5/23/2018 Reaksi Fusi

1/3

Reaksi Fusi

Proses reaksi fusi adalah kebalikan dari reaksi fisi seperti arti harfiahnya, proses ini merupakan reaksi

penggabungan dua inti menjadi inti lain yang lebih besar. Reaksi jenis ini tidak terjadi secara alamiah di

permukaan bumi, namun merupakan prinsip kerja pembakaran Hidrogen di pusat matahari serta bintang-

bintang. Sebenarnya, banyak tipe reaksi fusi yang dapat terjadi di matahari yang sering disebut siklus

proton-proton, mulai dari penggabungan dua inti Hidrogen menjadi inti Deuterium hingga penggabunganinti Deuterium dan inti Tritium. Kebanyakan reaksi ini membutuhkan kondisi tertentu yang hanya

terdapat di dalam inti matahari ataupun bintang-bintang, misalnya tekanan yang sangat tinggi. Di dalam

inti matahari, tekanan yang sangat tinggi dihasilkan oleh gaya gravitasi. Gaya gravitasi pada pusat

matahari haruslah sangat besar untuk mempertahankan strukturnya, mengingat komposisi matahari

kebanyakan terdiri dari gas Hidrogen. Reaksi fusi di dalam teras reaktor membutuhkan Deuterium dan

Tritium sebagai bahan bakar, yang jika bergabung pada kondisi tertentu akan menghasilkan inti Helium

yang stabil disertai sebuah neutron yang membawa sebagian besar energi hasil fusi. Saat ini, Deuterium

bukan merupakan masalah, sebab tersediaannya di alam boleh dikatakan tak terbatas. Deuterium dapat

diekstraksi dari air biasa, untuk setiap satu meter kubik air dapat diperoleh sekitar 200 gram Deuterium.

Berlainan dengan Deuterium, Tritium bersifat radioaktif. Tritium alam sangat jarang dijumpai. Untungnya,

Tritium dapat dihasilkan melalui proses 'breeding' dengan menggunakan sebagian kecil neutron hasil

reaksi fusi serta dua jenis isotop Litium yang terdapat di alam, yaitu Litium-6 dan Litium-7. Litium-6 dapat

menangkap neutron cepat dan neutron lambat, sedangkan Litium-7 hanya menangkap neutron cepat.

Litium yang menangkap neutron akan pecah menjadi Tritium serta Helium.

Reaktor Fusi

Banyak masalah yang harus dipecahkan sebelum reaktor fusi dapat digunakan secara komersil. Untuk

menggabungkan inti Deuterium dengan Tritium, gaya tolak-menolak ('repulsive') akibat muatan positif

kedua inti harus diatasi. Cara yang paling mungkin adalah dengan menaikkan suhu kedua inti hingga

energi kinetiknya dapat mengatasi gaya 'Coulomb' tadi. Masalahnya, untuk mengatasi gaya ini

dibutuhkan suhu jutaan Celsius! Suhu setinggi ini tidak aneh jika kita melihat suhu inti matahari dimana

proses fusi dapat dengan mudah terjadi (suhu inti matahari sekitar 15 juta Celsius). Karena tidak ada

material di atas permukaan bumi yang dapat menahan suhu setinggi ini, diperlukan teknik supercanggih

untuk melokalisir plasma (inti bermuatan yang memiliki suhu sangat tinggi) pada proses fusi agar tidak

bersentuhan dengan komponen-kompnen reaktor.

Ada dua cara yang paling efektif untuk melokalisir plasma selama proses fusi berlangsung, yaitu cara

magnetis dan cara inersial.

Cara pertama dilakukan di dalam instrumen berbentuk 'donat', yang disebut 'Tokamak'. Ide untuk

membangun 'Tokamak' pertama kali diusulkan oleh fisikawan Rusia Igor E. Tamm dan Andrei D.

Sakharov, serta secara terpisah oleh Lyman Spitzer di Princeton USA, pada awal 1950-an. Tokamak

menggunakan kombinasi dua medan magnet yang sangat kuat yang dihasilkan oleh superkonduktor

untuk menahan plasma bersuhu sekitar 50 juta Celsius agar tetap berada di tengah-tengah 'donat'

tersebut.

Cara kedua adalah dengan menggunakan target yang memiliki kerapatan sangat tinggi yang ditembaki

dengan puluhan sinar laser terfokus secara simultan. Intensitas sinar laser disini harus cukup tinggi agar

target dapat seketika menguap. Partikel-partikel yang dihasilkan akan berusaha bergerak keluar sehingga

menimbulkan tekanan ke dalam yang sangat dahsyat. Tekanan yang naik secara drastis ini akan

mengakibatkan naiknya suhu target yang pada akhirnya dapat menyalakan proses fusi. Sebenarnya,

proses ini merupakan bentuk miniatur dari bom hidrogen.

Energi Nuklir

Nuklir merupakan istilah yang berhubungan dengan inti atom yang tersusun atas dua buah partikel

5/23/2018 Reaksi Fusi

2/3

fundamental, yaitu proton dan neutron. Di dalam inti atom terdapat tiga buah interaksi fundamental yang

berperan penting, yaitu gaya nuklir kuat dan gaya elektromagnetik serta pada jangka waktu yang

panjang terdapat gaya nuklir lemah. Gaya nuklir kuat merupakan interaksi antara partikel quark dan

gluon yang dibahas dalam teori quantum chromodynamics (QCD) sedangkan gaya nuklir lemah adalah

interaksi yang terjadi dalam skala inti atom seperti peluruhan beta yang dibahas dalam elecroweak

theory.2Energi nuklir dihasilkan di dalam inti atom melalui dua buah jenis reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi dan reaksi

fisi. Reaksi fusi adalah suatu reaksi yang menggabungkan beberapa partikel atomik menjadi sebuah

partikel atomik yang lebih berat. Reaksi fusi dapat menghasilkan energi yang sangat besar seperti yang

terjadi pada bintang. Salah satu reaksi contoh reaksi fusi adalah penggabungan partikel deuterium (D

atau 2H) dan tritium (T atau 3H) (Gambar 1.a). Langkah pertama, deuterium dan tritium dipercepat

dengan arah yang saling mendekati pada suhu termonuklir. Penggabungan antara dua buah partikel

tersebut membentuk helium-5 (5He) yang tidak stabil sehingga mengakibatkan peluruhan. Dalam proses

peluruhan ini, sebuah neutron dan partikel helium-4 (4He) terhambur disertai dengan energi yang sangat

besar, yaitu 14,1 MeV untuk penghamburan neutron dan 3,5 MeV untuk penghamburan helium-4.

Sampai saat ini, reaksi fusi belum dapat dirancang oleh manusia karena membutuhkan suhu yang sangat

tinggi. Hal ini menyebabkan pemanfaatan reaksi fusi sebagai sumber energi listrik belum dapat

direalisasikan.

Reaksi nuklir lain yang sudah dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik adalah reaksi fisi. Reaksi

fisi merupakan kebalikan dari reaksi fusi, yaitu reaksi yang membelah suatu partikel atomik menjadi

menjadi beberapa partikel atomik lainnya dan sejumlah energi. Salah satu contoh dari reaksi fisi adalah

reaksi fisi pada partikel uranium-235 (235U) yang ditumbuk oleh sebuah neutron yang bergerak pelan

(Gambar 1.b). Proses penyerapan neutron oleh uranium-235 mengakibatkan terbentuknya partikel

uranium-236 (236U) yang tidak stabil sehingga terbelah menjadi partikel kr ypton-92 (92 Kr), barium-141

(141Br), dan beberapa neutron bebas serta sejumlah energi. Reaksi fisi dapat berlangsung secara terus

menerus yang biasa disebut dengan reaksi rantai. Dalam reaksi rantai, neutron yang telah terhambur dari

reaksi fisi dapat mengakibatkan terjadinya reaksi fisi lain sama baiknya dengan reaksi fisi sebelumnya.

Energi yang dihasilkan dari reaksi ini dapat dikonversi menjadi energi listrik pada sebuah pembangkit

listrik tenaga nuklir (PLTN).

Tiga hal menarik yang terjadi pada proses reaksi fisi adalah sebagai berikut:

Peluang sebuah atom U-235 menangkap sebuah neutron bernilai sangat tinggi. Dalam sebuah reaktor

yang bekerja (dikenal dengan keadaan kritis), sebuah neutron yang terhambur dari setiap reaksi fisi

dapat menyebabkan terjadinya reaksi fisi yang lainnya.

Proses penyerapan dan penghamburan neutron terjadi dengan sangat cepat pada orde pikosekon

(110-12 sekon)

Jumlah energi yang dihasilkan berupa panas dan radiasi gamma luar biasa besar pada sebuah reaksi fisi

yang terjadi. Dalam reaksi ini terbentuk beberapa produk fisi dan neutron dengan massa total yang lebih

ringan dari partikel U-235 pada awal reaksi. Perbedaan massa ini diubah menjadi energi dengan nilai

yang dirumuskan dalam E = mc2. Dalam satu kali peluruhan atom U-235 bisa dihasilkan energi sebesar

200 MeV (1 eV = 1,6.10-19 joule). U-235 dapat bekerja dalam sebuah sampel uranium yang diperkaya

menjadi 2 sampai 3 persen. Pada senjata nuklir, komposisi U-235 mencapai 90 persen atau lebih dari

sebuah sampel uranium.

5/23/2018 Reaksi Fusi

3/3

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) menyediakan sekitar 17 persen dari total tenaga listrik dunia.

Beberapa negara membutuhkan tenaga nuklir yang lebih besat dari negara lain. Di Prancis, menurut

International Atomic Energy Agency (IAEA), 75 persen tenaga listriknya dihasilkan oleh reaktor nuklir.

Jumlah pembangkit tenaga listrik di dunia diperkirakan lebih dari 400 buah dengan 100 buah diantaranya

berada di Amerika Serikat.3Pada PLTN, bahan bakar sebuah reaktor nuklir berupa uranium. Uranium merupakan salah satu hasil

tambang yang terdapat di bumi. Uranium-238 (U-238) mempunyai waktu paruh yang sangat lama (4,5

milyar tahun) dengan komposisi 99 persen dari total uranium yang ada di bumi. Komposisi lainnya, U-235

mempunyai sekitar 0,7 persen dan U-234 jauh lebih rendah yang dibentuk melalui proses peluruhan U-

238 (U-238 melalui beberapa tahap peluruhan alpha dan beta untuk membentuk isotop yang lebih stabil

dan U-234 adalah salah satu hasil dari mata rantai dari peluruhan ini).

Dalam sebuah reaktor nuklir, butiran uranium yang sudah diperkaya disusun dalam sebuah balok dan

dikumpulkan ke dalam bundelan (reactor). Bundelan tersebut direndam dalam air pada sebuah bejana

tekan. Air tersebut digunakan sebagai sebuah pendingin. Bundelan uranium yang digunakan pada reaktor

nuklir berada dalam keadaan superkritis. Hal ini dapat menyebabkan uranium menjadi panas dan meleleh

dengan mudah. Untuk mencegahnya, sebuah balok kontrol (control rods) dibuat dengan bahan yang

menyerap neutron. Balok kontrol dimasukkan kedalam bundelan uranium dengan menggunakan sebuah

mekaninisme yang dapat mengangkat atau menurunkan balok kontrol tersebut. Pengangkatan dan

penurunan balok kontrol menerima perintah seorang operator untuk mengatur jumlah reaksi nuklir.

Ketika seorang operator menginginkan inti uranium untuk menghasilkan panas yang lebih, balok kontrol

dinaikkan dari bundelan uranium. Sebaliknya, jika ingin panas berkurang maka balok kontrol harus

diturunkan. Balok kontrol dapat diturunkan hingga komplit untuk menghentikan reaktor nuklir jika terjadi

kasus kecelakaan atau penggantian bahan bakar.

Bundelan uranium digunakan sebagai sumber energi panas yang sangat tinggi. Panas ini dapat

mengubah air menjadi uap air. Uap air ini digunakan untuk menggerakkan sebuah turbin uap yang

memutar rotor pada generator. Berdasarkan hukum Faraday putaran rotor dikonversi menjadi tenaga

listrik. Dalam beberapa reaktor, uap air akan melalui tahap kedua sebagai pengubah panas medium

untuk mengubah air menjadi uap air yang menggerakkan turbin. Keuntungan dari desain ini adalah air

atau uap air yang tercemar bahan radioaktif tidak akan mengenai turbin. Dalam reaktor nuklir yang

sama, fluida pendingin dalam kontak dengan inti reaktor dapat berupa gas (karbon dioksida) atau logam

cair (sodium, potasium). Tipe reaktor ini menerima inti uranium untuk beroperasi pada suhu yang lebih

tinggi.Diposkan olehautosreview di10.01

4 KOMENTAR:

1. AA

http://www.blogger.com/profile/01565294889173591255http://www.blogger.com/profile/01565294889173591255http://www.blogger.com/profile/01565294889173591255http://autosreview-master-sains.blogspot.com/2009/01/reaksi-fusi-dan-reaksi-fisi.htmlhttp://autosreview-master-sains.blogspot.com/2009/01/reaksi-fusi-dan-reaksi-fisi.htmlhttp://autosreview-master-sains.blogspot.com/2009/01/reaksi-fusi-dan-reaksi-fisi.htmlhttp://autosreview-master-sains.blogspot.com/2009/01/reaksi-fusi-dan-reaksi-fisi.htmlhttp://www.blogger.com/profile/01565294889173591255