Fusi nuklir
Reaksi fusi deuterium-tritium (D-T) dipertimbangkan sebagai proses yang
paling menjanjikan dalam memproduksi tenaga fusi.
Dalam fisika, fusi nuklir (reaksi termonuklir) adalah sebuah proses saat
dua inti atom bergabung, membentuk inti atom yang lebih besar dan
melepaskan energi. Fusi nuklir adalah sumber energi yang menyebabkan
bintang bersinar, dan Bom Hidrogen meledak. Senjata nuklir adalah senjata
yang menggunakan prinsip reaksi fisi nuklir dan fusi nuklir.
Proses ini membutuhkan energi yang besar untuk menggabungkan inti nuklir,
bahkan elemen yang paling ringan, hidrogen. Tetapi fusi inti atom yang
ringan, yang membentuk inti atom yang lebih berat dan neutron bebas, akan
menghasilkan energi yang lebih besar lagi dari energi yang dibutuhkan untuk
menggabungkan mereka -- sebuah reaksi eksotermik yang dapat menciptakan
reaksi yang terjadi sendirinya.
Energi yang dilepas di banyak reaksi nuklir lebih besar dari reaksi kimia,
karena energi pengikat yang mengelem kedua inti atom jauh lebih besar dari
energi yang menahan elektron ke inti atom. Contoh, energi ionisasi yang
diperoleh dari penambahan elektron ke hidrogen adalah 13.6 elektronvolt --
lebih kecil satu per sejuta dari 17 MeV yang dilepas oleh reaksi D-T
seperti gambar di samping.
Reaktor
Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi
berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika.
Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk bahan
lainnya, perubahannya ada yang terjadi secara spontan alias terjadi dengan
sendirinya atau bisa juga butuh bantuan energi seperti panas (contoh energi
yang paling umum). Perubahan yang dimaksud adalah perubahan kimia, jadi
terjadi perubahan bahan bukan fase misalnya dari air menjadi uap yang
merupakan reaksi fisika.
Reaktor nuklir
Core of CROCUS, suatu reaktor nuklir kecil untuk penelitian di EPFL, Swiss.
Penggunaan reaktor nuklir umumnya sangat dibatasi penggunaannya, mengingat
standar keselamatannya yang sangat tinggi. Reaktor nuklir umumnya digunakan
untuk pembangkit listrik, namun sekarang penggunaannya sudah mulai luas,
misalnya untuk merekayasa genetik suatu bibit agar menjadi bibit unggul.
Ada dua jenis reaktor nuklir:
Reaktor fisi (pemecahan)
Reaktor fusi (penggabungan)
Reaktor fisi
Reaktor fisi merupakan jenis reaktor nuklir yang pertama kali dikembangkan.
Reaktor ini memanfaatkan pemecahan suatu atom berat menggunakan neutron,
suatu sub-atom, yang dipercepat sehingga melepaskan suatu energi.
Reaktor fusi
Reaktor jenis fusi baru belakangan ini mulai dikembangkan. Banyak negara
mulai bekerjasama dalam pengembangan jenis reaktor ini dikarenakan mahalnya
biaya riset untuk jenis reaktor fusi. Reaktor fusi menjanjikan suatu energi
yang ramah lingkungan dengan bahan baku yang berlimpah. Berbeda dengan
reaktor jenis fisi, reaktor ini bekerja dengan menggabungkan dua atom
ringan sehingga dari penggabungannya didapatkan suatu energi.
Fusi nuklir 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 kendal-kendala
bidang keilmuan, teknik dan ekonomi yang menghambat penggunaan energi fusi
guna pembangkitan listrik. Hal ini masih menjadi bidang penelitian aktif
dengan skala besar seperti dapat dilihat di JET, ITER, dan Z machine.
Keuntungan dan kekurangan
Keuntungan PLTN dibandingkan dengan pembangkit daya utama lainnya adalah:
Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal) - gas
rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat
dinyalakan dan hanya sedikit menghasilkan gas)
Tidak mencemari udara - tidak menghasilkan gas-gas berbahaya sepert
karbon monoksida, sulfur dioksida, aerosol, mercury, nitrogen oksida,
partikulate atau asap fotokimia
Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal)
Biaya bahan bakar rendah - hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan
Ketersedian bahan bakar yang melimpah - sekali lagi, karena sangat
sedikit bahan bakar yang diperlukan
Baterai nuklir - (lihat SSTAR)
Apa Dan Bagaimana Kerja Reaktor Fusi Nuklir
Kebutuhan akan energi bertambah semakin cepat dari tahun ke tahun,
sementara sumber yang dapat langsung untuk digunakan untuk kebutuhan
tertentu semakin terbatas. Meskipun energi yang bersumber pada radiasi
matahari (energi surya) sangat berlimpah tetapi sejauh ini belum dapat
pemanfaatannya masih belum dapat optimal. Secara ekonomis peralatan yang
diperlukan untuk mengkonversi energi surya masih relatif mahal dibandingkan
sumber-sumber energi yang bersumber pada minyak dan gas bumi serta batu
bara.
Reaktor fusi nuklir merupakan salah satu sumber energi alternatif masa
depan yang menggunakan bahan bakar yang tersedia melimpah, sangat efisien,
bersih dari polusi, tidak akan menimbulkan bahaya kebocoran radiasi dan
tidak menyebabkan sampah radioaktif yang merisaukan seperti pada reaktor
fisi nuklir.
Sejauh ini reaktor fusi nuklir masih belum dioperasikan secara komersial.
Prototip reaktor-reaktor fusi saat ini masih dalam tahap eksperimentasi
pada beberapa laboratorium di USA dan di beberapa negara maju lainnya.
Suatu konsorsium dari USA, rusia, Eropa dan Jepang telah mengajukan
pembangunan suatu reaktor fusi yang disebut International Thermonuclear
Experimental Reactor (ITER) di Cadarache (Perancis) untuk menguji kelayakan
dan keberlanjutan penggunaan reaksi fusi untuk menghasilkan energi
listrik.
Reaktor-reaktor nuklir yang saat ini dioperasikan untuk menghasilkan energi
(listrik) merupakan reaktor fisi nuklir. Dalam reaktor fisi nuklir energi
diperoleh dari pemecahan satu atom menjadi dua atom. Dalam reaktor-reaktor
fisi nuklir konvensional, neutron lambat yang menumbuk inti atom bahan
bakar (umumnya Uranium) menghasilkan inti atom baru yang sangat tidak
stabil dan hampir seketika pecah menjadi dua bagian (inti) dan sejumlah
neutron dan energi yang besar. Pecahan hasil reaksi fisi tersebut merupakan
sampah radioaktif dengan waktu paruh yang sangat panjang sehingga
menimbulkan masalah baru pada lingkungan.
Dalam reaksi fusi nuklir dua inti atom ringan bergabung menjadi satu inti
baru. Dalam suatu reaktor fusi, inti-inti atom isotop hidrogen (protium,
deuterium, dan tritium) bergabung menjadi inti atom helium dan netron serta
sejumlah besar energi. Reaksi fusi ini sejenis dengan reaksi yang terjadi
di dalam inti matahari dan bersifat jauh lebih bersih, lebih aman, lebih
efisien dan menggunakan bahan bakar yang jauh lebih berlimpah dibandingkan
dengan reaksi fisi nuklir.
Persyaratan untuk terjadinya reaksi fusi nuklir:
suhu awal yang sangat tinggi (di atas 100 juta kelvin)
tekanan yang sangat tinggi
Suhu setinggi yang dipersyaratkan tersebut dapat dicapai dengan bantuan
microwaves dan laser. Pada suhu setinggi ini elektron-elektron atom
terpisah dari intinya dan terbentuk wujud plasma. Inti-inti atom yang akan
bergabung memiliki muatan listrik sejenis (positif) sehingga tolak-menolak
sehingga diperlukan energi yang sangat besar (suhu tinggi) agar mereka
dapat mengatasi tolakan listrik. Reaksi fusi baru dapat terjadi jika inti-
inti atom tersebut dapat didekatkan hingga jarak 10 15 m (seper satu juta
miliar meter). Pada jarak ini baru terjadi ikatan nuklir yang mampu
mengatasi tolakan listrik dari kedua inti atom yang akan berfusi tersebut.
Tekanan yang sangat tinggi digunakan untuk mendekatkan inti-inti atom yang
akan digabungkan. Persyaratan ini dicapai dengan bantuan medan magnet yang
sangat kuat (yang dihasilkan oleh arus listrik dalam superkonduktor) dan
dengan bantuan laser dengan daya tinggi.
Teknologi terkini baru mencapai suhu dan tekanan yang mampu menghasilkan
fusi antara deuterium dan tritium Fusi antara deuterium dan deuterium
memerlukan suhu dan tekanan yang lebih tinggi. Reaksi fusi yang kedua
inilah yang menjadi tumpuan reaktor fusi nuklir masa mendatang, karena
ketersediaan bahan bakar deuterium yang lebih mudah diperoleh (diekstrak
dari air laut), tidak radioaktif dan menghasilkan energi yang lebih
tinggi.
Secara teknis ada dua cara untuk mencapai persyaratan suhu dan tekanan yang
dipersyaratkan untuk terjadinya reaksi fusi, yaitu:
menggunakan medan magnet dan medan listrik yang sangat kuat untuk
memanaskan dan memampatkan plasma hidrogen. ITER di Perancis
menggunakan metode yang lebih dikenal sebagai metode Magnetic
confinement ini.
menggunakan berkas laser atau berkas ion untuk memanaskan dan
memampatkan plasma hidrogen. Metode ini (Inertial confinement)
digunakan dalam pusat penelitian reaktor fusi nuklir di Lawrence
Livermore Laboratory (USA).
Sumber : BBC Indonesia
Diperbaharui pada: 28 Juni, 2005 - Published 09:59 GMT
" "
"Perancis terpilih menjadi tempat reaktor fusi nuklir "
" "
"Perancis terpilih menjadi tempat reaktor fusi nuklir, proyek senilai $12 milyar dolar, " " "
"setelah " " "
"menghadapi saingan kuat dengan Jepang. " " "
" " " "
" " " "
"Proyek ini bernilai 10 milyar Euro dan akan berjalan selama 35 tahun. Proyek ini akan " " "
"memproduksi reaksi fusi pertama yang berkelanjutan. Proyek ini adalah tahap akhir " " "
"sebelum reaktor komersial pertama dibangun " " "
" " " "
" " " "
" " " "
" " " "
"Reaktor Internasional Thermonuclear Experimental (ITER) akan menjadi proyek ilmiah yang " " "
"paling " " "
"mahal setelah Stasiun Ruang Angkasa Internasional. " " "
Program Iter dilakukan sekitar 18 bulan di tengah upaya berbagai pihak
untuk mencapai kesepakatan antara dua kubu.
Fusi nuklir menarik energi dari reaksi seperti panas matahari.
Fusi nuklir dianggap sebagai dapat memproduksi energi yang lebih bersih
dibandingkan dengan fisi nuklir dan fosil minyak.
Para pejabat dari konsorsium enam partai menandatangani perjanjian di
Moscow hari Selasa, untuk menentukan lokasi reaktor di Cadarache di
Perancis selatan.
Janez Potocnik, Komisari Uni Eropa untuk sains dan penelitian mengatakan
Iter "menandai langkah maju dalam kerjasama sains internasional".
Ia menambahkan: "Kini kita telah mencari konsensus tentang lokasi Iter, dan
kami akan berupaya untuk mencapai kesepakatan tentang proyek itu, sehingga
pembangunan akan dimulai secepat mungkin."
Imbalan besar
Uni Eropa, Amerika Serikat, Rusia, Jepang, Korea Selatan, dan Cina adalah
mitra kerja dalam proyek ini.
Jepang sebelumnya menarik diri, setelah disepakati 'pemegang hak kedua'
akan mendapatkan hak konsesi.
Berdasarkan kesepakatan, Jepang akan mendapatkan 20% dari 200 pos
penelitian dan menyediakan hanya 10% pengeluaran, dan menjadi tempat
fasilitas penelitian - setengah di antaranya akan ditanggung oleh Uni
Eropa.
"Hal itu merupakan keberhasilan besar Perancis, Eropa dan semua mitra kerja
Iter," begitu menurut pernyataan yang dikeluarkan oleh kantor Presiden
Perancis Jacques Chirac.
Profesor Sir Chris Llewellyn Smith, direktur Otorita Energi Atom Inggris
UKAEA yang bertanggung jawab atas termonuklir Inggris menyebut keputusan
itu sebagai "berita bagus".
"Pembangunan cepat Iter merupakan langkah besar dalam pembangunan fusi
sebagai sumber listrik yang tidak akan mempengaruhi perubahan iklim,"
tambahnya.
Bintang di bumi
Berkaitan dengan fisika dan besarnya energi yang diproduksi, proyek Iter
ini bisa dikatakan seperti membangun bintang di Bumi.
Proyek ini merupakan alat fusi pertama yang memproduksi energi panas pada
tingkatan stasiun pembangkit listrik biasa, dan dapat membuka jalan bagi
dibangunnya pembangkit komersial pertama.
Dalam reaksi fusi, energi diproduksi saat cahaya atom - isotop hidrogen
deuterium dan tritium - digabungkan untuk membentuk atom yang lebih berat.
Untuk mengatur reaksi fusi pada Bumi sebagai sumber energi, perlu untuk
memanaskan gas pada temperatur melebihi 100 juta Celsius - jauh lebih panas
dibandingkan pusat Matahari.
Persyaratan teknis yang diperlukan sangat besar, dan para ilmuwan telah
mencoba mengembangkannya selama puluhan tahun. Namun, hasilnya, bila Iter
berhasil dikembangkan, sangat besar.
Satu kilogram bahan bakar fusi dapat memproduksi energi yang sama seperti
10 juta kg fosil minyak.
