MAKALAH APLIKASI NUKLIR DI INDUSTRI REAKSI NUKLIR FUSI DISUSUN OLEH : Mohamad Yusup ( 10211077) Muhammad Ilham ( 10211078) Praba Fitra P ( 10211108) PROGAM STUDI FISIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2013
PENDAHULUAN Seiring berkembangnya zaman tidak dapat dihindari bahwa kebutuhan manusia akan sumber daya energi semakin besar. Bumi kita telah menyediakan dan memberikan energy untuk kehidupan makhluk hidup, namun hanya sebagian yang dapat di konversikan menjadi sumber energi yang dapat di manfaatkan. Sumber daya alam yang sudah dapat dimanfaatkan contohnya seperti minyak bumi, panas bumi, nuklir, dan sebagainya. Di Indonesia sendiri sumber daya alam yang paling sering digunakan ialah sumber daya minyak bumi, sedangkan seperti kita ketahui bahwa sifat minyak bumi itu sendiri tidak bisa diperbaharui dan pada suatu saat bisa saja habis. Maka dari itu, diperlukan suatu sumber energi alternatif sebagai pengganti, salah satunya yang dapat dimanfaatkan adalah tenaga nuklir. Tenaga nuklir dapat dijadikan sumber tenaga baru karena dari segi sumber energi yang dihasilkan lebih besar dari sumber energi yang lain dan bahan baku yang digunakan dapat bertahan lama serta dalam jumlah bahan bakunya tidak banyak. Tenaga nuklir dapat terbentuk dengan memanfaatkan reaksi antar inti dari atom tertentu yang saling berinteraksi dan memancarkan radiasi. Energi nuklir dapat dihasilkan dengan dua metode, yakni metode dari reaksi fisi dan metode dari reaksi fusi.pada pembahasan makalah ini kami akan mengulas mengenai apa itu reaksi fusi serta pemanfaatannya dan dampak positif negatifnya bagi kehidupan. PENGERTIAN REAKSI FUSI Reaksi fusi 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 di sebut siklus proton-proton, mulai dari penggabungan dua inti Hidrogen menjadi inti Deuterium hingga penggabungan inti Deuterium dan inti Tritium. Kebanyakan reaksi ini membutuhkan kondisi tertentu yang hanya terdapat di dalam inti matahari ataupu nbintang-bintang, misalnya tekanan yang sangat tinggi. Untuk mendapatkan reaksi fusi inti, partikel pembom (proyektil) harus memiliki energi kinetik yang memadai untuk melawan tolakan muatan listrik dari intisasaran Proses ini juga dapat melepaskan energi dan bisa pula menyerap energi, bergantung pada berat inti yang terbentuk. Besi dan nikel mempunyai energi ikat yang paling besar pernukleonnya, oleh karena itu dua senyawa ini paling stabil. Penggabungan (reaksi fusi) dari dua inti atom yang lebih ringan dari besi atau nikel biasanya melepaskan energi. Sedangkan yang lebih berat dari besi dan nikel biasanya menyerap energi.
CONTOH REAKSI FUSI Contoh nyatanya adalah bintang yang memancarkan sinar atau bom hidrogen. Sedangkan reaksi fusi untuk unsur yang berat, contoh nyatanya adalah ledakan supernova. Awalnya dibutuhkan energi yang besar untuk menggabungkan dua inti atom, meskipun atom itu adalah hidrogen. Tetapi hasil dari reaksi fusi ini selain menghasilkan atom produk yang lebih berat, juga menghasilkan partikel neutron. Partikel ini kemudian melepaskan energi yang cukup besar untuk membuat kedua inti atom itu untuk bergabung. Kemudian akan diproduksi lebih banyak neutron sehingga akan terjadi reaksi fusi yang berlangsung dengan sendirinya. Energi yang dihasilkan dari reaksi fusi ini sangat besar jika dibandingkan dengan reaksi kimia. Ini dikarenakan energi ikatan yang membuat inti atom saling bergabung lebih besar dari energi ikat antara elektron dengan inti atom. Sebagai contoh, energi ionisasi dari hidrogen adalah 13,6 ev. Jika dibandingkan dengan energi yang dilepaskan dari reaksi fusi deuterium dan tritium yaitu sebesar 17MeV sangat jauh perbedaannya. Contoh Persamaan Reaksi Nuklir Fusi Lithium-6 + Deuterium -> Helium-4 + Helium-4 6 Li + D -> 4 He + 4 He 6 Li + D -> 2 4 He isotop helium-4, disebut juga partikel alfa bias ditulis dalam simbol α. 6 Li + D -> α + α Gambar 1. Salah satu contoh bentuk reaksi fusi dalam skala besar adalah bintang.
Gambar 2. Contoh skema reaksi fusi antara Tritium dan Deuterium menghasilkan Helium-4 dan neutron (+Energi). Gambar 3. Reaksi fusi antara Lithium-6 dan Deuterium yang menghasilkan 2 atom Helium-4. APLIKASI REAKSI FUSI Reaktor Fusi Reaksi fusi mungkin sudah bisa dimanfaatkan dalam senjata nuklir. Akan tetapi masih banyak masalah yang harus dipecahkan sebelum reaktor fusi dapat digunakan secara komersil. Untuk menggabungkan inti Deuterium dengan Tritium, gaya tolak-menolak (Coulomb) akibat muatan positif kedua inti harus diatasi. Cara yang paling mungkin adalah dengan menaikkan suhu kedua inti hingga energi kinetiknya dapat mengatasi gaya Coulomb tersebut. Akan tetapi untuk mengatasi masalah gaya ini dibutuhkan suhu jutaan derajat Celsius. Yang mungkin hanya bisa terjadi pada inti bintang (contohnya 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 super canggih untuk melokalisir plasma (inti bermuatan yang memiliki suhu sangat tinggi) pada proses fusi agar tidak bersentuhan dengan komponen-komponen 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. Contoh Tokamak yang sedang dalam pengembangan adalah ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) berlokasi di Cadarache, Perancis, dengan bahan bakarnya adalah campuran Deuterium dan Tritium dengan suhu mencapai 150 juta celsius. Gambar 4. ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) yang masih dalam proses pengembangan. 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.dalam proses penggabungan ini dihasilkan energi yang besar. Diperkirakan energi yang dipancarkan matahari adalah hasil fusi nuklir inti-inti hidrogen menjadi inti helium. Sebagai sumber energi, penggunaan reaksi fusi akan lebih menguntungkan karena energi yang dihasilkan lebih besar dan tidak menghasilkan isotop radioaktif. Isotop yang dihasilkan bersifat stabil, misalnya helium. Kesulitannya, reaksi fusi terkontrol perlu tempat yang dapat menahan suhu tinggi (± 50 juta C sampai dengan 200 juta C).
KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN Reaksi Fusi menawarkan kemungkinan pelepasan energi yang besar dengan hanya sedikit limbah radioaktif yang dihasilkan serta dengan tingkat keamanan yang lebih baik. Namun demikian, saat ini masih terdapat berbagai kendala dalam bidang keilmuan, teknik, dan ekonomi yang menghambat penggunaan energi fusi guna pembangkitan listrik (komersial). Hal ini masih menjadi bidang penelitian aktif dengan skala besar. Sedangkan untuk kerugiannya sendiri reaksi fusi ini dalam reaktor dapat berakibat fatal jika terjadi kesalahan dalam penanganannya karena akan berakibat pencemaran radioaktif bahkan dapat terjadi ledakan besar akibat energi yang ditimbulkan oleh energi reaksi fusi tersebut. KESIMPULAN Energi yang dihasilkan reaksi fusi memang sangat menggiurkan untuk di konversi menjadi energi yang dapat di manfaatkan. Ditambah lagi dengan energi yang dihasilkan dari reaksi fusi lebih besar dibandingkan dengan reaksi fisi dan limbah yang dikeluarkan cenderung pada keadaan stabil sehingga tidak menimbulkan radiasi. Namun di sisi lain, untuk saat ini reaksi fusi ini belum dapat di manfaatkan sebagai reaktor pembangkit/penghasil energi masal karena diperlukan bahan/material reaktor yang dapat menahan reaksi fusi yang terjadi di dalamnya. Oleh karena itu, perlu pengembangan dan penelitian lebih lanjut mengenai material atau komponen-komponen yang lain agar reaksi ini dapat di manfaatkan. REFERENSI http://autosreview-master-sains.blogspot.com/2009/01/reaksi-fusi-dan-reaksi-fisi.html. Dilihat (Unduh) pada: 24/09/2013 (20:18)WIB http://budisma.web.id/perbedaan-reaksi-fisi-dan-fusi.html. Dilihat (Unduh) pada: 24/09/2013 (20:20)WIB http://www.batan.go.id/psjmn/?p=127 Dilihat (Unduh) pada: 25/09/2013 (07:57)WIB Basdevant, J.L., Rich, J., Spiro, M. (2005). Fundamentals in Nuclear Physics. New York: Springer Science+Business Media.