Tahukah Kalian, Energi Nuklir Itu ?

Partikel nuklir seperti proton dan neutron tidak pecah pada proses reaksi fisi dan fusi, namun kumpulan dari mereka mempunyai massa lebih rendah daripada mereka berada dalam posisi terpisah atau sendiri. Adanya perbedaan massa ini dibebaskan dalam bentuk panas dan radiasi di reaksi nuklir (panas dan radiasinya memiliki massa yang hilang, namun terkadang terlepas ke sistem, di mana tak terukur).

Energi matahari merupakan salah satu contoh sumber konversi energi ini. Matahari mengalami proses fusi hidrogen mengubah 4 miliar ton materi surya per detik menjadi energi elektromagnetik, selanjutnya diradiasikan ke angkasa luar.

Sumber Daya nuklir merupakan penggunaan energi yang berasal reaksi nuklir untuk menghasilkan energi panas, yang digunakan untuk pembangkit listrik. Penggunaan sumber daya nuklir untuk kepentingan manusia pada saat ini masih terbatas pada reaksi fisi nuklir dan peluruhan dari radioaktif.

Para peneliti terus melakukan percobaan fusi nuklir yang bertujuan untuk menghasilkan energi. Energi panas dari fusi nuklir malah lebih banyak dari fisi nuklir, namun sampai saat ini belum ditemukan wadah atau tempat sebagai reaktornya. Semua jenis batu kawah gunung meleleh jika dipakai fusi, jadi sampai sekarang  fusi nuklir belum bisa digunakan untuk menghasilkan energi listrik.

Daya dari nuklir menyumbangkan sekitar 6% sebagai kebutuhan energi dunia, dan 13-14% kebutuhan listrik di dunia. Sumbangan energi nuklir berada di Amerika Serikat, Perancis, dan Jepang menyumbang 50% dari seluruh pembangkit listrik nuklir yang ada.

Penggunaan energi nuklir sampai sekarang masih kontroversial dan banyak memunculkan perbedaan pendapat. Para pendukungnya, salah satunya ialah Asosiasi Nuklir Dunia dan IAEA, mengatakan bahwa energi nuklir merupakan salah satu sumber energi yang bisa mengurangi emisi karbon.Yang menolaknya, seperti Greenpeace dan NIRS, mempercayai bahwa nuklir akan membahayakan kehidupan manusia dan lingkungan.

Manfaat energi nuklir dalam bidang medis berguna sebagai diagnose dan terapi radiasi. Hal tersebut tentunya sangat berguna bagi mereka pengidap kanker. Pada bidang ini sering disebut dengan kedokteran nuklir. Sinar X adalah salah satu hasil dari pengembangan teknologi nuklir yang dikembangkan oleh banyak ahli di seluruh dunia. Teknologi nuklir tidak hanya digunakan sebagai senjata perang saja, tetapi bermanfaat dalam bidang medis untuk membantu menyembuhkan berbagai macam penyakit.

Manfaat energi nuklir selanjutnya adalah dibidang pertanian. namun apa yang dimaksudkan dalam bidang pertanian? Apakah semua makanan yang akan dikonsumsi terkontaminasi dengan radiasi? Dalam hal tersebut teknologi nuklir disebut dengan istilah yakni Irradiasi makanan. Irradiasi makanan adalah proses memaparkan bahan makanan dengan memanfaatkan ionisasi radiasi.

Proses tersebut dibilang berbahaya, tetapi proses tersebut bertujuan untuk menghancurkan bakteri, virus, maupun serangga yang ada pada makanan. Proses ini memanfaatkan radiasi dar sinar X, sinar gamma, dan electron dari hasil percepatan electron.

Selanjutnya adalah manfaat nuklir pada bidang industri. Saat ini banyak negara yang memanfaatkan energi nuklir pada bidang industri. Contohnya dalam proses eksplorasi serta gas, penggunaan teknologi nuklir ini sangat bermanfaat. Dibutuhkan nuklir untuk menentukan dari sifat bebatuan yang ada di sekitar seperti litografi maupun porositas. Penggunaan teknologi nuklir menggunakan neutron, sumber energi dari sinar gamma dan juga detector radiasi yang telah ditanam pada bebatuan yang akan diteliti.

Kemampuan dari radiasi nuklit ini memmpunyai daya tembus yang sangat tinggi, sehingga sangat efektif untuk memeriksa bahan tanpa harus melakukan perusakan terlebih dahulu. Selain itu digunakan untuk proses eksplorasi gas serta minyak, teknologi nuklir juga digunakan untuk mengukur kelembaban dan kepadatan serta berguna sebagai perancangan konstruksi jalan.

Teknologi nuklir digunakan juga dalam pembangkit energi listrik. Konsep ini dipakai oleh negara-negara maju di dunia seperti Jepang, Jerman, Inggris, dan negara maju lainnya. PLTN atau Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir dipercayai memberikan energi listrik sangat besar ketimbang energi dari fosil. Tetapi dalam penerapan sebagai pembangkit listrik dibutuhkan biaya yang mahal serta membutuhkan perawatan khusus dalam hal keamanan agar radiaktof dalam reactor tidak bocor dan mengalami kerusakan.

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.

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

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 (URanium Extraction) adalah proses yang hampir sama seperti dengan 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.

TRUEX (TRansUranic EXtraction) adalah proses daur ulang nuklir yang  didesain untuk menghilangkan metal transuranik dari limbah.

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 (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,

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:

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.

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

CANDU

Reaktor ini didesain oleh orang kanada. Sistem pendinginan reaktor ini menggunakan air berat dengan pemberian tekanan yang sesuai.

RBMKs

Reaktor ini didesain oleh orang rusia untuk memproduksi plutonium sebagai pembangkit energi. Graphit digunakan sebagai moderator pada reaktor ini.

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.

Super Critical Water-cooled Reactor (SCWR)

Reaktor ini kombinasi antara reaktor GCR dan PWR. Reaktor ini masih dalam tahap pengembangan.

Liquid Metal Fast Breeder Reactor (LMFBR)

Desain reaktor ini menggunakan pendingin logam cair dan sama sekali tidak menggunakan moderator.

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 apat 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.

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. 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.

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).

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 deutoriumtritium pada interior bagian dalam bom-H