APASIH NUKLIR ITU?

        

            Semakin hari, kebutuhan listrik di negara tercinta ini semakin meningkat. Ketersediaan energi yang ada tidak sebanding dengan kebutuhan energy. Penyokong energy utamapun berasal dari energy non-terbarukan, yaitu minyak bumi dan batu bara. Belum lagi emisi gas CO2 yang dihasilkan selalu meningkat tiap tahunnya. Oleh karena itu, pemerintah menggalakkan gerakan “Net Zero Emision” atau gerakan yang mengurangi emisi gas CO2 menggunakan energy baru dan terbarukan. Perna terdengar, pengunaan energy nuklir sebagai salah satu energy baru. Tapi, sebenarnya apasih energy nuklir itu?

            Menurut KBBI, nuklir merupakan sesuatu yang berhubungan dengan atau menggunakan inti atau energy (tenaga) atom. Nuklir sendiri berasal dari kata “nucleus” yang berarti inti atom. Jadi dapat disimpulkan bahwa sesuatu yang mempunyai keterkaitan dengan inti atom bisa disebut nuklir. Sedangkan menurut UU RI No. 10 Tahun 1997 tentang Ketenaganukliran, tenaga nuklir adalah tenaga dalam bentuk apa pun yang dibebaskan dalam proses transformasi inti, termasuk tenaga yang berasal dari sumber radiasi pengion.

             Setelah diteliti, ternyata inti atom itu bisa menghasilkan suatu reaksi yang dinamakan dengan reaksi nuklir. Reaksi nuklir sendiri terbagi menjadi 2, yaitu reaksi fisi dan reaksi fusi. Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan inti atom yang lebih berat menjadi inti atom yang lebih ringan, sedangkan reaksi fusi adalah reaksi penggabungan inti atom yang lebih ringan menjadi yang lebih berat. Contoh dari reaksi fusi 1H + 2H -> 3H, reaksi fisi 235U + n -> 140 Cs + 2 Rb + 2n

             Kalau berkaca dari kejadian terdahulu, stigma kepada nuklir memiliki penilaian yang buruk. Terbukti pada kelamnya kejadian Chernobyl serta pengeboman Hiroshima dan Nagasaki. Namun, sebenarnya banyak sekali pemanfaatan nuklir yang berdampak positif pada kehidupan manusia. Mulai dari segi nonenergi, nuklir bisa dimanfaatkan pada bidang medis (deteksi dan terapi kanker), bidang industry (uji tak rusak), bidang pangan (pengawetan makanan), bidang pertanian (pembentukan varietas unggul dan pemandulan hama), bidang hidrologi (deteksi kebocoran pipa), dll, serta pada bidang energy, yaitu pembentukan PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) yang akan dibahas pada post selanjutnya. Daripada sisi negatifnya, terlihat banyak sekali sisi positif dari nuklir yang tentunya sangat membantu kehidupan manusia.

                        Berikut merupakan beberapa aplikasi teknologi nuklir di berbagai bidang

• Bidang Pertanian

1. Pemuliaan Tanaman

Pemuliaan tanaman dengan cara radiasi bertujuan untuk memberikan mutasi kepada tumbuhan agar diperoleh hasil yang diinginkan. Cara untuk melakukan Teknik ini adalah dengan meradiasi biji, stek batang, serbuk sari, maupun bagian-bagian kecil dari tumbuhan. Hasil yang akan muncul dapat dibagi menjadi 3, yaitu hasil positif, dimana mutasi ke arah yang diinginkan dan dapat diwariskan pada generasi selanjutnya, lalu ada hasil negative dan tanpa mutasi. Selain itu, Teknik ini dapat dimanfaatkan juga agar tanaman dapat tahan hama.  Yang menariknya lagi, tanaman yang tumbuh melalui proses radiasi tidak akan bersifat radioaktif sehingga aman untuk dimakan. Salah satu contohnya yaitu varietas padi Bestari yang telah diradiasi memiliki rasa pulen dan tahan wereng coklat biotipe 1&2.            

 

Gambar 1 Padi Bestari

2. Teknik Serangga Mandul

Tujuan dari Teknik ini, yaitu untuk mengendalikan populasi hama sehingga tidak terlalu mengganggu manusia. Caranya adalah dengan meradiasi serangga jantan pada tahap pupa lalu menyebarkannya ke alam bebas untuk berkembang biak sehingga ketika kawin dengan betina yang normal akan menghasilkan telur tanpa embrio. Serangga yang diradiasi tidak menghasilkan kecacatan secara fisik sehingga tetap bersifat kompetitif untuk melakukan perkawinan.

• Bidang Industri

NDT

NDT atau Non-Destructive Test merupakan suatu uji coba pada material (biasanya untuk menentukan kecacatan) menggunakan metode nuklir maupun non-nuklir tanpa merusak bahan yang diuji coba. Pada metode nuklir, bahan akan dikenakan foton yang memiliki daya tembus tinggi, seperti sinar gamma atau sinar X yang bersumber dari radioisotope maupun dari suatu alat. Konsep yang diterapkan yakni intensitas radiasi yang menembus benda pada setiap bagian tidak sama akibat terdapat kecacatan. Radiasi yang diteruskan melalui bahan tersebut akan ditangkap melalui film yang dipasang dibelakang bahan dan akan memberikan warna hitam yang berbeda-beda pada film. Apabila terdapat warna hitam yang lumayan pekat di suatu titik, maka pada posisi tersebut terdapat kecacatan pada bahan.

Gambar 2 Non-Destructive Test pada pipa

• Bidang Hidrologi

Penentuan kebocoran pada pipa

Untuk menentukan daerah yang mengalami kebocoran pada suatu pipa, metode yang dipakai dapat menggunakan tracing radioisotope. Suatu radioisotope akan diinjeksikan ke dalam pipa dan terdapat pemantau radiasi di atas tanah. Pemantau tersebut akan mengikuti arah aliran dan apabila pada suatu titik terdapat cacahan tinggi radiasi, maka kebocoran ada pada titik tersebut. Biasanya alat yang digunakan untuk pemantauan radiasi yaitu Geiger-Muller Counter.

 

Gambar 3 Skema penentuan kebocoran pipa

 

• Bidang Kesehatan

Radiodiagnostik

Radiodiagnostik merupakan Teknik untuk mendeteksi suatu penyakit melalui penggunaan radioisotop. Metode ini dapat dilakukan dengan menembakkan langsung sinar X atau yang lebih kita kenal dengan rontgen, CT-Scan, maupun PET (Positron Emission Tomography) dan SPECT (Single Photon Emission Computerized Tomography) scan. Biasanya radioisotope akan dimasukkan ke dalam tubuh lalu setelah beberapa saat pasien akan di scan, dimana kamera akan menangkap radiasi sehingga menghasilkan citra lokasi penyerapan radioisotope. Penggunaan radioisotope ini tentunya tidak sembarangan harus sesuai dengan jenis penyakit yang diperkirakan serta dengan dosis yang telah ditentukan. Contohnya seperti I-131 untuk bagian tiroid, Ga-78 untuk kanker prostat, dll.

 

Gambar 4 Hasil scan SPECT pada otak

 

• Bidang Energi

1. REAKTOR FUSI

            Reaktor Fusi merupakan salah satu reaktor yang memanfaatkan reaksi      nuklir terutama pada reaksi fusi dengan prinsip konversi energi dari hasil            reaksi penggabungan 2 inti atom yang lebih ringan menjadi inti yang lebih           berat. Reaktor fusi pertama diciptakan di Uni Soviet dengan nama TOKAMAK yang menggunakan ruang toroidal dengan koil magnetik.    Reaktor ini menggunakan reaksi D-T atau Deuterium-Tritium dengan reaksi      sebagai berikut :

₁H² + ₁H³ -> ₂H⁴ + ₀n¹

Neutron yang dihasilkan mempunyai energi kinetic sebesar 14,1 MeV yang akan diubah menjadi energi panas sehingga dapat membangkitkan uap yang akan memutar generator dan menghasilkan energi listrik. Pada tahun ini, eksperimen dilakukan di Inggris, tepatnya di Lab JET (Joint European Torus) yang menghasilkan energi sebesar 59 Mega Joule selama 5 detik. Energi ini setara dengan 11 megawatt atau dapat menyuplai listrik bagi 3667 rumah  dengan kapasitas 900 kVA. Deuterium cukup berlimpah di alam dimana dapat ditemukan di air laut, namun ketersediaan tritium hanya sedikit sehingga diperlukan Lithium yang ditumbukkan dengan neutron untuk menghasilkannya dengan reaksi sebagai berikut :

₃Li⁶ + ₀n¹ -> ₂He⁴ + ₁H³

Energi yang dihasilkan oleh reaktor fusi lebih besar dibandingkan reaktor fisi dan menghasilkan limbah radioaktif yang jauh lebih sedikit (dari neutron dan tritium). Namun, yang menjadi tantangan dalam pengembangan reaktor fusi adalah material bahan dan stabilitas serta kontinuitas reaksi. Suhu yang dihasilkan dari reactor fusi dapat mencapai ratusan juta derajat celcius sehingga sulit untuk menemukan material yang bertahan hingga suhu tersebut, serta kondisi reaksi yang sangat mudah berubah menyebabkan stabilitas dan kontinuitas terganggu.

 

Gambar 5 Reaktor ITER

 

2. REAKTOR FISI

Prinsip dari reaktor fisi mirip dengan reaktor fusi dimana energi panas yang dihasilkan dari proses fisi digunakan untuk membangkitkan uap yang memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik. Umumnya bahan bakar reaktor fisi merupakan U-235 karena bersifat fisil (dapat “dibelah”) sehingga dapat menghasilkan reaksi fisi. Namun, kandungan U-235 dalam alam sangat kecil, berkisar pada nilai 0,72%, sehingga perlu dilakukan pengayaan hingga tingkat tertentu agar dapat digunakan sebagai bahan bakar. Reaksi yang berlangsung ialah :

 ₀n¹ + U-235 -> Rb-93 + Cs-140 + 2 ₀n¹ + energi

Neutron yang dihasilkan berupa neutron lambat dan neutron cepat. Untuk dapat menghasilkan reaksi fisi, hanya diperlukan neutron lambat. Oleh karena itu, diperlukan suatu zat yang dapat mengurangi kecepatan dari neutron cepat hingga pada nilai tertentu yang disebut dengan moderator. Biasanya moderator reaktor fisi berupa grafit, air, dan air berat (D₂O). Karena jumlah neutron yang dihasilkan terus bertambah sehingga energi yang dihasilkan juga semakin besar. Namun, apabila terlalu banyak, energi yang dihasilkan juga terlalu besar yang dapat menyebabkan reaktor tersebut rusak. Oleh karena itu, diperlukan bahan untuk mengontrol populasi neutron yang dinamakan dengan batang kendali.

Batang kendali biasanya terbuat dari bahan yang memiliki daya serap neutron tinggi seperti boron dalam bentuk boron karbida. Kemudian, diperlukan reflector untuk memantulkan kembali neutron yang keluar dari daerah reaksi sehingga dapat digunakan kembali. Reflektor yang biasa digunakan adalah air. Bahan bakar uranium diperoleh melalui penambangan yang kemudian diproses hingga menjadi pellet UO₂ untuk digunakan. Limbah dari reaktor masih mengandung kurang lebih 96,6% bahan bakar yang dapat digunakan kembali, sehingga dilakukan re-processing. Limbah yang benar-benar dapat dilimbahkan biasanya disimpan di tempat penyimpanan sementara yang kemudian dapat di solidifikasi dan ditimbun di tanah dalam barel-barel setelah aktivitasnya telah menurun.

Gambar 6 Reaktor Kartini

 

3. BATERAI NUKLIR

      Penemuan baterai nuklir didasari karena penemuan Teknik termokopel oleh Thomas Johann Seebach, dimana arus listrik dapat terjadi karena perbedaan suhu ujung-ujung logam yang saling berhubungan. Unsur radioaktif dapat digunakan sebagai penyuplai panas pada teknik ini. Panas radiasi dari unsur radioaktif akan diserap oleh bagian termokopel berupa sambungan semikonduktor.  Perbedaan suhu menyebabkan elektron akan mengalir pada daerah semikonduktor panas menuju daerah yang dingin sehingga terjadi arus termolistrik.

Cara seperti ini dimanfaatkan pada Radioisotope Thermoelectric Generator (RTG). Daya pakai baterai tergantung seberapa lama paruh waktu unsur yang digunakan, dimana RTG mempunyai umur efektif dua kali paruh waktu unsur radioaktif. Untuk menjaga kestabilan, alat ini dilengkapi dengan pendingin. Hasil uji menunjukkan bahwa radioisotope dalam baterai tahan terhadap panas tinggi dan tidak dapat larut dalam air. RTG ini banyak digunakan pada misi ruang angkasa, seperti pada Voyager.

Gambar 7 Baterai Nuklir

 Author : Augie Davin Siagian