ENERGI NUKLIR

Energi nuklir adalah suatu energi yang tersimpan dalam atom. Energi nuklir didapatkan dari perubahan sejumlah massa inti atom dalam reaksi nuklir. Partikel nuklir seperti proton dan neutron tidak terpecah di dalam proses reaksi fusi dan fisi. Akan tetapi kumpulan dari mereka memiliki massa lebih rendah daripada berada dalam posisi terpisah atau sendiri-sendiri. Adanya perbedaan massa ini dibebaskan dalam bentuk panas dan radiasi di reaksi nuklir.

Penggunaan energi nuklir merupakan teknologi paling mutakhir diantara berbagai teknologi penghasilan energi lainnya. Untuk menghasilkan energi nuklir, dibutuhkan teknologi yang tinggi pula. Bila teknologi penghasil energi lainnya (non-nuklir), secara kimia, bereaksi di tingkat elektron, maka energi nuklir bereaksi di tingkat inti atom.

Daya nuklir adalah penggunaan terkendali reaksi nuklir guna menghasilkan energi panas, yang digunakan untuk pembangkit listrik. Penggunaan daya nuklir guna kepentingan manusia saat ini masih terbatas pada reaksi fisi nuklir dan peluruhan radioaktif.

Bahan bakar yang digunakan untuk menghasilkan energi nuklir bukan bahan sembarangan. Dibutuhkan unsur-unsur radioaktif untuk menghasilkannya. Oleh sebab itulah, bahan bakar untuk energi nuklir tidak dapat dijual eceran di di pinggiran jalan. Unsur radioaktif bersifat meluruh dan memancarkan radiasi bahkan saat tidak direaksikan. Peluruhan dan radiasi ini merupakan pertanda bahwa inti atom tidak stabil. Sifat inilah yang digunakan untuk menghasilkan energi nuklir.

 
Tempat terbentuknya energi nuklir terjadi di berbagai tempat mulai dari matahari dan bintang-bintang  yang terjadi secara alami, maupun di dalam reaktor nuklir lewat campur tangan manusia. Energi nuklir menurut cara terbentuknya terbagi atas:

1. Reaktor fisi, yang membangkitkan panas melalui reaksi fisi nuklir dari isotop fissil uranium dan plutonium. Selain itu reactor fisi terbagi menjadi 3 bagian, yaitu reaktor thermal, reaktor cepat, reaktor subkritis.
2. Reaktor fusi, menawarkan kemungkinan pelepasan energi yang besar dengan hanya sedikit limbah radioaktif yang dihasilkan serta dengan tingkat keamanan yang lebih baik. Namun demikian, saat ini masih terdapat kendala-kendala bidang keilmuan, teknik dan ekonomi yang menghambat penggunaan energi fusi guna pembangkitan listrik.

     Unsur radioaktif memiliki inti atom yang tidak stabil. Secara alami pun, peluruhan dan pemancaran radiasi terjadi. Namun, untuk mendapatkan energi nuklir yang cukup untuk memenuhi kebutuhan manusia baik dari segi jumlah dan waktu, unsur-unsur radioaktif harus direaksikan dalam reaktor nuklir. Reaktor fisi sudah dapat digunakan untuk dijadikan pembangkit listrik maupun senjata nuklir. Namun reaktor fusi baru dapat digunakan sebagai senjata nuklir karena masih belum selesainya pengembangan teknologinya.

Energi nuklir secara alami dapat dirasakan manfaatnya lewat sinar matahari. Namun, energi nuklir yang diperoleh lewat campur tangan manusia membutuhkan teknologi tinggi sehingga belum semua orang merasakan dampaknya secara langsung. Namun, secara tidak langsung penggunaan energi listrik untuk membangkitkan listrik memberikan opsi lain selain menggunakan bahan bakar fosil dan menguragi emisi karbon dan pemanasan global.

Adapun beberapa contoh penggunaan energi nuklir adalah:

1.      Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

PLTN mendapatkan energi nuklir dengan memanfaatkan peluruhan inti atom untuk menghasilkan reaksi fisi nuklir. Reaksi ini menghasilkan energi panas yang digunakan untuk memanaskan air yang selanjutnya menghasilkan uap bertekanan tinggi yang memutar turbin. Pergerakan turbin selanjutnya akan menghasilkan listrik lewat generator listrik.

2.      Bom atom

Bom atom merupakan satu-satunya bidang dimana reaksi fusi dipakai. Bom atom digunakan untuk menghancurkan lawan dalam skala besar. Untuk kebutuhan menghancurkan reaksi fusi nuklir sangat cocok dipakai. Reaksi fusi menghasilkan panas yang lebih tinggi daripada reaksi fisi. Selanjutnya, akan diketahui bahwa untuk menghasilkan reaksi fusi dibutuhkan panas yang dihasilkan dari reaksi fisi. Reaksi nuklir yang tak terkendali merupakan malapetaka. Reaksi fisi tidak seperti reaksi fusi karena lebih sedikit menghasilkan limbah radioaktif sehingga lebih aman kepada manusia yang berada di luar lingkaran ledakan dan awan panas. Bom atom fisi dapat digunakan untuk memulai aktifitas pertambangan logam, membuat kawah dan memecah bebatuan.

3.      Kapal bertenaga nuklir

Kapal-kapal yang berukuran tambun dan bermassa tinggi membutuhkan energi yang besar pula untuk bergerak. Beberapa pembuat kapal besar tetap menggunakan bahan bakar non-nuklir dan bahan bakar fosil. Namun, tenaga nuklir dapat digunakan bila modal awal besar dan penguasaan teknologi tinggi.

Biasanya, ada dua hal yang mengakibatkan sebuah kapal menggunakan energi listrik sebagai sumber penggerak. Pertama, besarnya mesin per tenaga yang dihasilkan. Mesin berbahan bakar nuklir, bila dibandingkan dengan mesin berbahan bakar fosil dengan hasil energi yang sama memiliki ukuran yang lebih kecil. Masalah sistem pendingin untuk mendinginkan reaktor nuklir dapat dipakai air laut itu sendiri. Kedua,  tuntutan penggunaan di medan khusus. Dalam medan perang di lautan, sebuah kapal perang  harus bisa bergerak dengan kecepatan tinggi mengungguli kapal lawan. Namun di sisi lain, kapal harus memiliki sistem perlindungan dengan baja tebal dan berat serta membawa senjata yang banyak. Penggunaan bahan bakar fosil akan menghasilkan emisi asap dan panas yang luar biasa besar dan akan mencolok di lautan. Untuk misi khusus seperti pemecah es di kutub utara, kapal pemecah es harus memiliki kecepatan tinggi sambil membawa tameng baja tebal dan berat untuk memecah es. Penggunaan mesin berbahan bakar fosil akan menghasilkan emisi karbon yang dapat memperparah pemanasan global langsung di kutub utara. Oleh karena itu, penggunaan mesin nuklir yang tanpa emisi merupakan jawaban tepat.

   Adapun contoh konversi energi nuklir antara lain :

1.      Energi nuklir menjadi energi gerak

Dalam kapal laut bertenaga nuklir, baling-baling bergerak dikarenakan ditiup oleh uap bertekanan tinggi yang merupakan hasil dari pemanasan air laut dengan panas yang berasal dari reaktor nuklir. Air laut dilewatkan melalui pipa-pipa dan batang-batang yang mengalami panas dari reaksi nuklir di dalam reaktor nuklir.

Adapun reaksi nuklir yang terjadi di dalam reaktor nuklir kapal laut  yang merupakan reaksi fisi:

               neutron  +  U-235  -> (atom-atom yang lebih kecil) + 2.52 neutron + 180   MeV

2.      Energi nuklir menjadi energi panas

Hal ini secara langsung kita rasakan lewat sinar matahari. Bahkan, cahaya matahari tetap kita rasakan pada malam hari lewat pemantulan oleh bulan, satelit alami bumi. Reaksi nuklir yang terjadi di matahari merupakn reaksi fusi, sama dengan apa yang terjadi pada bom atom fusi yang bereaksi kurang lebih sebagai berikut⁽⁵⁾ :

D

+

T

→

4He

(3.5 MeV)

+

n

(14.1 MeV)

ataupun

n

+

6Li

→

4He

+

T

+ 4.7 MeV

3.      Energi nuklir menjadi energi listrik

Prosesnya sama dengan apa yang terjadi pada konversi energi nuklir ke energi gerak. Namun, energi gerak yang diberikan turbin digunakan untuk menghasilkan listrik lewat generator listrik. Hal ini dilakukan karena energi listrik merupakan bentuk konversi energi yang paling mudah disalurkan dalam skala besar dan jarak yang jauh.