Reaksi Fisi Nuklir ( Artikel Lengkap )
Friday, 28 September 2018
Add Comment
Fisi nuklir adalah proses di mana inti besar
terbagi menjadi dua inti yang lebih kecil dengan pelepasan energi.
Dengan kata lain, fisi proses di mana inti dibagi menjadi dua atau lebih
fragmen, dan neutron dan energi dilepaskan. Lalu bagaiman dengan reaksi
fisi nuklir tersebut? Berikut adalah ulasan tentang pengertian reaksi
fisi nuklir.
Telah dikemukakan sebelumnya bahwa
terdapat empat tipe umum reaksi nuklir, yaitu reaksi fisi, reaksi fusi,
transmutasi inti dan peluruhan radioaktif. Dari empat tipe reaksi nuklir
tersebut, reaksi fusi dan reaksi fisi adalah dua reaksi nuklir yang
cukup dikenal karena aplikasinya yang sangat fenomenal di bidang militer
pada saat perang dingin antara USA dan Uni Soviet.
Reaksi fisi nuklir adalah proses reaksi nuklir
yang terjadi karena inti atom terbelah menjadi partikel-partikel inti
yang lebih ringan karena tertumbuk oleh partikel inti lain. Reaksi fisi
merupakan reaksi nuklir eksotermis yang akan menghasilkan partikel inti
yang lebih ringan (sering disebut produk fisi), beberapa partikel
neutron, gelombang elektromagnetik dalam bentuk radiasi sinar gamma, dan
sejumlah energi. Gambar disamping ini melukiskan proses reaksi fisi
dari inti atom uranium-235 yang tertumbuk oleh sebuah neutron dengan
kecepatan rendah (neutron kecepatan rendah sering disebut sebagai
neutron termal). Reaksi fisi uranium-235 menghasilkan produk fisi berupa
barium-141 dan kripton-92, tiga buah neutron cepat (masing-masing
neutron memiliki energi kinetik ~2 MeV), dan sejumlah energi.
Produk fisi dari reaksi fisi uranium-235 bisa
saja tidak berupa barium-141 dan kripton-92, tetapi barium-144 dan
kripton-90, atau zirkonium-94 dan telurium-139.
Reaksi fisi uranium-235 sangat terkenal karena
reaksi nuklir ini mendasari beroperasinya reaktor nuklir yang banyak
beroperasi di Dunia. Selain reaksi fisi uranium-235, masih banyak unsur
lain yang dapat berfisi. Pada dasarnya semua isotop unsur dalam golongan
aktinida yang mempunyai jumlah neutron ganjil pada intinya dapat
berfisi. Isotop aktinida yang dapat berfisi tersebut antara lain adalah
plutonium-241 (), kurium-243 (), uranium-232 (), kalifornium-241 (),
Amerisium-242 (), kalifornium-251 (), kurium-245 (), plutonium-239 (),
uranium-233 (), kurium-247 (), uranium-235 ().
Isotop yang dapat berfisi disebut sebagai
bahan fisil (fissile material). Dari sekian banyak bahan fisil, empat
bahan fisil uranium-233, uranium-235, plutonium-239, plutonium-241
mempunyai arti penting karena sudah diterapkan dalam proses reaksi
nuklir di reaktor nuklir. Uranium-235, plutonium-239 dan plutonium-241
digunakan dalam bahan bakar reaktor termal dan reaktor pembiak yang
memanfaatkan daur bahan bakar uranium, sedangkan uranium-233 digunakan
dalam reaktor yang memanfaatkan daur bahan bakar thorium.
Reaksi fisi uranium-235 tidak akan terjadi
dengan begitu saja, terdapat beberapa prasyarat kondisi yang harus
dipenuhi agar reaksi fisi uranium-235 terjadi. Salah satu prasyarat yang
harus dipenuhi adalah kecepatan atau energi kinetik neutron yang
menumbuknya. Neutron dengan kecepatan rendah (energi kinetiknya rendah)
mempunyai probabilitas yang lebih tinggi untuk menimbulkan reaksi fisi
pada uranium-235 dibandingkan degan neutron dengan energi kinetik yang
lebih tinggi.
Dari reaksi fisi uranium-235 dihasilkan 2
hingga 3 buah neutron dengan energi ~2 MeV. Sesuai dengan kurva pada
gambar di atas, energi neutron hasil fisi setinggi ~2 MeV sangat kecil
untuk menimbulkan reaksi fisi jika menumbuk inti atom uranium-235 yang
lain.
Baca Juga:
Membran Sel ( Pengertian, Struktur, Sifat, Fungsi ) Lengkap
Reaksi fisi Berantai
Reaksi fisi berantai sangat penting dalam
mewujudkan pemanfaatan energi hasil reaksi fisi dalam sebuah reaktor
nuklir. Jika kontinuitas reaksi fisi dalam reaktor nuklir terhenti maka
dapat berhentinya produksi energi, sehingga produksi energi menjadi
diskontinu, suatu kondisi yang tidak diinginkan.
Reaksi fisi berantai
Pada awalnya sebuah neutron menumbuk inti
uranium-235 (U-235) dan menimbulkan reaksi yang menghasilkan produk fisi
(Ba-141 dan Kr-92) serta 3 buah neutron. Dua dari tiga neutron hasil
reaksi fisi itu kemudian menumbuk inti U-235 lainnya dan menimbulkan
reaksi fisi berikutnya (reaksi fisi generasi kedua). Neutron hasil fisi
dari reaksi fisi kedua ini diharapkan akan menimbulkan reaksi fisi
berikutnya (reaksi fisi generasi ketiga), dan selanjutnya kan terjadi
reaksi fisi dari generasi ke generasi secara kontinu. Persoalan dalam
mewujudkan reaksi fisi berantai timbul karena untuk mewujudkan reaksi
fisi U-235 diperlukan neutron lambat, sedangkan neutron yang dihasilkan
dari reaksi fisi U-235 adalah neutron cepat yang sangat sulit untuk
memicu reaksi fisi generasi ke generasi. Dalam reaktor nuklir, persoalan
ketersediaan neutron lambat dengan energi kinetik rendah diwujudkan
dengan menyediakan medium yang bertugas memperlambat (memoderasi)
kecepatan neutron, yaitu berupa air. Dengan adanya air sebagai moderator
neutron, maka neutron cepat yang dihasilkan dari reaksi fisi U-235
diperlambat kecepatannya sehingga dapat digunakan untuk melangsungkan
reaksi fisi berantai dari generasi ke generasi. Bila suatu saat air
sebagai bahan moderator menghilang dari dalam reaktor nuklir (oleh
karena suatu sebab, misalnya kecelakaan) maka dengan sendirinya reaksi
fisi berantai terhenti dan produksi energi juga berhenti dengan
sendirinya.
Satu buah neutron lambat (disebut juga neutron
termal) dalam reaktor nuklir akan menimbulkan reaksi fisi U-235 yang
menghasilkan energi panas ~200 MeV (~8,9 x 10-18 kWh). Ini berarti bahwa
sebuah neutron lambat setara dengan ~8,9 x 10-18 kWh. Apabila dari
generasi ke generasi jumlah neutron termal dapat dikendalikan sesuai
dengan kebutuhan energi, maka realisasi pengendalian reaksi fisi dapat
terwujud. Proses pengendalian reaksi fisi berantai ini terjadi dalam
sebuah reaktor nuklir. Keberlangsungan reaksi fisi berantai dalam
reaktor nuklir sangat labil, sedikit saja kecelakaan yang menguapkan
moderator (berupa air), maka reaksi fisi berantai terhenti, demikian
pula dengan pembangkitan energi.
Reaksi fisi berantai dapat pula dilangsungkan
dalam waktu sangat cepat dengan pelipatan jumlah reaksi yang sangat
tinggi, dengan cara ini pembangkitan energi meningkat sangat besar dalam
waktu yang sangat singkat. Hasilnya adalah sebuah ledakan nuklir yang
dahsyat. Mewujudkan suatu ledakan nuklir dengan uranium-235 tidaklah
mudah, harus dilakukan upaya ketersediaan dan peningkatan jumlah neutron
dengan energi kinetik yang cocok dalam jumlah besar dalam waktu
sesingkat-singkatnya.
0 Response to "Reaksi Fisi Nuklir ( Artikel Lengkap )"
Post a Comment