingga sering juga di sebut bom hydrogen. Suhu sangat tinggi yang di butuhkan untuk berlangsungnya reaksi fusi pada bom hydrogen ini di peroleh dari ledakan bom fisi. Jadi, dalam sebuah bom fusi terdapat pemicu berupa bom fisi. kita dapat membayangkan betapa mengerikannya daya hancur bom fusi tersebut.