makalah aplikasi nuklir di industri

MAKALAH APLIKASI NUKLIR DI INDUSTRI
REAKSI NUKLIR FUSI
DISUSUN OLEH :
Mohamad Yusup
( 10211077)
Muhammad Ilham
( 10211078)
Praba Fitra P
( 10211108)
PROGAM STUDI FISIKA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2013
PENDAHULUAN
Seiring berkembangnya zaman tidak dapat dihindari bahwa kebutuhan manusia akan
sumber daya energi semakin besar. Bumi kita telah menyediakan dan memberikan energy
untuk kehidupan makhluk hidup, namun hanya sebagian yang dapat di konversikan menjadi
sumber energi yang dapat di manfaatkan. Sumber daya alam yang sudah dapat
dimanfaatkan contohnya seperti minyak bumi, panas bumi, nuklir, dan sebagainya. Di
Indonesia sendiri sumber daya alam yang paling sering digunakan ialah sumber daya minyak
bumi, sedangkan seperti kita ketahui bahwa sifat minyak bumi itu sendiri tidak bisa
diperbaharui dan pada suatu saat bisa saja habis. Maka dari itu, diperlukan suatu sumber
energi alternatif sebagai pengganti, salah satunya yang dapat dimanfaatkan adalah tenaga
nuklir. Tenaga nuklir dapat dijadikan sumber tenaga baru karena dari segi sumber energi
yang dihasilkan lebih besar dari sumber energi yang lain dan bahan baku yang digunakan
dapat bertahan lama serta dalam jumlah bahan bakunya tidak banyak. Tenaga nuklir dapat
terbentuk dengan memanfaatkan reaksi antar inti dari atom tertentu yang saling
berinteraksi dan memancarkan radiasi. Energi nuklir dapat dihasilkan dengan dua metode,
yakni metode dari reaksi fisi dan metode dari reaksi fusi.Pada pembahasan makalah ini kami
akan mengulas mengenai apa itu reaksi fusi serta pemanfaatannya dan dampak positif
negatifnya bagi kehidupan.
PENGERTIAN REAKSI FUSI
Reaksi fusi merupakan reaksi penggabungan dua inti menjadi inti lain yang lebih besar.
Reaksi jenis ini tidak terjadi secara alamiah di permukaan bumi, namun merupakan prinsip
kerja pembakaran Hidrogen di pusat matahari serta bintang-bintang. Sebenarnya, banyak
tipe reaksi fusi yang dapat terjadi di matahari yang sering di sebut siklus proton-proton,
mulai dari penggabungan dua inti Hidrogen menjadi inti Deuterium hingga penggabungan
inti Deuterium dan inti Tritium. Kebanyakan reaksi ini membutuhkan kondisi tertentu yang
hanya terdapat di dalam inti matahari ataupu nbintang-bintang, misalnya tekanan yang
sangat tinggi. Untuk mendapatkan reaksi fusi inti, partikel pembom (proyektil) harus
memiliki energi kinetik yang memadai untuk melawan tolakan muatan listrik dari intisasaran
Proses ini juga dapat melepaskan energi
dan
bisa
pula menyerap energi,
bergantung pada berat inti yang terbentuk. Besi dan nikel mempunyai energi ikat yang
paling besar pernukleonnya, oleh karena itu dua senyawa ini paling stabil. Penggabungan
(reaksi fusi) dari dua inti atom yang lebih ringan dari besi atau nikel biasanya melepaskan
energi. Sedangkan yang lebih berat dari besi dan nikel biasanya menyerap energi.
CONTOH REAKSI FUSI
Contoh
nyatanya adalah bintang yang memancarkan sinar atau
bom hidrogen.
Sedangkan reaksi fusi untuk unsur yang berat, contoh nyatanya adalah ledakan supernova.
Awalnya dibutuhkan energi yang besar untuk menggabungkan dua inti atom, meskipun
atom itu adalah hidrogen. Tetapi hasil dari reaksi fusi ini selain menghasilkan atom
produk yang lebih berat, juga menghasilkan partikel neutron. Partikel ini kemudian
melepaskan
energi
yang cukup besar untuk membuat kedua inti
atom itu
untuk bergabung.
Kemudian
akan diproduksi lebih banyak neutron
sehingga akan terjadi reaksi fusi yang berlangsung dengan sendirinya.
Energi yang dihasilkan dari reaksi fusi ini sangat besar jika dibandingkan dengan reaksi
kimia. Ini dikarenakan energi ikatan yang membuat inti atom saling bergabung lebih besar
dari energi ikat antara elektron dengan inti atom. Sebagai contoh, energi ionisasi dari
hidrogen adalah 13,6 eV. Jika dibandingkan dengan energi yang dilepaskan dari reaksi fusi
deuterium dan tritium yaitu sebesar 17MeV sangat jauh perbedaannya.
Contoh Persamaan Reaksi Nuklir Fusi
Lithium-6 + Deuterium
6
Li + D
6
Li + D
-> Helium-4 + Helium-4
-> 4He + 4He
-> 2 4He
isotop helium-4, disebut juga partikel alfa bias ditulis dalam simbol α.
6
Li + D
->
α+α
Gambar 1. Salah satu contoh bentuk reaksi fusi dalam skala besar adalah bintang.
Gambar 2. Contoh skema reaksi fusi antara Tritium dan Deuterium menghasilkan Helium-4 dan
neutron (+Energi).
Gambar 3. Reaksi fusi antara Lithium-6 dan Deuterium yang menghasilkan 2 atom Helium-4.
APLIKASI REAKSI FUSI
Reaktor Fusi
Reaksi fusi mungkin sudah bisa dimanfaatkan dalam senjata nuklir. Akan tetapi masih
banyak masalah yang harus dipecahkan sebelum reaktor fusi dapat digunakan secara
komersil. Untuk menggabungkan inti Deuterium dengan Tritium, gaya tolak-menolak
(Coulomb) akibat muatan positif kedua inti harus diatasi. Cara yang paling mungkin adalah
dengan menaikkan suhu kedua inti hingga energi kinetiknya dapat mengatasi gaya Coulomb
tersebut. Akan tetapi untuk mengatasi masalah gaya ini dibutuhkan suhu jutaan derajat
Celsius. Yang mungkin hanya bisa terjadi pada inti bintang (contohnya matahari) dimana
proses fusi dapat dengan mudah terjadi (suhu inti matahari sekitar 15 juta Celsius). Karena
tidak ada material di atas permukaan bumi yang dapat menahan suhu setinggi ini,
diperlukan teknik super canggih untuk melokalisir plasma (inti bermuatan yang memiliki
suhu sangat tinggi) pada proses fusi agar tidak bersentuhan dengan komponen-komponen
reaktor. Ada dua cara yang paling efektif untuk melokalisir plasma selama proses fusi
berlangsung,
yaitu
cara
magnetis
dan
cara
inersial.
Cara pertama dilakukan di dalam instrumen berbentuk donat yang disebut ‘Tokamak’.
Ide untuk membangun Tokamak pertama kali diusulkan oleh fisikawan Rusia Igor E. Tamm
dan Andrei D. Sakharov, serta secara terpisah oleh Lyman Spitzer di Princeton USA pada
awal 1950-an. Tokamak menggunakan kombinasi dua medan magnet yang sangat kuat yang
dihasilkan oleh superkonduktor untuk menahan plasma bersuhu sekitar 50 juta Celsius agar
tetap berada di tengah-tengah ‘donat’ tersebut. Contoh Tokamak yang sedang dalam
pengembangan adalah ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) berlokasi
di Cadarache, Perancis, dengan bahan bakarnya adalah campuran Deuterium dan Tritium
dengan suhu mencapai 150 juta celsius.
Gambar 4. ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) yang masih dalam proses
pengembangan.
Cara kedua adalah dengan menggunakan target yang memiliki kerapatan sangat tinggi
yang ditembaki dengan puluhan sinar laser terfokus secara simultan. Intensitas sinar laser
disini harus cukup tinggi agar target dapat seketika menguap. Partikel-partikel yang
dihasilkan akan berusaha bergerak keluar sehingga menimbulkan tekanan ke dalam yang
sangat dahsyat. Tekanan yang naik secara drastis ini akan mengakibatkan naiknya suhu
target yang pada akhirnya dapat menyalakan proses fusi. Sebenarnya, proses ini merupakan
bentuk miniatur dari bom hidrogen.Dalam proses penggabungan ini dihasilkan energi yang
besar. Diperkirakan energi yang dipancarkan matahari adalah hasil fusi nuklir inti-inti
hidrogen menjadi inti helium. Sebagai sumber energi, penggunaan reaksi fusi akan lebih
menguntungkan karena energi yang dihasilkan lebih besar dan tidak menghasilkan isotop
radioaktif. Isotop yang dihasilkan bersifat stabil, misalnya helium. Kesulitannya, reaksi fusi
terkontrol perlu tempat yang dapat menahan suhu tinggi (± 50 juta°C sampai dengan 200
juta°C).
KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN
Reaksi 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 berbagai kendala dalam bidang keilmuan, teknik,
dan ekonomi yang menghambat penggunaan energi fusi guna pembangkitan listrik
(komersial). Hal ini masih menjadi bidang penelitian aktif dengan skala besar. Sedangkan
untuk kerugiannya sendiri reaksi fusi ini dalam reaktor dapat berakibat fatal jika terjadi
kesalahan dalam penanganannya karena akan berakibat pencemaran radioaktif bahkan
dapat terjadi ledakan besar akibat energi yang ditimbulkan oleh energi reaksi fusi tersebut.
KESIMPULAN
Energi yang dihasilkan reaksi fusi memang sangat menggiurkan untuk di konversi
menjadi energi yang dapat di manfaatkan. Ditambah lagi dengan energi yang dihasilkan dari
reaksi fusi lebih besar dibandingkan dengan reaksi fisi dan limbah yang dikeluarkan
cenderung pada keadaan stabil sehingga tidak menimbulkan radiasi. Namun di sisi lain,
untuk saat ini reaksi fusi ini belum dapat di manfaatkan sebagai reaktor
pembangkit/penghasil energi masal karena diperlukan bahan/material reaktor yang dapat
menahan reaksi fusi yang terjadi di dalamnya. Oleh karena itu, perlu pengembangan dan
penelitian lebih lanjut mengenai material atau komponen-komponen yang lain agar reaksi
ini dapat di manfaatkan.
REFERENSI
http://autosreview-master-sains.blogspot.com/2009/01/reaksi-fusi-dan-reaksi-fisi.html. Dilihat
(Unduh) pada: 24/09/2013 (20:18)WIB
http://budisma.web.id/perbedaan-reaksi-fisi-dan-fusi.html . Dilihat (Unduh) pada: 24/09/2013
(20:20)WIB
http://www.batan.go.id/psjmn/?p=127 Dilihat (Unduh) pada: 25/09/2013 (07:57)WIB
Basdevant, J.L., Rich, J., Spiro, M. (2005). Fundamentals in Nuclear Physics. New
York: Springer Science+Business Media.