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.
