ISTILAH DALAM NUKLIR

Accelerator :akselerator : Alat yang dapat mempercepat laju suatu partikel bermuatan atau ion

hingga mencapai kecepatan yang sangat tinggi mendekati kecepatan cahaya.

Actinides : aktinida : unsur-unsur yang memiliki jumlah proton 89 atau lebih dan memiliki sifar kimia

yang mirip dengan unsur actinium. Semua unsur aktinida adalah radioaktif dan umumnya memiliki

waktu paruh panjang dan pemancar alpha

Activity : aktivitas : jumlah peluruhan per satuan waktu pada suatu unsur radioaktif. Satuan aktivitas

dinyatakan dalam Becquerel (Bq) yaitu satu peluruhan per detik.

Alpha (particle) : partikel alpha : partikel bermuatan positif yang dipancarkan pada saat terjadinya

peluruhan radioaktif. Partikel alpha terdiri dari 2 proton dan 2 neutron (inti atom helium-4 (He-4)).

Meskipun umumnya berenergi tinggi, namun partikel alpah memiliki daya tembus yang lemah.

Jangkauannya diudara hanya mencapai beberapa sentimeter dan dapat dihentikan dengan mudah

oleh selembar kertas maupun lapisan terluar kulit.

Atom : atom : partikel penyusun unsur yang tidak dapat diuraikan lagi. Atom memiliki sebuah inti

atom yang terdiri atas proton bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan dan mempunyai

massa yang sama. Atom netral memiliki jumlah proton dan elektron yang sama.

Atomic mass unit (amu) : satuan massa atom (amu) : satuan massa sebesar 1/12 dari massa atom

karbon-12 (C-12). Kira-kira setara dengan massa proton atau neutron tunggal. 1 satuan massa atom =

1,6605 x 10-27 kg; massa elektron = 0,00055 amu; massa proton = 1,00727 amu; massa neutron =

1,00866 amu.

Atomic number (Z) : nomor atom (Z) : jumlah proton dalam inti atom, juga menunjukkan posisi

unsur dalam tabel periodik.

B

Background radiation : radiasi latar : radiasi (pengion) yang ada di lingkungan. Sumber radiasi latar

antara lain berasal dari angkasa luar (radiasi kosmik) seperti dari matahari, radiasi dari bebatuan,

tanah yang kita pijak, bangunan yang kita tempati, udara yang kita hirup, makanan yang kita makan

dan bahkan dari tubuh kita sendiri.

Becquerel (Bq) : Becquerel : satuan aktivitas iradiasi yang sebanding degan satu peluruhan

(disintegrasi) per detik, menggantikan satuan yang lama, yaitu Curie (Ci). 1 Ci sama dengan 3,7 x

1010 Bq.

Beta particle : partikel beta : partikel bermuatan yang dipancarkan pada saat peluruhan inti radiaktif.

Partikel beta merupakan elektron baik itu yang bermuatan negatif maupun positif. Beta berenergi

tinggi dapat menembus udara hingga beberapa meter dan mampu menembus beberapa milimeter ke

dalam tubuh manusia. Sedangkan beta berenergi rendah tidak mampu menembus kulit. Kebanyakan

partikel beta dapat dihentikan oleh bahan ringan yang tipis seperti aluminium atau plastik.

Burnup : derajat bakar : ukuran konsumsi bahan bakar reaktor yang dapat dinyatakan sebagai : a)

presentase banyaknya atom yang mengalami fisi atau b) banyaknya energi yang dihasilkan per satuan

berat bahan bakar dalam reaktor. Terkadang dinyatakan dalam satuan Megawatt days (Mwd) per ton

bahan bakar.

C

Carbon-14 : karbon-14 : isotop radioaktif yang terjadi secara alami, memiliki waktu paruh 5730

tahun.

Radiasi yang dipancarkan bila partikel bermuatan menembus materi dengan kecepatan yang lebih

tinggi dari pada kecepatan cahaya dalam materi tersebut. (Lihat radiation.)

Cerencov, radiation : radiasi cerenkov : emisi cahaya (radiasi) yang dipancarkan bila suatu partikel

bermuatan menembus cairan transparan non konduktif atau bahan padat dengan kecepatan melebihi

kecepatan cahaya dalam materi tersebut. Partikel beta berenergi tinggi yang berasal dari bahan bakar

bekas yang disimpan didalam air akan menghasilkan radiasi cerenkov berwarna biru.

Chain reaction : reaksi berantai : sebuah proses dimana satu reaksi nuklir sebuah atom akan

memicu reaksi nuklir atom-atom lain yang ada didekatnya. Sebagai contoh, reaksi fisi di dalam atom

uranium akan melepaskan beberapa neutron yang kemudian akan memicu terjadinya reaksi fisi pada

atom uranium lainnya.

Containment, reactor : pengungkung reaktor : pencegahan pelepasan materi radioaktif, bahkan

dalam kondisi kecelakaan sekalipun, dengan melakukan pengawasan terhadap jumlah bahan

radioaktif yang diizinkan keluar daerah pengawasan, termasuk sistem pengungkungan itu sendiri.

Contamination : kontaminasi : keberadaan zat radioaktif pada tempat atau daerah yang tidak

seharusnya.

Control rods : Batang kendali : batang, pelat atau tabung yang mengandung materi penyerap

neutron (seperti boron dan cadmium), yang digunakan untuk mengendalikan laju reaksi nuklir di

dalam reaktor nuklir.

Coolant : pendingin : bahan yang dialirkan ke dalam teras reaktor nuklir untuk memindahkan maupun

mentransfer panas yang dihasilkan elemen bakar. Bahan yang biasa digunakan sebagai pendingin

adalah air, udara, karbon dioksida, natrium cair dan paduan natrium-kalium.

Core, reactor : inti reaktor : bagian utama dari reaktor nuklir yang berisi elemen bakar yang

merupakan tempat terjadinya reaksi fisi berantai.

Criticality : kritikalitas : suatu reaktor nuklir dikatakan kritis ketika laju produksi neutron sebanding

dengan laju hilangnya neutron sehingga reaksi berantai dapat terus berlangsung.

Critical mass : massa kritis : jumlah minimum bahan fisil yang diperlukan agar reaksi berantai dapat

terjadi (kondisi kritis)

Cross-section : tampang lintang : suatu ukuran probabilitas terjadinya reaksi nuklir. Probabilitas

tersebut digambarkan sebagai suatu area dimana target berada. Dinyatakan dalam Barn ( 1 Barn =

10-28 m2)

Curie (Ci) : curie : suatu ukuran radioaktivitas yang lama, satuan yang baru adalah Becquerel.

Dimana 1 Ci = 3,7 x 1010disintegrasi per detik (Bq).

Cyclotron : siklotron : peralatan yang digunakan untuk mempercepat partikel bermuatan, secara

elektromagnetik, dalam lintasan yang berbentuk spiral. Partikel bernergi tinggi yang dihasilkan dapat

digunakan untuk mengiradiasi sasaran untuk memperoleh radioisotop.

D

Decay, radioactive : peluruhan radioaktif : peluruhan spontan inti atom radioaktif berupa pelepasan

energi dalam bentuk partikel (seperti alpha dan beta) maupun radiasi gamma, atau kombinasi dari

keduanya.

Decommissioning : dekomisioning : berhubungan dengan penutupan, pembongkaran ataupun

pemindahan suatu fasillitas/instalasi nuklir.

Deuterium : deuterium : dikenal pula sebagai hidrogen berat, merupakan isotop hidrogen non

radioaktif yang memiliki satu proton dan satu neutron didalam inti atomnya (massa atomik : 2 amu).

Terdapat di alam dengan perbandingan 1:6500 (hidrogen normal hanya memiliki satu proton dan tidak

memiliki neutron).

Dose, absorbed : dosis terserap : ukuran banyaknya energi radiasi pengion yang diserap oleh

materi. Dinyatakan sebagai joule per kilogram atau Gray (Gy)

Dose, equivalent : dosis ekuivalen : manyatakan besarnya tingkat kerusakan (efek biologis radiasi)

pada jaringan tubuh atau organ, bergantung pada jenis radiasi. Satuan yang digunakan adalah sievert

(Sv), namun biasanya besarnya dosis diukur dalam milisievert (mSv) atau mikrosievert (Sv).

Dose, effective : dosis efektif : menyatakan besarnya tingkat kerusakan (efek biologis radiasi) di

seluruh tubuh. Dosis efektif bergantung pada dosis ekuivalen dan perbedaan radiosensitivitas jaringan

tubuh. Satuan yang digunakan adalah sievert (Sv), namun biasanya besarnya dosis diukur dalam

milisievert (mSv) atau mikrosievert (Sv).

Dosimeter (or Dosemeter) : Dosimeter (atau dosemeter) : alat yang digunakan untuk mengukur

dosis radiasi yang diterima seseorang dalam kurun waktu tertentu.

Dose limits : Batas dosis : dosis radiasi maksimum (tidak termasuk radiasi latar dan paparan medis)

yang diterima seseorang selama kurun waktu yang ditetapkan. Batas dosis yang direkomendasikan

secara internasional bagi para pekerja radiasi adalah tidak boleh menerima dosis lebih dari 20 mSv per

tahun (selama 5 tahun, dimana pertahunnya tidak boleh lebih dari 50 mSv). Sedangkan bagi

masyarakat umum tidak boleh menerima lebih dari 1 mSv pertahun.

E

Electron : elektron : partikel penyusun atom, mempunyai massa 9,107 x 10-28g dan muatan listrik

4,8025 x 10-10satuan elektrostatik, bisa bermuatan negatif (elektron) atau positif (positron). Elektron

mengelilingi inti atom yang bermuatan positif dan menentukan sifat kimia dari atom unsur.

Element : unsur : unsur kimia yang tidak dapat dibagi lagi menjadi unsur yang lebih sederhana secara

kimia. Unsur memiliki nomor atom yang karakteristik, misal hidrogen, timah, uranium.

Enrichment, isotope : pengkayaan isotop : proses peningkatan konsentrasi isotop tertentu pada

suatu materi, contohnya adalah uranium yang diperkaya dengan isotop uranium-235 agar dapat

digunakan sebagai bahan bakar. Kadar isotop uranium-235 yang terdapat dari uranium alam hanya

sekitar 0,7%. Kadar tersebut harus ditingkatkan menjadi sebesar 3% agar reaksi fisi berantai dapat

terjadi. Uranium yang diperkaya hingga 20% atau lebih disebut High Enriched Uranium (HEU); dibawah

20% disebut Low Enriched Uranium (LEU). Proses pengayaan isotop uranium dilakukan dengan metode

sentrifugasi gas dan difusi gas.

F

Fertile material : bahan fertil : bahan yang tidak bersifat fisil, tetapi dapat berubah menjadi bahan

fisil melalui proses penangkapan neutron dalam reaktor nuklir, contohnya adalah uranium-238 dan

thorium-232. Ketika menangkap neutron, unsur tersebut berubah menjadi plutonium-239 dan

uranium-233.

Fissile material : bahan fisil : bahan yang dapat mengalami fisi ketika menyerap neutron termal

(atau lambat), contohnya uranium-235 dan plutonium-239.

Fission : fisi : pembelahan inti atom berat diikuti pemancaran neutron, radiasi gamma dan

pembebasan sejumlah besar energi. Produk fisi yang dihasilkan umumnya memiliki massa yang tidak

jauh berbeda dan bersifat radioaktif.

Fission fragments : fragmen fisi : nuklida yang dihasilkan dari proses fisi suatu atom berat seperti

uranium-235 atau plutonium-239. Fragmen fisi yang dihasilkan katakan dari uranium-235, tidak selalu

berupa atom yang sama, ada beberapa kemungkinan pasangan atom yang dapat terbentuk. Awalnya

fragmen fisi yang terbentuk radioaktif dan memancarkan partikel beta dan radiasi gamma sebelum

pada akhirnya meluruh menjadi atom-atom lainnya.

Fission products : produk fisi : Nuklida stabil atau radioaktif yang dihasilkan oleh reaksi fisi inti

uranium, plutonium atau inti atom berat lain.

Flux, neutron : flux neutron : ukuran intensitas radiasi neutron, yaitu jumlah neutron yang melalui

luasan satu sentimeter persegi per detik.

Fuel cycle, nuclear : daur bahan bakar nuklir : serangkaian proses mulai dari pengadaan bahan

bakar nuklir hingga pengelolaan limbah nuklir. Termasuk didalamnya penambangan bahan bakar

nuklir, pemurnian, pengayaan uranium, fabrikasi bahan bakar, pengginaannya di reaktor untuk

pembangkitan energi, proses olah ulang bahan fisil yang tersisa di dalam bahan bakar bekas pakai,

kemungkinan pengkayaan ulang (re-enrichment) bahan bakar nuklir, fabrikasi ulang, pengolahan dan

penyimpanan limbah jangka panjang.

Fuel rod : batang bahan bakar : elemen bahan bakar berisi bahan fisil berbentuk batang atau pin.

Beberapa batang bahan bakar dapat dirakit menjadi elemen bahan bakar.

Fusion : fusi : pembentukan inti berat dari dua inti ringan (contohnya atom hidrogen) yang disertai

dengan pelepasan energi (seperti pada reaktor fusi atau matahari)

G

Gamma radiation : radiasi gamma : radiasi elektromagnetik yang memiliki rentang panjang

gelombang pendek. Radiasi gamma memiliki daya tembus yang tinggi, dan memerlukan lapisan beton

atau timbal yang tebal (tergantung pada seberapa besar energinya) untuk menahannya. Radiasi

gamma dapat menyebabkan ionisasi pada jaringan yang dilewatinya, sehingga berpotensi

menyebabkan kerusakan biologis. Umumnya radiasi gamma dimanfaatkan dalam sterilisasi produk

medis atau makanan.

Graphite, nuclear grade : grafit : bentuk karbon paling murni yang dapat digunakan sebagai

moderator dan reflektor pada reaktor.

Gray (Gy) : gray : satuan dalam sistem SI untuk dosis terserap radiasi pengion, setara dengan satu

joule energi terserap per kilogram materi yang diiradiasi; menggantikan satuan rad, dimana 1 Gy =

100 rad (=1 J/Kg)

H

Half-life, radioactive : umur (waktu) paro radioaktif : waktu yang dibutuhkan bahan radioaktif untuk

meluruh menjadi separuh jumlah awalnya. Waktu paro nilainya bermacam-macam, bergantung pada

jenis isotop radioaktifnya, mulai dari hitungan 1 per juta detik sampai lebih dari milyaran tahun.

Half-life, biological : umur (waktu) paro biologis : waktu yang dibutuhkan suatu zat dalam sistem

biologi untuk berkurang hingga tinggal setengah dari jumlah awalnya karena proses biologi.

Half-life, effective : umur (waktu) paro efektif : waktu yang diperlukan radionuklida dalam suatu

sistem biologi untuk berkurang menjadi separuh dari jumlah awal sebagai hasil kombinasi antara

peluruhan radioaktif dan eliminasi biologis.

Heavy water : air berat, D2O : air yang mengandung lebih banyak atom hidrogen berat dibandingkan

atom hidrogen biasa, dengan perbandingan 1 : 6500. Air berat biasa digunakan sebagai moderator

dalam reaktor nuklir yang berfungsi memperlambat laju neutron secara efektif.

Hot cell : sel panas : suatu ruangan dengan pengukung berlapis yang dirancang untuk penanganan

jarak jauh bahan radioaktifitas tinggi dengan bahaya minimal.

I

Ion : ion : atom yang telah kehilangan atau mendapatkan satu atau lebih elektron sehingga menjadi

bermuatan listrik. Negatif karena penambahan elektron dan positif karena kehilangan elektron.

Ionising radioation : radiasi pengion : radiasi yang mampu menimbulkan ionisasi (menghasilkan ion-

ion) pada materi yang dilewatinya. Radiasi pengion dapat merusak jaringan biologis.

Ionisation : ionisasi : proses perubahan atom atau molekul netral menjadi bermuatan listrik karena

pengurangan atau penambahan elektron.

Irradiation : iradiasi : pemaparan dari semua jenis radiasi terhadap suatu materi atau makhluk hidup.

Isotopes : isotop : nuklida yang memiliki nomor atom sama tetapi mempunya nomor massa yang

berbeda. Isotop-isotop yang berbeda dari unsur yang sama memiliki sifat kimia yang sama, akan

tetapi memiliki sifat fisika yang berbeda.

L

Light Water Reactor (LWR) : reaktor air ringan : reaktor nuklir dengan bahan moderator dan

pendingin berupa air ringan (H2O) atau air biasa. Pressurised water reactor (PWR – reaktor air

bertekanan) dan boiling water reactor (BWR – reaktor air didih) termasuk dalam jenis reaktor ini.

M

Mass defect (mass deficiency) : defek masa (defisiensi massa) : selisih antara massa partikel

penyusun inti atom (proton dan neutron) dengan massa inti atom.

Mass sectrometer : spektrometer massa : perangkat yang digunakan untuk mendeteksi dan

menganalisis berbagai macam isotop di dalam suatu sampel dengan memanfaatkan medan listik,

medan magnet atau kombinasi keduanya.

Microsievert (Sv) : mikrosievert : satu seperjuta sievert (= 10-6 sievert).

Millisievert (mSv) : milisievert : satu seperibu sievert (=10-3 sievert).

Moderator : Moderator : bahan yang digunakan dalam reaktor untuk memperlambat neutron cepat,

sehingga meningkatkan probabilitas terjadinya proses fisi lebih lanjut. Contoh bahan yang sering

digunakan sebagai moderator adalah air biasa, air berat, berilium dan grafit.

Monitoring, radiation : monitoring radiasi : pengamatan berkala dosis paparan radiasi atau aktivitas

radionuklida untuk pengawasan dan evaluasi keselamatan.

Megawatt (MW) : megawatt : satuan daya, sebanding dengan 1 juta watt. Mwth menyatakan hasil

panas termal.

N

Neutron : neutron : partikel elementer tidak bermuatan, memiliki massa yang sedikit lebih besar dari

proton, terdapat di dalam inti atom semua unsur kecuali atom hidrogen (H-2). Neutron merupakan

mata rantai dari reaksi berantai didalam reaktor nuklir.

Neutron activation analysis : analisis aktivasi neutron : suatu metode analisis yang berdasarkan

pada identifikasi dan pengukuran radiasi karakteristik yang dihasilkan radionuklida dari suatu sampel

yang diiradiasi dengan neutron.

Neutron scattering : hamburan neutron : suatu teknik yang digunakan untuk melihat detail struktur

dari suatu unsur. Teknik ini dilakukan dengan menembakkan neutron kepada sampel target, kemudian

mengamati hamburannya. Ada dua kemungkinan, neutron akan lewat diantara atom-atom atau

neutron akan bertumbukan dengan inti atom. Jika bertumbukan dengan inti, neutron tidak terpental

secara acak, melainkan dibelokkan dengan pola/jalur yang spesifik tergantung pada struktur bahan.

Neutron, delayed : neutron kasip : neutron yang dipancarkan oleh produk fisi radioaktif dalam

reaktor yang berlangsung beberapa waktu (detik atau menit) setelah terjadi fisi. Neutron-neutron ini

berperan penting dalam kontrol reaktor nuklir.

Neutron, fast : neutron cepat : neutrin yang dihasilkan dari reaksi fisi; lebih cepat ribuan kali dari

neutron lambat; berguna untuk mempertahankan reaksi fisi dalam reaktor cepat (fast reactor).

Neutron, thermal or slow : neutron termal atau lambat : neutron yang bergerak dengan energi

yang sebanding dengan atom-atom pada temperatur kamar; digunakan untuk mempertahankan reaksi

berantai di dalam reaktor termal.

Nuclear reactor : reaktor nuklir : tempat dimana reaksi fisi berantai dapat dimulai, dipertahankan

dan dikendalikan. Komponen utamanya terdiri dari bahan bakar, pendingin, moderator, reflektor, dan

pengendali. Umumnya dikelilingi oleh struktur beton (perisai biologi) yang berfungsi untuk menyerap

neutron dan emisi gamma.

Nucleus : nukleus : bagian terkecil atau inti atom yang bermuatan positif. Diameter inti atom sekitar

1/10000 dari diameter atom, bermassa hampir sama dengan massa atom. Inti atom terdiri atas proton

dan neutron, kecuali inti atom hidrogen normal (nomor massa atom satu) yang hanya terdiri dari

proton.

Nuclide : nuklida : istilah umum untuk semua atom unsur, yang dibedakan menurut nomor atom

(proton), nomor massa (proton dan neutron) dan tingkat energi nya.

B

Particle detector, bubble chamber : partikel detektor, kamar gelembung : piranti yang digunakan

untuk mendeteksi dan mempelajari partikel elementer dan reaksi inti. Pergerakan dan tumbukan antar

partikel terionisasi dianalisa dengan mengamati jejak gelembung gas yang membentuk lintasan

partikel ketika melewati cairan yang sangat panas.

Particle detector, cloud chamber : partikel detektor, kamar kabut : ruangan berisi uap superjenuh

yang digunakan untuk menunjukkan lintasan-lintasan partikel subatomik bermuatan (radiasi pengion)

di udara. Ketika partikel-partikel ini melewati udara, mereka bertumbukan dengan molekul-molekul

udara dan mengakibatkan terjadinya ionisasi, meninggalkan jejak ion positif dan negatif dan Jika

tekanan udara didalam kamar dikurangi, partikel-partikel uap superjenuh akan mengembun pada ion-

ion, sehingga jejak tetes-tetes uap sepanjang lintasan ion-ion dapat terlihat.

Plutonium : plutonium : unsur logam berat radioaktif buatan. Isotopnya yang paling penting adalah

plutonium-239 yang fisil. Isotop ini dihasilkan dari iradiasi uranium-238 dengan neutron. Plutonium-239

dapat digunakan sebagai bahan bakar reaktor nuklir maupun sebagai bahan peledak senjata nuklir.

Progeny : progeni : nuklida yang terbentuk dari peluruhan suatu radionuklida (yang disebut induk

atau parent)

Proton : proton : partikel subatomik yang bermuatan positif (+1), memiliki massa 1837 kali lebih

berat dari massa elektron dan sedikit lebih ringan dibandingkan neutron. Proton merupakan partikel

penyusun inti atom dan terdapat disemua atom.

Q

Quark : quark : partikel elementer pembentuk materi. Quark memiliki memiliki muatan listrik yang

besarnya 1/3 atau 2/3 dari elektron; merupakan penyusun hadron (termasuk neutron dan proton).

Masing-masing quark dibedakan berdasarkan 'flavour (rasa)”. Ada enam macam quark yaitu : Atas

(Up), Bawah (Down), Menarik (Charm), Aneh (Strange), Puncak (Top), dan Dasar (Bottom).

Rad : rad : radiation absorbed dose (dosis radiasi terserap), yaitu satuan dosis dasar radiasi pengion

terserap, setara dengan serapan radiasi sebesar 100 erg dalam satu gram materi penyerap. 1 rad =

10-2Gy = 10-2J/kg.

Radiation (nuclear) : radiasi (nuklir) : radiasi yang berasal dari inti atom, dapat berupa gelombang

elektromagnetik (sinar gamma), partikel cepat bermuatan (elektron, proton, meson, dll) dan neutron

(semua kecepatan).

Radioactive material : bahan radioaktif : unsur (buatan atau alami) pemancar radioaktif, bisa

berbentuk padat atau cair, gas atau uap. Untuk tujuan pengawasan, yang disebut sebagai bahan

radioaktif adalah bahan yang memiliki aktivitas sebesar 100 becquerel per gram atau lebih.

Radioactive waste : limbah radioaktif : benda yang mengandung dan atau terkontaminasi

radionuklida pada konsentrasi atau tingkat radioaktivitas yang melampui ambang batas keselamatan

yang ditetapkan oleh lembaga yang berwenang.

Radioactive waste, low level : limbah radioaktif tingkat rendah : limbah yang mengandung kadar

atau jumlah radioaktif pada tingkat yang melampaui batas ambang aman yang ditetapkan dan proses

penanganannya memerlukan standar proteksi personel minimum.

Radioactive waste, intermediate : limbah yang mengandung kadar atau jumlah radioaktif pada

tingkat yang melampau batas ambang aman, dengan daya termal dibawah 2 kilowatt per m3; proses

penanganannya memerlukan pelindung radiasi.

Radioactive waste, high level : limbah radioaktof tingkat tinggi : limbah yang mengandung materi

radioaktif dengan konsentrasi tinggi, baik itu radionuklida yang berumur panjang maupun pendek,

limbah ini menghasilkan panas lebih dari 2 kilowatt/m3; dalam penanganannya memerlukan perisai

(pelindung) radiasi dan pendingin.

Radioactivity : radioaktivitas : kemampuan beberapa nuklida (isotop tidak stabil) untuk

memancarkan partikel-partikel, sinar gamma atau sinar-x, selama proses peluruhan spontan menjadi

nuklida lain yang spontan.

Radioisotope : radioisotop : isotop yang radioaktif. Kebanyakan isotop alami lebih ringan dari

bismuth dan tidak radioaktif. Ada 3 isotop alam yang radioaktif, yaitu radon-222, carbon-14 dan

potassium-40.

Radionuklida : radionuklida : inti atom (nucleus) dari radioisotop.

Radiopharmaceutical : radiofarmaka : radionuklida atau senyawa bertanda yang mengandung

radioisotop perunut. Setelah memasuki tubuh, senyawa yang telah dilabeli dengan unsur radioaktif

tersebut akan terakumulasi didalam organ spesifik atau tumor dan secara spontan akan memancarkan

radiasi dalam jumlah yang aman untuk diagnosis atau mengobati penyakit tertentu.

Radon : radon : unsur gas radioaktif alam (unsur gas terberat dari semua unsur gas lainnya), dengan

nomor atom 86 dan nomor massa 222. Radon merupakan progeni (hasil luruhan) dari deret peluruhan

uranium. Radon memberikan kontribusi radiasi latar terbesar; gas radon dipancarkan dari dari tanah,

bebatuan dan beton.

Rem : rem (singkatan dari roentgen equivalent man) : ukuran dari dosis radiasi pengion yang dapat

menimbulkan efek biologis radiasi. Satuan ini sudah diganti dengan satuan Sievert (Sv), dimana 1

Sievert = 100 rem.

Reprocessing : olah ulang : rekoveri sisa bahan fisil (uranium dan plutonium) dan bahan fertil dari

bahan bakar bekas pakai, untuk diproses dan digunakan kembali sebagai bahan bakar.

S

Sievert : sievert : satuan dosis ekuivalen dan dosis efektif; menggantikan satuan rem : 1 Sv = 100

rem.

Spent fuel : bahan bakar bekas pakai : elemen bahan bakar dimana prosentasi bahan fisil tidak lagi

cukup untuk menghasilkan reaksi fisi berantai; sebagian besar terdiri dari produk hasil fisi. Disebut

juga sebagai bahan bakar teriradiasi.

Stable isotope : isotop stabil : isotop yang tidak radioaktif

Synchrotron : sinkroton : akselerator yang partikelnya bergerak menurut lintasan melingkar akibat

medan listrik berfrekuensi; kuat medan magnet dan frekuensi dari tegangan akselerasi sebanding

dengan energi partikel untuk mempertahankan lintasan orbitalnya.

Synroc : synroc : materi buatan manusia, berupa batuan mirip keramik yang dapat digunakan secara

permanen untuk mengungkung atom-atom radioaktif untuk penyimpanan jangka panjang.

T

Thermal reactor : reaktor termal : reaktor yang reaksi fisi berantainya lebih dominan disebabkan

oleh neutron termal.

Thorium : torium : unsur radioaktif alam dengan nomor atom 90 dan nomor massa 232. Isotop fertil

torium-232 sangat banyak di alam dan ketika menyerap neutron bertransmutasi menjadi Th-233 yang

kemudian menghasilkan isotop U-233 yang bersifat fisil.

TLD : TLD (singkatan dari Thermo Luminescent Dosimeter) : dosimeter uang menggunakan sifat

termo-luminescent dari suatu materi untuk mengukur dosis radiasi yang diterima selama periode

waktu tertentu.

Tracer, radioisotope : perunut radioisotop : radioisotop yang diinjeksikan kedalam suatu sistem dan

berfungsi sebagai sinyal perunut; pergerakannya dapat dilacak untuk mempelajari pergerakan dari

bagian-bagian dari sistem tersebut.

Transuranics : transuranik : unsur-unsur dengan nomor atom lebih besar dari 92. Semua unsur

transuranik adalah unsur buatan (misalnya dengan menembaki uranium dengan neutron) dan bersifat

radioaktif. Beberapa diantaranya terdapat pada bahan bakar bekas.

Tritium : tritium : isotop radioaktif hidrogen dengan dua neutron dan satu proton dalam inti (massa

atom 3, dilambangkan dengan H-3). Sangat jarang ditemukan di alam, bersifat radioaktif alami. Dapat

dibuat dengan berbagai cara, antara lain dengan neutron absorbsi unsur Lithium, Deuterium atau air

berat.

U

Uranium : uranium : unsur radioaktif dengan nomor atom 92 dan nomor massa 238. Terdiri atas dua

jenis isotop fisil (uranium-235 dan uranium-233) dan dua isotop fertil (uranium-238 dan uranium-234).

Uranium adalah bahan dasar energi nuklir.

Uranium, depleted : uranium susut kadar : uranium yang memiliki kadar uranium-235 lebih kecil

dari prosentase awal (alami) atau lebih kecil dari 0,7% kadar uranium alam. Melalui proses

pengkayaan dalam daur bahan bakar, kadarnya dapat ditingkatkan menjadi 0,20-0,25% uranium-235,

sedangkan sisanya berupa uranium-238.

Uranium, enriched : uranium diperkaya : uranium yang kandungan isotop fisil uranium-235 nya

telah ditingkatkan menjadi lebih dari 0,71% (alam). Agar dapat digunakan sebagai bahan bakar

reaktor, biasanya kandungan uranium-235 harus ditingkatkan hingga 20-40%. Sedangkan untuk

reaktor pembiak cepat (fast breeding reactor) diperlukan bahan bakar berupa high enriched

uranium yang mengandung lebih dari 90% uranium-235. Pengkayaan hingga 90% juga berpotensi

untuk digunakan sebagai senjata nuklir.

Uranium hexafloride (UF6) : uranium hexaflorida, UF6 : senyawa uranium dan fluor yang berwujud

gas pada suhu diatas 56oC dan merupakann bentuk yang sesuai untuk proses pengkayaan uranium.

Vitrification : vitrivikasi : proses penggabungan limbah radioaktifit level menengah maupun tinggi ke

dalam matriks gelas untuk penyimpanan jangka panjang.

Whole body monitor : monitoring seluruh tubuh : alat yang digunakan untuk mengukur radiasi pada

tubuh, biasanya dilengkapi dengan perisai logam sehingga radiasi latar tidak ikut tercacah.

X

X-ray : sinar-X : radiasi forton (elektromagnetik) dengan panjang gelombang lebih pendek dari

panjang gelombang cahaya tampak, tetapi umumnya lebih panjang bila dibandingkan dengan sinar

gamma; memiliki daya tembus tinggi. Sinar- X dihasilkan ketika elektron bernenergi tinggi menumbuk

suatu target logam.

Y

Yellow cake : keik kuning : konsentrat uranium-oksida yang dihasilkan dari pemekatan bijih uranium

hasil tambang, biasanya dinotasikan sebagai U3O8. Bila dikeringkan pada suhu rendah akan berwarna

kuning, dan pada suhu yang lebih tinggi akan berwarna coklat terang.

Listen to Songs: http://sibueasciencenuclear.blogspot.com/2013/02/reaktor-chernobyl-desain-yang-cacat.html#ixzz2WqojC1CM

REAKSI GENERASI KE EMPAT

Generasi keempat terbaru -General Atomics GT-MHR dan PBMR Afrika Selatan -siap untuk menggantikan reaktor standar yang telah menghasilkan energi selama 40 tahun. Reaktor-reaktor baru bertemperatur tinggi ini hampir 50 persen lebih efisien dari pada reaktor nuklir konvensional, dan sangat aman.

Untuk memahami mengapa, terlebih dahulu perlu dipahami bagaimana reaksi nuklir berantai terjadi dan bagaimana cara pengendaliannya, sehingga dihasilkan panas yang akan memutar turbin dan menghasilkan listrik.

Reaksi fisi merupakan pembelahan inti atom unsur berat, seperti uranium, yang selama proses pembelahan akan menghasilkan panas, yang ribuan kali lebih besar dari pembakaran batubara, minyak atau gas alam dalam jumlah yang sama.

Ketika uranium membelah, setiap nukleus akan terbagi menjadi dua unsur yang lebih ringan. Fisi dimulai ketika inti uranium menangkap partikel neutron yang dihasilkan oleh inti atom lain. Proses fisi terjadi sangat cepat, hanya sepersekian detik setelah neutron dibebaskan. Yang membuat reaksi fisi unik adalah bagaimana energi yang dihasilkan dapat dilipat gandakan, karena reaksi fisi dapat berkembang biak.Kemungkinan berlangsungnya reaksi fisi telah diduga oleh para ilmuwan sebelum pada akhirnya berhasil di lakukan pada tahun 1939. Pada saat itu diakui bahwa energi yang besar ini dapat dimanfatkan untuk tujuan damai maupun sebagai senjata.

Dalam reaksi fisi, masing-masing inti uranium akan menghasilkan dua atau lebih neutron. Ini berarti bahwa setelah reaksi fisi dimulai, reaksi fisi selanjutnya dapat terjadi dengan sendirinya, karena neutron dari masing-masing inti uranium akan memicu terjadinya reaksi fisi baru pada atom uranium yang berada di dekatnya. Proses ini lah yang disebut sebagai reaksi fisi berantai.

Ketika neutron menabrak inti atom uranium-235, inti atom tersebut akan membelah, menghasilkan dua fragmen hasil fisi berupa inti atom yang lebih ringan, beserta dua atau tiga neutron.

Bilangan 235 pada U-235 merujuk pada jumlah proton dan neutron di dalam inti. Nomor massa unsur adalah penjumlahan dari proton dan neutron, pada kasus uranium fisil adalah 235, dan untuk uranium bukan bahan fisil adalah 238. Setiap atom unsur memiliki jumlah proton yang sama (proton bermuatan positif) dan elektron (yang bermuatan negatif), tetapi elektron berukuran sangat kecil sehingga massa nya dapat dianggap sama dengan nol

Reaksi berantai

Reaksi nuklir berantai pertama berhasil dihasilkan dalam sebuah proyek yang dilakukan pada masa perang, yaitu Proyek Manhatan pada bulan Desember 1942. Reaktornya diberi namaatomic pile, karena dibuat dari susunan balok-balok grafit (sekitar 40.000) dan pelet uranium, di bawah lapangan squash di Universitas Chicago (lihat gambar 2). Reaksi yang dihasilkan ini adalah reaksi fisi yang terkontrol. Tidak terjadi ledakan, meskipun panas yang dihasilkan cukup untuk mendidihkan air.

Gambar  : Atomic Pile Chicago

Ini merupakan reaktor AS pertama yang menghasilkan reaksi nuklir berantai pada tanggal 2 Desember 1942. Batu grafit disusun pada pola lingkaran (sebagai moderator) yang dibuat berlapis-lapis. Lapisan alternatif memiliki lubang yang dibor didalamnya untuk meletakkan pelet uranium. Batang kendali terbuat dari cadmium, yang dioperasikan secara manual dengan tangan. Bentuk dari piledibuat mendekati bola, untuk memaksimalkan probabilitas penangkapan neutron (dengan meminimalkan rasio permukaan terhadap volume).

Setelah proyek Manhattan, para ilmuwan membuktikan bahwa reaksi berantai dapat dihasilkan, dan kemudian mereka diserahi tugas yang lebih sulit, yaitu menghasilkan sebuah bom nuklir.

Prinsip dari bom atom adalah kebalikan dari reaktor daya. Pada bom atom, tujuannya adalah untuk menekan bahan bakar, mengelilinginya dengan bahan peledak berbentuk geometri, dan dengan satu kekuatan,pada kondisi sangat kritis difisikan sekaligus – dengan 280 fisi perdetik, dalam reaksi berantai supercepat.

Pada reaksi berantai terkendali, konfigurasi bahan bakar uranium juga harus mencapai massa kritis. Ini adalah jumlah dan susunan uranium yang diperlukan untuk memastikan bahwa jumlah neutron yang dapat menyebabkan fisi dalam inti uranium lain lebih besar dari neutron yang bebas, atau tertangkap tanpa menyebabkan fisi.

Massa krtitis bergantung pada jumlah uranium, kemurnian dan pengaturan geometrisnya. (pengotor – atom dari unsur lain – dapat menangkap neutron tanpa menyebabkan terjadinya reaksi fisi).

Pada kasus yang paling sederhana, sangat penting untuk memiliki sejumlah besar massa uranium fisil, sehingga neutron yang dihasilkan tidak melarikan diri atau tertangkap oleh uranium non fisil atau unsur lain, melainkan bertemu inti uranium fisil lainnya dan menyebabkan fisi baru. Ingat bahwa neutron merupakan partikel netral dan dapat melintasi ruang-ruang kosong di dalam atom, menghilang ke dalam inti atau melepaskan diri dari massa uranium.

Massa kritis melibatkan rasio permukaan – volume; dimana rasio yang minimum (untuk pengaturan berbentuk bola), menyebabkan reaksi fisi lebih mungkin untuk terjadi. Tujuannya adalah agar ruang gerak neutron lebih sedikit sehingga tidak mungkin melarikan diri tanpa menyebabkan reaksi fisi. (pada proyek Manhattan, Enrico Fermi mula-mula bereksperimen dengan menggunakan dua gumpalan uranium, untuk melihat proses terjadinya panas. Dari situ ia beralih ke tumpukan uranium yang lebih besar).

Menangani neutron

Untuk mempertahankan reaksi berantai, masing-masing inti harus menghasilkan setidaknya satu neutron yang akan menyebabkan satu reaksi fisi lainnya. Rasio dari jumlah neutron dalam satu generasi fisi, terhadap jumlah neutron fisi pada generasi sebelumnya disebut faktor multiplikasi. Faktor ini harus lebih besar dari 1.

Probabilitas bahwa neutron akan menembus inti dan menyebabkan fisi dikenal sebagai penampang lintang (cross section)dari elemen, dan mengingat rasa humor para ilmuwan Proyek Manhattan, penampang lintang ini diukur dalam satuan yang disebut barns (satu barns setara dengan 10-24 cm2 – atau satu sepertriliun).

Sangat dimungkinkan untuk mengkonfigurasi nuklir dalam berbagai cara, termasuk bahan bakar yang berukuran sangat kecil diatur sedemikian rupa sehingga satu neutron akan memicu satu reaksi fisi, pada level yang diinginkan. Desain reaktor yang berbeda juga dimungkinkan, dimana reaksi berantai terkendali mampu menghasilkan jumlah energi yang stabil dan berkesinammbungan, menggunakan sejumlah kecil bahan bakar (relatif).

Pada reaktor daya, bergantung pada tipenya, uranium alam atau sedikit diperkaya (3 hingga 5 persen) dipergunakan sebagai bahan bakar. Bijih uranium yang ditemukan dialam sebagian besar terdiri atas isotop U-238 yang non fisil. Isotop uranium yang bersifat fisil adalah U-235. Tetapi, dalam sampel bijih uranium alam, hanya ada satu atom isotop fisil untuk setiap 140 atom non fisil. Untuk membuat bom, uranium alam harus diperkaya untuk lebih meningkatkan rasio bahan fisil U-235.

Ketika uranium mengalami fisi, neutron yang dihasilkan sangat cepat. Kita mungkin berfikir neutron cepat yang dihasilkan adalah yang menghasilkan reaksi fisi. Tetapi pada kenyataannya tidaklah demikian. Ditemukan bahwa neutron cepat cenderung untuk tertangkap tanpa menghasilkan fisi, oleh U-238. Jadi hanya neutron yang diperlambatlah yang dapat menyebabkan U-235 membelah.

Masalahnya kemudian, adalah cara untuk memperlambat neutron cepat untuk menghasilkan reaksi fisi untuk mempertahankan keberlangsungan reaksi berantai. Salah satu solusinya muncul pada saat Proyek Manhattan, yaitu menggabungkan bahan bakar dengan bahan yang disebut sebagai moderator, yaitu unsur ringan dengan densitas rendah, sehingga neutron dapat berinteraksi dengannya dan menjadi lambat tanpa ditangkap atau melepaskan diri.

Untuk mengontrol reaksi, unsur-unsur ringan (seperti boron dan kadmium) dibentuk menjadi batang, yang dapat dimasukkan ke dalam teras reaktor untuk mengendalikan laju reaksi, dengan cara menyerap neutron. Selama Proyek Manhattan, juga ditemukan bahwa proporsi tertentu dari bahan bakar, serta cara pengaturan bahan bakar, mengubah kecepatan reaksi fisi, dengan memudahkan neutron untuk menghasilkan lebih banyak fisi.

Yang diperlukan adalah tidak hanya menghasilkan lebih banyak fisi, tetapi juga jumlah yang tepat untuk menghasilkan reaksi yang stabil pada tingkat yang diinginkan. Pikirkan dengan cara seperti ini : jika setiap reaksi fisi menghasilkan 2 atau 3 fisi baru, laju reaksi fisi akan bertambah ratusan kali lipat dalam sepersekian detik. Diperlukan laju reaksi yang bertahap untuk reaksi yang terkontrol.

SOUTH AFRICA’S PBMR: A MELTDOWN-PROOF REACTOR

Pebble Bed Modular Reactor (PBMR), dikembangkan oleh perusahaan Afrika Selatan Eskom, pada gambar ditampilkan daya utama dan sistem pendukung.

Tertulis pada laporan, PBMR dan “sepupunya” General Atomics GT-MHR, adalah reaktor berpendingin helium bertemperatur tinggi dengan siklus gas –turbin adalah siklus langsung, yang menggantikan siklus uap konvensional. Reaktor ini menyelimuti bahan bakar pada bola keramik kecil (nukan bangunan berkubah seperti pada reaktor konvensional).

Kedua design memiliki fitur keselamatan melekat dan pasif (inherent and passive safety), serta anti leleh (meltdown); Singkatnya, desain reaktor mencegah penyerapan panas berlebih sehingga dapat membelah partikel bahan bakar. Jika ada kegagalan dalam pendinginan, reaktor secara otomatis akan mati, tanpa campur tangan manusia.

Perbedaan utama pada desain PBMR dan GT-MHR terletak pada tipe rakitan bahan bakarnya (fuel assembly) dan jumlah energi yang dihasilkan. Bahan bakar untuk GT-MHR dibentuk seperti batang,

sedangkan bahan bakar PBMR dibentuk seperti bola tenis berukuran kecil. PBMR menghasilkan 112 MWe sedangkan GT-MHR sebesar 285 MWe.

Bahan bakar PBMR terbuat atas uranium oksida, yang dilapis dengan keramik dan silikon karbida, membentuk penghalang tak tertembus bagi bahan bakar didalamnya. Bahan ini kemudian dicampur dengan grafit dan dibentuk menjadi bola-bola kecil, sekitar 310.000 yang mengisi bejana reaktor. Sebagai tambahan 120.000 bola grafit yang berfungsi sebagai moderator.

Listen to Songs: http://sibueasciencenuclear.blogspot.com/2013/02/inside-fourth-generation-reactors-safer.html#ixzz2WqrEqGXw

STRATEGI PENANGANAN LIMBAH

Seperti halnya semua industri, kegiatan operasional PLTN juga menghasilkan limbah. Bedanya adalah limbah dari PLTN bersifat radioaktif terdiri atas limbah operasional berupa material terkontaminasi yang merupakan limbah aktivitas rendah sampai sedang, dan bahan bakar nuklir bekas yang dapat diklasifikasikan sebagai limbah aktivitas tinggi.Tujuan utama dari pengelolaan limbah radioaktif adalah untuk melindungi manusia generasi sekarang dan di masa depan serta lingkungan dari bahaya radiasi pengion yang berasal dari limbah radioaktif.Secara umum, tahapan dari pengelolaan limbah radioaktif PLTN dimulai dengan melakukan pemilihan/pengklasifikasian limbah radioaktif hasil proses produksi energi nuklir berdasarkan jenisnya untuk kemudian diolah dan dikondisioning di instalasi pengolahan limbah radioaktif. Limbah yang sudah terkondisioning kemudian disimpan di dalam fasilitas penyimpanan sementara. Waktu penyimpanan di fasilitas ini berbeda-beda, bergantung kepada kebijakan di masing-masing negara. Setelah itu, limbah yang telah terkondisioning tersebut kemudian disimpan lestari di dalam repositori yang sesuai.jumlah limbah aktivitas rendah dan sedang yang ditimbulkan dari operasi pltn 1000 mwe.Berdasarkan kajian yang dilakukan oleh NEWJECT dan laporan dari beberapa negara yang memiliki PLTN, jumlah limbah aktivitas rendah dan sedang yang dihasilkan dari kegiatan operasional PLTN 1000 MWe jenis PWR adalah sebesar 200 hingga 600 m3. Limbah tersebut berasal dari kegiatan rutin operasional, kegiatan dekontaminasi serta kegiatan pada saat refueling.Tabel 1. Jumlah limbah aktivitas rendah dan sedang dari operasional

PLTN PWR 1000 MWe pertahun. Ada dua tahapan pengelolaan limbah radioaktif yaitu :

1. Pengolahan (Treatment) yang bertujuan untuk mereduksi volume dengan cara evaporasi, kompaksi, insinerasi atau radionuclide removal menggunakan chemical treatment, filtrasi dan penukar ion.

1. Kondisioning yang bertujuan untuk memudahkan handling dan transportasi limbah serta meminimalkan bahaya radiasi (faktor shielding).Pengolahan limbah cairLimbah cair yang dihasilkan pada saat operasi maupun refueling ditampung ke dalam tangki penampungan limbah mentah untuk kemudian diolah dengan proses evaporator, filtrasi yang dilengkapi proses penukaran ion, dan pengolahan secara kimia. Pemilihan metode pengolahan limbah cair disesuaikan dengan karakteristik limbah

tersebut.Tabel 2. Aktivitas limbah radioaktif cair dari PLTN PWR 1000 MWe Pengolahan awal tersebut akan menghasilkan konsentrat atau sludge atau resin bekas yang kemudian dikondisioning di dalam wadah limbah yang sesuai. Ada banyak metode kondisioning, tetapi yang paling umum untuk dilakukan adalah dengan metode immobilisasi menggunakan semen. Di Korea, kondisioning hanya dilakukan dengan mengeringkan konsentrat dan resin tanpa mencampurkannya dengan semen. Tujuan dari pengeringan dan pewadahan langsung di dalam HIC (High Integrited Container) adalah untuk memaksimalkan reduksi volumenya.Setelah proses kondisioning paket limbah tersebut

kemudian diangkut dan disimpan di dalam fasilitas penyimpanan sementara. Pengolahan limbah padatLimbah padat dari operasional PLTN mempunyai karakteristik yang beragam. Untuk keperluan pengolahan, limbah padat dapat diklasifikasikan menjadi 3, yakni limbah padat dapat dibakar, limbah padat dapat dikompaksi tetapi tidak dapat dibakar, dan limbah padat yang tidak dapat bakar dan maupun dikompaksi.Limbah dapat bakar direduksi volumenya dengan dibakar di dalam tanur insenerasi pada temperatur 700oC - 1100oC. Gas buang yang ditimbulkan dari reaksi pembakaran dan partikulit ini dilewatkan melalui beberapa filter antara lain bag house filter dan HEPA filter sehingga hampir 99,9 %-nya akan terjebak di dalam filter. Selanjutnya gas buang yang berupa sisa-sisa asam dinetralkan dengan soda api. Gas buang yang kemudian keluar dari cerobong telah sepenuhnya bebas dari komponen-komponen yang berbahaya.Abu sisa pembakaran yang berupa oksida logam di immobilisasi dengan semen dan diwadahkan dalam drum 200 L. Setelah itu limbah yang telah terimmobilisasi tersebut di simpan di tempat penyimpanan sementara.Pengolahan limbah padat dapat dikompaksi tetapi tidak dapat dibakar dilakukan dengan cara kompaksi. Di banyak negara, limbah tersebut dikumpulkan di dalam drum 100 L, proses kompaksi baru dilakukan setelah limbah telah terkumpul cukup banyak.Setelah dikompaksi drum 100 L yang berisi limbah padat ditempatkan di dalam wadah drum 200 L. Setelah drum pertama terkompakkan dilanjutkan drum 100 L ke dua dan dikompakkan, demikian seterusnya sehingga tercapai jumlah drum 100 L yang optimum. Setelah proses kompaksi, koral dengan spesifikasi tertentu dituangkan ke dalam anulus yang terbentuk. Berikutnya campuran pasta semen pasir diinjeksikan ke dalam anulus dan digetarkan untuk menjamin infiltrasi dari pasta homogen. Setelah proses ini selesai paket limbah kemudian disimpan di fasilitas penyimpanan sementara. Limbah padat tidak dapat bakar dan tidak dapat dikompaksi biasanya diolah dengan metode immobilisasi langsung.

Skema pengolahan limbah padatPengolahan limbah gasLimbah gas harus diolah oleh pihak reaktor dengan cara pengambilan radionuklida menggunakan filter dan karbon aktif. Filter dan karbon aktif yang sudah jenuh dikirim ke instalasi pengelolaan limbah radioaktif untuk diolah sebagai limbah padat. Filter bekas diolah dengan cara super kompaksi atau kompaksi 2 arah, sehingga reduksi volume yang didapat maksimal. Sedangkan karbon aktif diolah dengan cara insenerasi, dan abu yang ditimbulkan kemudian diimmobilisasi dengan semen. Pada umumnya PLTN 1000 MWe akan melepaskan limbah gas dibawah 1014 Bq/tahun, dengan perkiraan gas yang mungkin dihasilkan adalah gas mulia, gas

yodium dan carbon-14.Tabel 3. perkiraan timbulnya limbah gas dariPLTN 1000 Mwe. Filter bekas diolah dengan cara super kompaksi atau kompaksi 2 arah, sehingga reduksi volume yang didapat maksimal. Sedangkan karbon aktif diolah dengan cara insenerasi, dan abu yang ditimbulkan diimmobilisasi dengan semen.Disposal limbah radioaktifSesuai dengan prinsip pengelolaan limbah, maka penyimpanan akhir (disposal) sebagai bagian ujung belakang dari tahapan pengelolaan limbah radioaktif, bertujuan untuk mengisolasi limbah sehingga tidak terjadi paparan radiasi

terhadap manusia dan lingkungan. Tingkat pengisolasian yang diperlukan dapat diperoleh dengan mengimplementasikan berbagai metode penyimpanan akhir, diantaranya dengan model penyimpanan akhir dekat permukaan (near surface disposal = NSD) dan penyimpanan akhir geologi (geological disposal = GD) sebagai pilihan yang umum untuk diterapkan di banyak negara.Di dalam NSD, fasilitas penyimpanan diletakkan pada atau di bawah permukaan tanah, dengan ketebalan lapisan pelindung beberapa meter. Dalam beberapa kasus lapisan pelindung tersebut bisa mencapai beberapa puluh meter pada tipe fasilitas rock cavern. Fasilitas-fasilitas tersebut dikhususkan untuk limbah aktivitas rendah dan sedang yang tidak mengandung radionuklida berumur panjang.Fasilitas geological disposal diletakkan pada kedalaman beberapa ratus meter hingga seribu meter di bawah permukaan tanah, sehingga sering disebut juga dengan istilah deep geological diposal. Fasilitas-fasilitas tersebut dikhususkan untuk limbah aktivitas tinggi dan yang mengandung radionuklida berumur panjang.

Listen to Songs: http://sibueasciencenuclear.blogspot.com/2013/02/strategi-pengelolaan-limbah-radioaktif.html#ixzz2WqrpjDO7

Selain dapat diandalkan sebagai sumber energi alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi listrik dunia, energi nuklir dalam skala yang lebih kecil dapat juga dinamfaatkan untuk memenuhi kebutuhan energi lainnya. Berikut ini dikemukakan beberapa aplikasi energi nuklir dalam berbagai kegiatan di luar pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN).

Sumber Energi Pada Kapal

Instalasi tenaga nuklir mirip reaktor air tekan (PWR) dapat digunakan sebagai sumber energi pada kapal selam. Teknologi dasar dari sistim PWR pertama kali dikembangkan oleh Program Reaktor Angkatan Laut Amerika Serikat yang dipimpinAdm. Hyman G. Rickover. Permulaan program kapal bertenaga nuklir tersebut ditandai dengan suksesnya uji coba kapal selam bertenaga nuklir yang pertamaUSS Nautiluspada tahun 1955. Hingga kini Amerika serikat telah membangun lebih dari 118 kapal selam bertenaga nuklir. Kapal selam bertenaga nuklir juga dikembangkan di Inggris, Perancis dan Rusia.

Di samping dapat berperan sebagai sumber energi pada kapal selam, reaktor nuklir dapat pula dimanfaatkan sebagai sumber energi pada kapal induk yang beroperasi di permukaan laut sepertiUSS Nimitz. Reaktor nuklir untuk kapal selam umumnya berdaya lebih kecil dibandingkan reaktor nuklir untuk kapal induk. Dua kapal induk terbesar milik Amerika Serikat, yaituUSS NimitzdanDwight D. Eisenhowermempunyai pendorong dua buah reaktor nuklir kembar, masing-masing berkekuatan empat kali tenaga reaktor nuklir dalam kapal indukEnterprize. Dua kapal perang tersebut mampu beroperasi selama 13 tahun tanpa pengisian bahan bakar baru.

Tiga kapal eksperimental pengangkut barang bertenaga nuklir pernah diuji coba dalam jangka waktu terbatas oleh Amerika Serikat, Jerman dan Jepang. Meskipun uji coba kapat tersebut secara teknis mencapai sukses, namun kondisi ekonomi dan peraturan-peraturan pelabuhan yang sangat ketat mengakibatkan diakhirinya uji coba tersebut. Rusia juga membangun kapal pemecah es bertenaga nuklir pertama di dunia bernamaLenin. Kapal tersebut dimanfaatkan untuk membersihkan gunpalan es diLaut Arctic.

Pengambilan Minyak Bumi

Reaktor nuklir jenis HTR (High Temperature Reactor) dapat dipakai untuk mengeluarkan minyak mentah berat dari perut bumi yang dikombinasikan dengan pembangkit listrik. Reaktor HTR menggunakan gas He sebagai pendingin. Proses fisi dalam teras reaktor dipakai untuk memanaskan gas He hingga suhu 750 C. He panas selanjutnya dipakai untuk memproduksi uap air bersuhu tinggi. Sebagian uap dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik, sebagian lainnya dimanfaatkan untuk mendorong minyak mentah berat sehingga mudah disedot untuk dikeluarkan dari perut bumi.

Peledak Nuklir

Energi panas bumi yang keluar secara alamiah telah digunakan untuk pemanasan skala kecil diIcelanddan produksi tenaga listrik diItalia, New ZealanddanCalifornia. Pada daerah-daerah

tersebut banyak terdapat patahan bumi yang aktif yang memungkinkan air masuk ke dalam batuan panas dan keluar ke permukaan bumi dalam bentuk uap. Untuk beberapa daerah, penguapan air dengan bantuan panas bumi seperti itu dapat dilakukan dengan penggalian bumi hingga diperoleh batuan yang sangat panas. Dengan memasukkan air ke dalam batuan tersebut akan dihasilkan uap air yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi.

Pada tahun 1971, Komisi Energi Nuklir Amerika Serikat (AEC) tertarik untuk melakukan penelitian mengenai kemungkinannya mengeluarkan energi thermal dari formasi batuan di kedalaman menggunakan bantuan peledak nuklir. Ledakan itu dapat mengakibatkan permeabilitas formasi batuan sehingga memungkinkan air masuk ke dalamnya, dan keluar dalam bentuk uap panas yang bermanfaat.

Peledak nuklir dapat pula dimanfaatkan untuk mendapatkan sumber-sumber alam. Penelitian ilmiah seperti ini juga telah dilakukan oleh AEC. Penekanan utama dalam program ini ditujukan untuk mendapatkan gas alam yang terjebak dalam formasi geologi permeabilitas rendah. Sebuah perusahaan swasta dari Amerika Serikat bekerja sama dengan AEC telah melakukan penelitian untuk mendapatkan gas alam di kawasanRio Blanco, Colorado, pada tahun 1973. Dalam penelitian tersebut tiga buah peledak nuklir masing-masing berkekuatan 30 kilo ton diledakkan untuk membuka strata pengungkung gas pada kedalaman 1.525 – 2.135 m di bawah tanah. Gas alam yang terperangkap dalam formasi batuan pasir diharapkan dapat keluar melalui celah yang terbentuk dari ledakan nuklir. Kemungkinan penggunaan peledak nuklir lainnya adalah dalam pembuatan gua bawah tanah untuk penyimpanan minyak atau pengelolaan limbah, ekstraksi tenaga geothermal maupun eksplorasi mineral (Mukhlis Akhadi, PTKMR-BATAN)

Listen to Songs: http://sibueasciencenuclear.blogspot.com/2013/02/manfaat-lain-energi-nuklir.html#ixzz2Wqt0GZIp

Menurut data badan survey World Nuclear Association micro nuclear reactor ini lebih murah 15%

per megawatt kapasitas dibanding reaktor nuklir skala besar. Bila dideskripsikan PLTN mini dengan

daya 25 MW dapat melayani listrik sebanyak 20 ribu rumah. Bayangkan saja nilai ekonomis dari

teknologi ini yang hanya dengan reaktor sebesar kulkas dapat menghidupi listrik sebanyak 20 ribu

rumah.

Saat kita membayangkan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), terbayang bangunan besar

dengan draught (cerobong asap) yang tinggi menjulang serta komplek bangunan yang luas. Akan

tetapi saat ini beberapa perusahaan sedang mengembangkan reaktor nuklir seukuran kulkas

rumahan yang bertujuan untuk penyediaan listrik di berbagai kawasan yang terus berkembang

dengan skala yang lebih kecil.

Di Amerika Serikat saat ini beberapa perusahaan energi sedang mengajukan permohonan lisensi

untuk pengaplikasian reaktor mini pada unit PLTN berskala kecil. Reaktor mikro atau mini tersebut

direncanakan untuk memenuhi penyediaan listrik sebuah pabrik atau sebuah daerah dengan luas

wilayah tertentu. Saat ini perlombaan untuk mengembangkan teknologi reaktor mini diramaikan oleh

perusahaan-perusahaan kecil-menengah di bidang energi seperti perusahaan Hyperion Power

Generation dan meninggalkan perusahaan besar seperti Siemens (Jerman), ABB(Swiss), GE (USA)

dan Areva (Perancis).

Salah satu pihak yang sedang mengembangkan PLTN mini adalah Hyperion Power Generation.

CEO Hyperion, John Deal mengatakan bahwa perusahaannya sedang mengajukan lisensi dalam

satu tahun kedapan untuk mengaplikasikan unit PLTN mini di AS. Deal menganalogikan bahwa

perusahaannya seperti mengembangkan sebuah Iphone disaat raksasa energi nuklir lain seperti

Areva, GE, Siemens membuat Mainframe (super komputer skala besar atau biasa disebut server).

Menurut Hyperion, dengan ukurannya yang kecil, proses pemasangannya relatif cepat dan bisa

diangkut dengan angkutan darat dan laut bahkan jika harus ke suatu tempat yang terpencil dan jauh

dari pemukiman.

PLTN mini yang sedang dikembangkan oleh

Hyperion bisa menjadi alternatif PLTN konvensional yang saat ini membutuhkan waktu kurang lebih

10 tahun untuk membangunnya, berukuran besar dan mahal. Selain itu dengan ukuran dan

kapasitas sebesar itu, PLTN konvensional tidak sesuai dengan populasi yang kecil. Sebaliknya

modul-modul pembangkit Hyperion bisa digabungkan untuk menghasilkan energi yang lebih besar.

Selain beberapa hal tersebut diatas, modul pembangkit Hyperion juga tidak memiliki komponen-

komponen bergerak yang akan menyebabkan berkurangnya umur komponen tersebut. Modul

pembangkit Hyperion juga tidak perlu dibuka, seandainya harus dibuka sebagian bahan bakarnya

akan segera menjadi dingin, tentunya hal ini berkaitan dengan aspek keselamatan modul tersebut.

Dalam situsnya Hyperion menyatakan “Modul tersebut tidak mungkin mencapai suhu superkritis,

kemudian meleleh atau menyebabkan kondisi berbahaya. Alasannya karena pembangkit Hyperion

akan ditanam di dalam tanah dan dilengkapi dengan system yang mendeteksi tingkat keamanannya

secara detail”. Dengan dikubur di dalam tanah, maka modul pembangkit listrik tidak akan terlihat dan

terhindar dari pemakaian secara ilegal.

Menurut data badan survey World Nuclear Association micro nuclear reactor ini lebih murah 15%

per megawatt kapasitas dibanding reaktor nuklir skala besar. Bila di deskripsikan PLTN mini dengan

daya 25 MW dapat melayani listrik sebanyak 20 ribu rumah. Bayangkan saja nilai ekonomis dari

teknologi ini yang hanya dengan reaktor sebesar kulkas dapat menghidupi listrik sebanyak 20 ribu

rumah.

Hyperion memperkirakan dengan teknologi yang sedang dikembangkan saat ini, akan menghasilkan

listrik murah, tidak lebih dari 10 sen per watt nya. Meski sebuah pembangkit berharga 25 juta USD,

tetapi dengan wilayah yang memiliki 10 ribu rumah maka harganya menjadi 2.500 USD untuk setiap

rumah, dengan kemampuan diperkirakan hingga 20 ribu rumah maka harga akan turun menjadi

setengahnya.

Reaktor Hyperion perlu diisi ulang bahan bakarnya setiap 7 hingga 10 tahun. Setelah 5 tahun

memproduksi listrik, modul tersebut hanya menghasilkan limbah berukuran bola softball dan bisa

didaur ulang sebagai bahan bakar kembali.

Hyperion sendiri berencana membangun tiga pabrik untuk memacu tercapainya target pembuatan

4.000 modul PLTN mini pada 2013 hingga 2023. Sampai akhir 2008 Hyperion telah menerima lebih

dari 100 pesanan modulnya, sebagian besar berasal dari perusahaan minyak dan listrik. Pesanan

pertama datang dari TES, perusahaan infrastruktur Republik Ceko. TES memesan 6 modul dan 12

selanjutnya opsional dengan modul pertama akan ditempatkan di Rumania. Dalam lima tahun ke

depan pembangkit Hyperion akan diproduksi dalam jumlah besar.

Hyperion Energy Generation tidak sendirian, ada beberapa perusahaan yang saat ini

mengembangkan teknologi PLTN mini seperti NuScale Power, Toshiba, Westinghouse dan

Babcock&Wilcox Company.

Desain yang dirancang oleh NuScale Power adalah reaktor kecil yang didinginkan oleh air, mirip

dengan reaktor kuno yang digunakan pada kapal perang. Reaktor lainnya lebih modern, Toshiba

dan Institut Penelitian Industri Tenaga Listrik di Jepang sedang meneliti 'baterai nuklir' yang

berpendingin natrium cair. Reaktor ini dikirim dalam keadaan terakit sebagian dan dipasang di

bawah tanah mampu menghasilkan 10 MW selama 30 tahun sebelum pengisian ulang bahan

bakarnya.

Sementara desain NuScale tidak

mengharuskan adanya pompa pendingin reaktor, pompa Toshiba menggunakan teknologi

elektromagnetik, tanpa bagian yang bergerak. Keduanya mengurangi kemungkinan terjadinya

kegagalan. Di China, para peneliti sedang mengembangkan sebuah reaktor mini dengan

pembatasan otomatis. Pada uji coba tahun 2004, mereka mematikan system pendingin dan reaktor

itupun men shut-down dirinya sendiri.

Dengan melonjaknya permintaan energi serta ancaman perubahan iklim, PLTN mini bisa sangat

membantu. “Tujuannya meningkatkan sumber energi rendah karbon dengan cepat”, kata Richard

Lester dari MIT. Syaratnya para pembuat kebijakan bisa diajak kerja sama. Di AS, para pejabat

mengatakan beberapa desain mungkin mendapatkan sertifikasi dalam lima tahun ini, sementara

desain yang lebih inovatif mungkin membutuhkan waktu yang lebih lama.

Bagaimana dengan Indonesia? Meskipun teknologi PLTN mini ini tergolong baru, bukan tidak

mungkin Indonesia mengikuti perkembangan teknologi ini bahkan mengaplikasikannya. Hal ini tentu

saja tidak mudah, namun dengan krisis energi serta kebutuhan akan energi bersih dalam melawan

pemanasan global maka teknologi PLTN mini dapat dijadikan suatu alternatif pilihan. (eph)

Radioaktivitas – Sinar Gamma

Setelah tertunda sekian lama, saya ingin melanjutkan kembali serial tulisan saya tentang radioaktivitas, kali ini adalah

Sinar Gamma. Sinar Gamma begitu istimewa dibandingkan dengan sinar/partikel radioaktif lainnya dikarenakan dia

tidak memiliki massa dan muatan. Sinar Gamma memiliki panjang gelombang yang paling kecil dan energi terbesar

dibandingkan spektrum gelombang elektromagentik yang lain, ( sekitar 10 000 kali lebih besar dibandingkan dengan

energi gelombang pada spektrum sinar tampak ). Selain itu, sinar gamma memiliki daya ionisasi yang paling rendah

namun jangkauan tembus yang paling besar dibandingkan sinal beta dan alfa

Sinar gamma muncul dari inti atom yang tidak stabil dikarenakan atom tersebut memiliki energi yang tidak sesuai

dengan kondisi dasarnya(groundstate). Energi gamma yang muncul antara satu radioisotop dengan radioisotop yang

lain adalah berbeda – beda dikarenakan setiap radionuklida memiliki emisi yang spesifik. Sinar gamma juga dapat

ditemui di dalam alam semesta, dimana sinar gamma berjalan melintasi jarak yang teramat luas di alam semesta ,

yang kemudian pada akhirnya terserap oleh atmosfer bumi. Perlu diketahui, panjang gelombang yang beberbeda

pada gelombang elektromagnetik akan menembus atmosfer dengan kedalaman yang berbeda pula.

Karena daya tembusnya yang begitu tinggi, sinar gamma mampu menembus berbagai jenis bahan, termasuk

jaringan tubuh manusia. Material yang memiliki densitas tinggi seperti timbal sering digunakan

sebagai shielding untuk memperlambat atau menghentikan foton gamma yang memancar.

Sinar gamma awalnya ditemukan oleh seorang fisikawan prancis yang bernama Pada waktu itu, tahun 1896, om

Henri   menemukan mineral uranium yang ternyata menghitamkan plat fotografi meskipun dilapisi oleh

lapisan kertas buram tebal.

Sebelum itu, Rontgen telah menemukan Sinar- X dan Becquerel melihat bahwa sinar yang dipancarkan oleh uranium

tersebut mirip dengan sinar X, sehingga ia menyebut sinar tersebut “metallic phosphorescence.”

Untuk mengetahui secara mendalam tentang sinar gamma tentu perlu diketahui macam interaksi yang terjadi pada

sinar gamma terhadap materi yakni,

1. Efek Fotolistrik

2. Efek Compton

3. Produksi pasangan

Tiga interaksi yang terjadi pada sinar gamma terhadap materi ini akan dibahas pada tulisan saya yang lain

Daya tembus dari foton gamma memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan manusia, dikarenakan ketika sinar gamma

menembus beberapa bahan, sinar gamma tidak akan membuatnya menjadi radioaktif. Sejauh ini ada tiga

radionuklida pemanacar gamma yang paling sering digunakan yakni cobalt-60, cesium-137 dan technetium-99m.

Cesium -137 bermanfaat digunakan dalam perawatan kanker, mengukur dan mengontrol aliran fluida pada beberapa

proses industri, menyelidikisubterranean strata pada oil wells, dan memastikan level pengisian yang tepat untuk

paket makanan, obat – obatan dan produk yang lain.

Pada Cobalt-60 bermanfaat untuk: sterilisasi peralatan medis di rumah sakit, pasteurize beberapa makanan dan

rempah, sebagai terapi kanker, mengukur ketebalan logam dalam stell mills.

Sedangkan Tc-99m adalah isotop radioaktif yang paling banyak digunakan secara luas untuk studi diagnosa sebagai

radiofarmaka. (Technetium-99m memiliki waktu paru yang lebih singkat). Radiofarmaka ini digunakan untuk

mendiagnosa otak, tulang, hati dan juga mampu menghasilkan pencitraan yang dapat digunakan untuk mendiagnosa

aliran darah pasien

Sebagian besar manusia terpapar gamma secara alamiah yang terjadi pada beberapa radionuklida tertentu seperti

potassium-40 yang dapat ditemukan pada tanah dan air, dan juga daging serta makanan yang memiliki kadar

potassium tinggi seperti pisang. Radium juga merupakan sumber dari paparan radiasi gamma. Namun,

bagaimanapun juga, peningkatan penggunaan terhadap instrumentasi kedokteran nuklir (seperti untuk diagnosa

tulang, thyroid, dan lung scans) juga turut memberikan andil terhadap proporsi peningkatan paparan pada banyak

orang.

Kebanyakan paparan yang terjadi pada sinar gamma merupakan jenis paparan eksternal. Sinar gamma ( dan juga

sinar X ) sebagaimana diketahui sebelumnya- mudah untuk melintasi jarak yang besar di dalam udara dan mampu

menembus jaringan tubuh hingga beberapa sentimeter. Sebagian besar dari sinar gamma tersebut memiliki energi

yang cukup untuk menembus tubuh manusia, dan memapar semua organ yang ada di dalam tubuh tersebut.

Sehingga dalam kasus sinar gamma, baik paparan eksternal dan internal menjadi perhatian utama dalam proteksi

dan keselamatan radiasi. Ini dikarenakan sinar gamma mampu melintas dengan jarak yang lebih jauh ketimbang

partikel alfa dan beta serta memiliki cukup energi untuk melintasi keseluruhan tubuh, sehingga berpotensial untuk

memapar semua organ tubuh.

Sejumlah besar dari radiasi gamma secara besar – besaran mampu melewati tubuh tanpa berinteraksi dengan

jaringan. Ini dikarenakan pada tingkat atomik, tubuh sebagian besar terdiri dari ruangan kosong sedangkan sinar

gamma memiliki ukuran yang lebih kecil dari ruang – ruang tersebut. Berbeda dengan partikel alfa dan beta yang

ketika berada di dalam tubuh akan melepaskan semua energi yang mereka miliki dengan menubruk jaringan dan

menyebabkan kerusakan pada jaringan tersebut.

Sinar gamma bisa mengionisasi jaringan secara langsung atau menyebabkan yang disebut dengan “secondary

ionizations.” yakni ionisasi yang disebabkan ketika energi dari sinar gamma ditransfer ke partikel atomik seperti

elektron ( identik dengan partikel beta) yang kemudian partikel  berenergi tersebut akan berinteraksi dengan jaringan

untuk membentuk ion, inilah yang disebut secondary ionizations.

Daftar Pustaka

NDT umum, Badan Tenaga Nuklir Nasional

Gamma Rays | Radiation Protection | US EPA

Wikipedia Indonesia

Chamber, Herman. Health Physics Introduction, Pegamon Press

Reaksi Nuklir Vs Reaksi Kimia

Reaksi inti sebagaimana jarang orang ketahui – sebenarnya berbeda dengan reaksi

kimia. Dikarenakan reaksi tersebut terjadi pada tingkatan  inti atom (nukleus) bukannya atom secara keseluruhan.

Seperti yang pernah dibahas pada tulisan saya sebelumnya, bahwa energi Kimia dan Energi Atom, sama – sama

berasal dari atom, namun perbedaanya energi kimia yang dihasilkan dari tiap – tiap pembakaran sebuah batu bara

dan minyak bumi – misalnya, akan menghasilkan penyusunan kembali (rearrangement)atom yang disebabkan oleh

redistrisbusi elektron. Sedangkan di sisi lain, energi atom dihasilkan dari redistribusi partikel dengan inti atom (atomic

nuclei). Karena itulah untuk menghindari kerancuan sering digunakan istilah “Energi Nuklir” daripada istilah energi

atom.

Dalam kondisi laboratorium yang sesuai, inti atom bisa dibuat dari inti atom yang lain terutama untuk unsur – unsur

yang memiliki nomer atom yang paling kecil yakni inti hidrogen ( identik dengan proton), inti deuterium (deuterons)

dan inti helium ( partikel alfa). Sebagaimana telah diketahui, Inti atom bisa berinteraksi dengan neutron, elektron dan

sinar gamma.

Namun pada temperatur biasa, laju reaksi nuklir – (yakni jumlah nukleus yang bereaksi pada waktu tertentu dalam

volume tertentu) adalah sangat kecil dibandingkan laju reaksi kimia yang menghasilkan atom atau molekul. 

Mengapa hal tersebut terjadi? Ada dua alasan yang membuat mengapa hal tersebut terjadi :

Alasan pertama adalah ukuran nukleus yang kecil ( hanya berode 1012 cm ) dibandingkan dengan ukuran atom atau

molekul secara keseluruhan yang berode 10-7 atau 10-8. Ini menyebabkan tumbukan nuklir yang terjadi memiliki laju

yang lebih sedikit dibandingkan dengan tumbukan pada tingkat atomik atau molekuler. Namun, meskipun begitu,

pada keadaan instimewa dimana nukleus dengan massa dan energi yang kecil bisa berlaku seolah – olah memiliki

diameter yang mendekati ukuran  diameter atom sehingga laju reaksi nuklir yang terjadi akan meningkat secara

drastis diatas nilai biasa. Kondisi istimewa ini akan dibahas pada tulisan saya yang lain.

Alasan kedua yang bertanggung jawab menyebabkan  laju yang relatif rendah dari interaksi inti dengan inti yang

lainnya adalah adanya gaya coulomb yang bersifat saling tolak – menolak diantara inti yang disebabkan muatan

positif pada inti. Energi tolakan tersebut adalah sebanding dengan (z1 – z2 )/ R . dimana Z1 dan Z2 adalah muatan,

yakni nomer atom dari dua inti yang berinteraksi dan R adalah jarak diantara 2 pusat inti.

Karena  inti satu harus mendekati inti lainnya dengan jarak 1012 cm sebelum bisa berinteraksi,  maka energi

penolakan yang timbul – sesuai persamaan coulomb tersebut – akan sangat besar, khususnya  pada inti atom

dengan nomer atom yang tinggi. Dalam kasus inti dengan nomer atom kecil ( seperti H, He ), energi coulomb yang

terjadi pada orde jutaan electron Volt, bayangkan energi  Coulomb yang timbul pada inti atom dengan nomer atom

yang besar (seperti uranim -235 misalnya).

Disisi lain pada reaksi kimia, Energi yang dibutuhkan untuk mengijinkan interaksi medan elektronik adalah jarang

mencapai lebih dari beberapa elektron Volt. Pada temperatur biasa  probabilitas bahwa sepasang atom/molekul yang

bertubrukan akan memiliki sejumlah Energi kinetik  dalam nilai jutaan eV adalah sangat kecil sekali. Oleh sebab itu,

tidak hanya jumlah tumbukan diantara inti atomik lebih kecil diantara atom/molekul yang bertubrukan di dalam kondisi

yang sama, tapi probabilitas terjadinya interaksi dari tumbukan tersebut juga dinilai kecil.  Sehingga tidaklah heran

bahwa laju reaksi yang terjadi diantara inti atom adalah jauh lebih kecil daripada reaksi kimia di tingkat atom/molekul

Hikmah

Sebuah hikmah dapat kita ambil dari laju reaksi nuklir yang sangat kecil pada kondisi biasa ini. Seperti diketahui,

semua organ dan jaringan  tubuh, didalam bumi kita, seluruh atmosfer, semua benda hidup dan mati termasuk kita,

terdiri dari atom – yang tentu memiliki inti – inti atom. Dua alasan yang telah saya kemuakakan diatas mencegah inti

– inti atom tersebut untuk berinteaksi. Jika tidak  demikian, maka bumi hanya akan menjadi bola langit tak

berpenghuni di mana reaksi inti akan berjalan terus-menerus.  Maha Suci Allah  yang telah menciptakan inti atom

lengkap dengan kekuatan dahsyat di dalamnya dan menjaga kekuatan ini terkendali secara menakjubkan.

Menciptakan Reaksi Nuklir ?

Nah, lalu bagaimana cara agar sebuah reaksi nuklir dapat terjadi. Ada dua cara yang dapat dilakukan sehingga

reaksi nuklir bisa memiliki laju reaksi yang lebih besar dari pada keadaan normalnya. Cara pertama adalah dengan

meningkatkan temperatur hingga beberapa juta derajat Celcius sehingga interaksi inti akan mendapatkan energi

kinetik yang cukup untuk mengatasi tolakan elektrostatik atau tembol Coulomb yang menghalangi interaksi tersebut.

Proses ini dikenal dengan nama Reaksi Termonuklir yang dapat ditemui pada matahari, bintang. Reaksi ini

merupakan sumber energi pada benda – benda angkasa tersebut.

Cara kedua yang dapat dilakukan adalah dengan menembaki inti atom dengan material – material inti ringan (seperti

proton, deuteron, atau partikel alfa ) yang telah dipercepat dengan menggunakan Cynclotron atau peralatan lain

sehingga inti ringan tersebut mendapatkan Energi Kinetik pada hampiran jutaan elektron Volt. Reaksi ini juga bisa

dilakukan dengan elektron yang secara tinggi dipercepat,  sinar gamma, dan dan sinar X berenergi tinggi.

Referensi:

The Elements of Nuclear Reactor

Massa Atom, Nomer Atom dan Isotop

Dalam beberapa pelajaran kimia ataupun fisika di SMA dan mata

kuliah beberapa jurusan di perguruan tinggi, sering dibicarakan istilah massa atom, nomer atom dan isotop. Ketiga

istilah ini sangat erat hubungannya dalam pembangkitan energi nuklir. Meskipun sebenarnya masih terdapat istilah

isobar, dan isoton, namun terkadang kita hanya mengerti sekilas tentang istilah ini, pada tulisan ini akan dibahas

sedikit mendalam tentang istilah tersebut.

Nomer Atom dan Massa Atom

Untuk unsur yang diketahui, jumlah proton yang ada dalam  inti atom adalah sama dengan jumlah muatan positif

yang dibawanya, nilai tersebut dikenal dengan sebutan Nomer Atom unsur. Biasanya di lambangkan dengan simbol

Z. Sebagai contoh nomer atom dari hidrogen adalah 1 , Helium adalah 2, dan Lithium adalah 3 begitulah seterusnya 

hingga Uranium – unsur alam dengan massa atom terbesar – dengan nomer atom 92. Sejumlah unsur yang lebih

berat – yang penting dalam hubungannya dengan pembangkitan Energi Nuklir -, semisal Plutonium dengan Nomer

Atom 94 merupakan unsur buatan manusia.

Jumlah proton dan neutron dalam inti atom disebut dengan nomer massa unsur dan dilambangkan dengan A. Seperti

yang telah dijelaskan bahwa jumlah proton dalam suatu inti sama dengan Z, sehingga jumlah neutron dari unsur

yang diketahui adalah sama dengan A – Z. Karena neutron dan proton memiliki massa yang mendekati 1 pada skala

amu ( massa proton =1,00758 amu sedangkan massa neutron = 1,00897), maka untuk pendekatan, nomer massa 

ditulis dalam bilangan bulat.

Isotop dan Nuklida

Adalah Nomer atom, yakni jumlah proton – bukannya  massa atom – yang menentukan jenis  dan sifat kimia dari

suatu unsur. Hal ini dikarenakan sifat – sifat kimia bergantung pada komposisi elektron – elektron   sedangkan jumlah

elektron adalah sama dengan nomer atom. Konsekuensinya, atom dengan inti yang berisi jumlah proton yang sama (

nomer atom sama) tetapi jumlah neutron yang berbeda (nomer massa berbeda) –disebut dengan isotop-  pada

dasarnya secara kimiawi adalah identik meskipun hal ini  sering  menandakan perbedaan dari segi kestabilan inti

atom.

Sebagian besar unsur di alam berada dalam dua atau lebih isotop stabil yang mana secara kimiawi hampir tidak bisa

dibedakan meskipun nomer massanya dan berat atomnya berbeda. Kesemuanya, sekitar 280 isotop stabil yang telah

di identifikasi terjadi secara alamiah, dan sebagai tambahan, terdapat sekitar 50 jenis isotop tidak stabil yang

ditemukan di alam. Lainnya 700 atau lebih isotop tidak stabil didapatkan secara buatan dengan reaksi nuklir yang

beragam. Untuk tujuan membedakan perbedaan dari isotop –isotop dari unsur tertentu maka  dicantumkan nomer

massa yang digunakan setelah simbol unsur. Jadi isotop uranium dengan nomer massa 238 bisa ditulis sebagai

uranium -238, U-238 atau U238

Uranium, unsur paling penting dalam pembangkitan energi nuklir, berada di alam dalam setidaknya tiga bentuk 

isotop dengan nomer massa 234, 235, dan 238. Uranium – 238 merupakan isotop yang paling banyak proporsinya

berada di alam (99,282 %). Sedangkan U-235 sekitar 0,7% dan untuk uranium – 234 lebih kecil lagi, sehingga sering

bisa diabaikan.

Referensi

Glasstone, Samuel.The Elements of Nuclear Reactor Theory. D Van Nostrand Company Inc.

Mengenal Radioaktivitas

Isotop Radioaktif

Sebagaimana yang diketahui pada tulisan saya sebelumnya bahwa ternyata isotop – isotop tidak stabil  (atau inti

tidak stabil) dapat ditemukan di alam. Dan yang menarik disini, bahwa ketidakstabilan inti – inti ini umumnya  terjadi

pada unsur – unsur yang memiliki massa atom terbesar seperti polonium, thorium, radium, dan uranium ( seluruh

isotopnya merupakan inti – inti yang tidak stabil atau isotop – isotop radioaktif  ). Lalu apa yang terjadi pada inti

radioaktif tersebut? Inti radioaktif tersebut akan mengalami perubahan spontan  yang tidak lain mengalami

disintergrasi atau peluruhan radioaktif pada laju tertentu. Peluruhan tersebut disertai dengan emisi partikel bermuatan

dari inti atom seperi partikel alfa yang identik dengan inti helium dan partikel beta yang identik dengan elektron. Hasil

dari peluruhan tersebut sering berupa unsur radioaktif yang masih mengeluarkan partikel alfa ataupun beta. Baru

setelah beberapa tahap peluruhan maka terbentuklah unsur yang stabil

Yang menarik, dalam beberapa kejadian, ketika inti tersebut meluruh maka hasil peluruhannya ( atau inti anakan)  

tidak langsung berada pada keadaan energi paling rendah alias energi dasar atau bahasa sononyaground

state. Dengan kata lain inti anak tersebut berada pada keadaan eksitasi – yakni memiliki kelebihan energi

dari ground state tersebut. Dengan waktu sangat singkat, yakni sekitar 10-15 detik dari pembentukannya, inti yang

tereksitasi tadi memancarkan kelebihan energinya dalam bentuk radiasi yang disebut dengan sinar gamma. Sinarini

memiliki sifat yang  mirip dengan sinar X; memiliki kedalaman daya tembus dan memiliki panjang gelombang pada

rentang 10-8 hingga 10-11atau mungkin kurang. Berdasarkan pengamatan orang – orang tua dulu, semakin besar

energi eksitasi inti maka semaki pendek panjang gelombang dari radiasi sinar gamma tersebut.

Lalu timbul pertanyaan apakah unsur yang memiliki nomer atom besar sudah barang tentu tidak stabil? Dan apakah

unsur dengan nomer atom kecil tidak mungkin menjadi radioaktif? Jawabannya tidak tentu, karena meskipun unsur

yang memiliki nomer atom terbesar  mulai dari polonium ( dengan nomer atom 84) ke atas tersedia hanya di alam

dalam keadaan tidak stabil atau radioaktif. Namun thalium (81), timbal (82) dan bismuth (83) sebagian besar berada

di alam dalam keadaan yang stabil dan baru sebagian kecil sisanya berada dalam keadaan tidak stabil.   Setelah  itu,

unsur dibawah thalium berada dalam wujud stabil semuanya. Namun pada akhirnya – perkembangan teknologi nuklir

telah mampu membuat isotop radioaktif buatan manusia yang berasal dari unsur – unsur dengan nomer atom rendah

seperti Co-60, dan Cs-137 yang keduannya merupakan isotop standar yang biasa digunakan untuk pelatihan dan

juga industri.

Untuk alasan tertentu yang akan dibahas pada tulisan saya berikutnya.

Jika sebuah inti tertentu menjadi stabil, perbandingan jumlah neutron dan proton haruslah berada pada rentang

yang terbatas yakni berada pada rentang 1 hingga 1,56 sebuah variasi jangkauan yang sangat kecil yang

memungkinkan inti menjadi stabil. Dan  sebagian besar unsur di bumi yang kita tinggali ini termasuk unsur – unsur 

pembetuk tubuh, kulit, daging ataupun darah kita berada pada rentang rasio yang teramat kecil ini dan inilah alasan

mengapa manusia dan makhluk hidup masih bisa hidup di bumi ini. Bayangkan jika sebagian besar unsur di muka

bumi memiliki perbandingan neutron dan proton diluar rentang tersebut, maka bumi kita ini tak ayal akan menjadi

planet kosong yang hanya dihuni oleh partikel – partikel radioaktif. Sungguh Maha Suci Allah yang telah menciptakan

inti atom dengan kekuatan luar biasa di dalamnya sekaligus sifat – sifatnya yang mengendalikan kekuatan tersebut.

Perubahan Radioaktif

Ok, dari sini kita telah mengetahui bahwa ketika jumlah neutron dan proton dalam nukleus unsur tertentu memiliki

perbandingan yang berada di luar rentang kestabilan untuk nomer massa tertentu maka inti tersebut akan menjadi

radioaktif. Lalu apa yang terjadi pada inti radioaktif tersebut?  Inti yang tidak stabil tersebut ternyata akan mengalami

perubahan secara spontan agar mampu mencapai keadaan stabil. Inti yang tidak stabil tersebut memiliki jumlah

neutron yang lebih banyak ataupun inti dengan proton yang lebih sedikit (sehingga perbandingan neutron dan

protonnya diatas 1,56) . Untuk mencapai keadaan stabil maka neutron akan dirubah menjadi proton dan (pada saat

yang bersamaan dipancarkan) elektron – yang tidak lain dan tidak bukan adalah partikel beta sehingga:

**********    Neutron ==> Proton + Negative Beta Particle

muatan               0                   +1                    -1

Massa                   1                     1                      0

Menurut hukum kekekalan energi, muatan dan massa di sisi kiri anak panah haruslah sama dengan sisi kanan anak

panah. Dari bagan diatas, hukum kekekalan energi telah terpenuhi. Namun ternyata masih ada yang kurang dari

bagan tersebut, karena Pauli mempostulatkan bahwa terdapat partikel lain yang turut dibebaskan selain partikel beta,

partikel tersebut bernama Neutrino ; memiliki massa diam nol dan tidak memiliki muatan namun memiliki sejumlah

energi yang dibebaskan pada transformasi radioaktif, karena sifatnya yang tak bermuatan dan tak bermassa tersebut

– maka wajar jika partikel tersebut sulit untuk di deteksi, keberadaan neutrino baru bisa dipastikan ketika teknologi

sintilasi cair ditemukan.

Sekarang kita kembali ke bagan tersebut, hasil dari bagan tersebut sekali lagi menunjukkan bahwa keberadaan 1

neutron telah diganti posisinya oleh 1 proton sehingga otomatis dari hasil transformasi (inti anak) memiliki nomer

atom yang lebih besar satu dari pada unsur induknya meskipun pada kenyataanya nomer massanya tetap sama.

Dengan kata lain, peluruhan beta menjadikan suatu unsur induk berubah menjadi unsur yang lain dengan nomer

massa yang sama.

Pada unsur baru ini perbandingan neutron proton pada inti akan menjadi lebih kecil dari pada inti unsur induknya, hal

ini dikarenakan perubahan neutron menjadi proton sama saja dengan pengurangan jumlah neutron dan diikuti

dengan penambahan jumlah proton. Konsekuensinya inti anakan akan cenderung lebih stabil ketimbang unsur

induknya. Tapi ini tidak serta merta menandakan unsur tersebut sudah pasti tidak bersifat radioaktif. Mungkin saja

unsur tersebut masih bersifat radioaktif –  memancarkan partikel beta dan berubah menjadi isotop unsur yang lain

lagi. Baru setelah dua atau tiga kali tahap  transformasi – yang mengkonversi neutron menjadi proton sekaligus

melepaskan partikel beta-, maka unsur stabil  akan terbentuk.

Selain jumlah neutron yang lebih besar atau jumlah proton yang lebih sedikit maka ada juga keadaan dimana jumlah

proton terlalu besar sehingga agar perbandingan neutron dan proton berada pada rentang kestabilan untuk massa

atom tertentu maka proton tersebut haruslah diubah menjadi neutron  dan pada keadaan yang bersamaan elektron

positif atau disebut juga positron dibebaskan sehingga :

************  Proton ==> Neutron + Positive Beta Particle

muatan              +1                      0                      +1

Massa                   1                        1                        0

Inti  yang dihasilkan akan memiliki nomer atom lebih kecil satu angka daripada inti induknya  meskipun nomer

massanya adalah sama. Dan lagi- lagi memang unsur tersebut cenderung lebih stabil namun mungkin masih bersifat

radioaktif sehingga setelah beberapa transformasi disintegrasi positron akan tercapai inti yang berada pada rentang

kestabilan

Sekarang bagaimana jika perbandingan neutron dan proton berada jauh di bawah rentang kestabilan? Ada dua jalan

agar inti tersebut menjadi stabil, yang pertama dengan jalan memancarkan partikel alfa  dan yang kedua dengan

jalan menangkan elektron negatif dari luar atom  sehingga terjadi kebalikan proses disintegrasi beta yang telah

dijelaskan diatas.

Energi Ikat Nuklir

Tulisan ini adalah suplemen dari tulisan saya sebelumnya tentang Nuklir, apa dan kenapa? Kita akan bicara agak

teknis disini, mengapa didalam inti menyimpan suatu energi yang luar biasa besar. Ini ada hubungannya dengan

formula Albert Einstein yang paling terkenal tenntang kesetaraan Massa dan energi, formulasi tersebut menyebutkan

bahwa

E=m.c2

Dimana E,m,c berturut – turut melambangkan energi total didalam inti, massa, dan kecepatan cahaya. Jadi menurut

persamaan tersebut: massa yang kecil dapat dikonversi menjadi sebuah energi yang besar. Disitu intinya. Loh kok

bisa? Mari kita ambil contoh jika terdapat sebuah massa 1 amu dimana 1 amu adalah 1.6606 x 10 -27 kg .maka energi

yang terkandung inti atom tersebut adalah

Jadi terdapat energi 931, 5 MeV untuk tiap massa 1.6606 x 10 -27 kg  .

Nah, untuk lebih jelasnya, kita harus tahu apa itu massa defect? Massa defect adalah selisih massa inti atom dengan

jumlah dari massa komponen – komponen penyusunnya ( proton dan netron). Selisih massa tersebut yang ekuivalen

dengan energi sebesar 931, 5 MeV tiap 1 amu selisih tersebut.

Energi tersebut adalah energi ikat dari sebuah inti atom yang sering disebut dengan Binding Energy (Energi Ikat). Ok,

jika masih bingung, akan saya permudah, bayangkan jika nukleus bisa didorong agar berpisah menjadi komponen –

komponen penyusunnya yakni proton dan neutron, maka jumlah total massa neutron dan proton itu akan lebih besar

dibandingkan massa nukleus awal. Nah, kelebihan inilah yang disebutmass defect. Jadi dapat dipahami

bahwa binding energy adalah energi yang dibutuhkan nukleus agar nukleus tersebut “pecah” menjadi komponen –

komponen penyusunnya.

Semua inti atom stabil memiliki binding energy yang positif. Binding energy per nukleon digambarkan dengan

persamaan

mc2/(N+Z)

persamaan tersebut menunjukkan kestabilan dari nukleus, semakin besar nilainya maka semakin stabil  nukleus

tersebut, jika dibuat grafik maka didapatkan grafik sebagai berikut :

Lalu apa arti semua ocehan ini   , bersabarlah nanti akan kita temukan,  pada reaksi fisi untuk inti U-235

yang memiliki massa komponen penyusun inti sebesar 236.133 amu dan massa keseluruhan inti adalah 234,918.

Selisih massa inilah yang akan dikonversi menjadi energi sebesar

Massa yang dikonversi menjadi energi = 236.133 -235.918 =0.215 amu

Sehingga energi yang dilepaskan tiap fisinya adalah 931,5 MeV x 0,215 = 198 MeV

dari reaksi akan dihasilkan 198 MeV energi, 2 hingga 3 neutron, inti – inti yang lebih kecil (disebut fission fragments)

dan sejumlah sinar gamma dan juga neutrino.  Fission fragments mengalami peluruhan radioaktif menghasilkan

produk fisi tambahan.

Mari gunakan konversi satuan 1 Mev = 1.6 x 10-6 erg = 1.6 x 10-13 watt detik. Jadi untuk U-235 dihasilkan 3.2 x 10-

11 watt detik  dengan kata lain dibutuhkan 3,1 x 10 10 fisi untuk menghasilkan 1 watt detik energi, jadi laju fisi  haruslah

3,1 x 10 10 fisi tiap detik untuk menghasilkan energi 1 watt. Karena 1 gram Uranium terdiri dari 6,02 x 10  23 /235 = 2,6

x 1021 atom maka energi yang dihasilkan tiap gram adalah 8,3  x1010 watt /sekon yang juga 2,3 x 104 kilowatt jam

atau mendekati 1 megawatt hari.

Sumber

Elmer E. Lewis Fundamentals of Nuclear Reactor Physics.

Glasstone, Samuel.The Elements of Nuclear Reactor Theory. D Van Nostrand Company Inc.