Tahukah Anda bahwa Matahari sebagai pusat tata surya kita menghasilkan energi yang berlimpah ruah melalui reaksi fusi berantai?
Reaksi nuklir fusi ini terjadi di bawah suhu amat sangat tinggi serta pengaruh tekanan gravitasi alami Matahari yang juga amat sangat tinggi. Proses reaksi nuklir tersebut menghasilkan energi panas yang sangat besar sehingga mampu menjadi sumber energi penting bagi Bumi kita.
Akan tetapi mungkin sebagian dari kita bertanya-tanya mengapa jika Matahari menghasilkan energi dari proses reaksi nuklir, namun kita yang berada di Bumi tidak terdampak radiasi nuklirnya? Inilah yang perlu kita luruskan. Karena di dunia sains dikenal ada dua reaksi nuklir yaitu reaksi fisi dan reaksi fusi. Perbedaan yang sangat mendasar dari keduanya adalah jika reaksi fisi adalah pemecahan satu atom menjadi dua, sedangkan reaksi fusi adalah penggabungan dua atom menjadi satu. Namun demikian kedua reaksi nuklir tersebut sama-sama menghasilkan energi samping yang sangat besar.
Mari kita mulai dengan pengertian dari reaksi fisi. Arti kata fisi atau fission dalam Bahasa Inggris berarti sebuah pemisahaan atau pemecahan menjadi bagian-bagian lebih kecil. Nuklir fisi menghasilkan energi dari proses pemecahan atom menjadi atom-atom yang lebih kecil lagi. Penemuan proses nuklir fisi ini justru berawal dari prediksi Albert Einstein bahwa massa benda dapat dikonversikan menjadi energi. Setelah itu di tahun 1939 para ilmuwan mulai bereksperimen, hingga setahun kemudian Enrico Fermi seorang ilmuwan asal Italia berhasil membuat reaktor nuklir pertama di dunia.
Nuklir fusi terjadi pada sebuah isotop atom tak-stabil (biasanya sebuah atom dengan jumlah proton yang sama, tetapi memiliki jumlah neutron bervariasi) dibombardir oleh partikel berkecepatan tinggi, biasanya neutron. Neutron-neutron tersebut berakselerasi hingga akhirnya menabrak isotop tak-stabil tersebut, hingga mengakibatkan fisi, pecah menjadi partikel-partikel yang lebih kecil. Selama proses tersebut, neutron dibidikkan ke bagian nukleus (inti) atom sehingga nukleus terpecah membentuk atom-atom baru yang lebih kecil, pecahan neutron, serta radiasi gamma. Pada proses reaksi fisi berantai seperti yang diterapkan di pembangkit listrik tenaga nuklir, pecahan neutron hasil dari reaksi fisi awal akan menumbuk atom uranium lain sehingga ia terpecah dan melepas energi. Reaksi berantai ini akan terus berlanjut hingga bahan bakar habis.
Bahan baku reaksi nuklir fisi yang paling populer adalah Uranium-235. Jika reaksi nuklir fisi atom Uranium tersebut dituliskan ke dalam reaksi kimia maka akan seperti ini:
U-235 + n ===> Ba-144 + Kr-90 + 2n + about 200 MeV
U-235 + n ===> Ba-141 + Kr-92 + 3n + 170 MeV
U-235 + n ===> Zr-94 + Te-139 + 3n + 197 MeV
Sebagian besar atom pecahan proses fisi Uranium adalah atom Barium dan Krypton. Pecahnya atom uranium diikuti dengan lepasnya sejumlah energi sebesar 170 hingga 200 MeV (baca: MegaElektron Volt). Satu MegaElektron Volt setara dengan 1.60217662 × 10-13 Joule.
Selanjutnya mari kita bahas reaksi nuklir fusi. Arti kata fusi atau fussion dalam Bahasa Inggris adalah penggabungan dari beberapa elemen berbeda menjadi satu utuh. Sedangkan pengertian dari istilah reaksi nuklir fusi adalah penggabungan dari inti-inti atom untuk membentuk satu inti atom yang lebih berat, serta diikuti pelepasan energi yang besar. Reaksi fusi terjadi ketika dua isotop atom bermassa rendah, biasanya Hidrogen, berfusi membentuk atom baru, yang biasanya Helium, di bawah tekanan dan temperatur ekstrim.
Reaksi fusi inilah yang dialami oleh Matahari. Isotop-isotop atom Hidrogen yakni Tritium (Hidrogen-3) dan Deuterium (Hidrogen-2) bergabung dibawah tekanan dan temperatur tinggi untuk kemudian membentuk isotop Helium dan neutron. Proses ini akan diikuti pelepasan energi panas yang sangat besar, hingga jika disandingkan dengan reaksi fisi Uranium, nuklir fusi hidrogen menghasilkan energi yang jauh lebih besar.
Berikut adalah bentuk reaksi-reaksi fusi dari isotop-isotop hidrogen yang terjadi di Matahari:
| (1) | 2 1D |
+ | 3 1T |
→ | 4 2He |
( | 3.5 MeV | ) | + | n0 | ( | 14.1 MeV | ) | ||||||
| (2i) | 2 1D |
+ | 2 1D |
→ | 3 1T |
( | 1.01 MeV | ) | + | p+ | ( | 3.02 MeV | ) | 50% | |||||
| (2ii) | → | 3 2He |
( | 0.82 MeV | ) | + | n0 | ( | 2.45 MeV | ) | 50% | ||||||||
| (3) | 2 1D |
+ | 3 2He |
→ | 4 2He |
( | 3.6 MeV | ) | + | p+ | ( | 14.7 MeV | ) | ||||||
| (4) | 3 1T |
+ | 3 1T |
→ | 4 2He |
+ | 2 n0 | + | 11.3 MeV | ||||||||||
| (5) | 3 2He |
+ | 3 2He |
→ | 4 2He |
+ | 2 p+ | + | 12.9 MeV | ||||||||||
| (6i) | 3 2He |
+ | 3 1T |
→ | 4 2He |
+ | p+ | + | n0 | + | 12.1 MeV | 57% | |||||||
| (6ii) | → | 4 2He |
( | 4.8 MeV | ) | + | 2 1D |
( | 9.5 MeV | ) | 43% | ||||||||
| (7i) | 2 1D |
+ | 6 3Li |
→ | 2 4 2He |
+ | 22.4 MeV | ||||||||||||
| (7ii) | → | 3 2He |
+ | 4 2He |
+ | n0 | + | 2.56 MeV | |||||||||||
| (7iii) | → | 7 3Li |
+ | p+ | + | 5.0 MeV | |||||||||||||
| (7iv) | → | 7 4Be |
+ | n0 | + | 3.4 MeV | |||||||||||||
| (8) | p+ | + | 6 3Li |
→ | 4 2He |
( | 1.7 MeV | ) | + | 3 2He |
( | 2.3 MeV | ) | ||||||
| (9) | 3 2He |
+ | 6 3Li |
→ | 2 4 2He |
+ | p+ | + | 16.9 MeV | ||||||||||
| (10) | p+ | + | 11 5B |
→ | 3 4 2He |
+ | 8.7 MeV |
Satu hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa reaksi nuklir fusi tidak menghasilkan limbah radioaktif gamma berbahaya seperti pada reaksi nuklir fisi. Hal inilah yang menjadi salah satu alasan utama para ilmuwan hingga saat ini berlomba-lomba untuk menciptakan reaktor nuklir fusi. Namun pada kenyataannya pembuatan reaktor nuklir fusi memang tidak semudah membangun reaktor nuklir fisi. Kesulitan yang paling mendasar dari pembuatan reaktor nuklir fusi adalah pengkondisian temperatur dan tekanan sangat tinggi. Energi berlimpah serta tak terbatas menjadi alasan utama lain para ilmuwan hingga saat ini terus bereksperimen membuat reaktor nuklir fusi.
Nampak dari pembahasan kita di atas bahwa kedua reaksi nuklir fisi dan fusi sama-sama menghasilkan energi namun memiliki proses yang jauh berbeda. Reaksi fisi adalah pemecahan atom berat menjadi atom-atom yang lebih kecil, sedangkan fusi menggabungkan atom-atom kecil menjadi atom yang lebih berat. Hingga saat ini sumber energi alternatif dari nuklir memang masih dari reaktor-reaktor nuklir fisi. Akan tetapi dengan kemajuan teknologi yang pesat, tidak lama lagi akan lahir reaktor nuklir fusi yang lebih ramah lingkungan dan tentu saja lebih terbarukan.
Referensi:
- Nuclear Information Center
- Wikipedia: Nuclear Fission
- Wikipedia: Nuclear Fussion
- Wikipedia: Nuclear Chain Reaction
Pusat Pakaian Dalam
0 Comments