Pengertian Reaktor Dan Reaktor Nuklir

1. Pengertian reaktor dan reaktor nuklir A. Definisi reaktor Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika. Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk bahan lainnya, perubahannya ada yang terjadi secara spontan alias terjadi dengan sendirinya atau bisa juga butuh bantuan energi seperti panas (contoh energi yang paling umum). Perubahan yang dimaksud adalah perubahan kimia, jadi terjadi perubahan bahan bukan fasa misalnya dari air menjadi uap yang merupakan reaksi fisika. B. Reaktor nuklir Reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi inti berantai terkendali, baik pembelahan inti (fisi) atau penggabungan inti (fusi). 2. Pembagian reaktor nuklir a. Reaktor fisi Raeksi fisi nuklir atau sering disingkat reaksi fisi adalah reaksi pembelahan inti berat

menjadi dua buah inti lain yang lebih ringan.

Karena energi ikat pernukleon inti yang lebih

ringan lebih besar

dibandingkan dengan energi ikat pernukleon inti yang berat. Secara umum dapat ditulis seperti berikut: X + n ——> X1 + X2 + (2 - 3) n + E.

Beberapa hal yang perlu diketahui dalam jenis reaksi tersebut adalah: 1) X disebut inti bahan fisil (fisile material), yang secara populer disebut "bahan bakar" karena dalam reaksi ini dibebaskan sejumlah energi. Hanya beberapa inti dapat bereaksi fisi yaitu 238U, 235U, 233U dan 239Pu di mana kedua unsur terakhir merupakan unsur buatan manusia karena tidak terdapat di alam sebagai hasil dari reaksi inti-inti 232Th dan dan 238U dengan neutron. 2) Keboleh jadian suatu inti f (fission microscopic cross section =berfisi dinyatakan dengan penampang fisi mikroskopik), di mana besaran tersebut tergantung dari energi neutron yang bereaksi dengan suatu inti-tertentu. Sebagai contoh f 238U besar pada energi neutron rendahdapat disebutkan bahwa nilai f 238U kecil(termal) tetapi kecil pada energi tinggi. Sebaliknya

nilai fpada saat neutron berenergi besar. Untuk 239Pu dan 233U mempunyai besar pada energi tinggi, oleh karena itu bahan ini digunakan sebagai bahan bakar pada reaktor cepat. 3) Dari reaksi dihasilkan dua inti baru sebaga hasil fisi, X1 dan X2 yang berupa inti-inti yang tidak stabil. Untuk menjadi stabil inti-inti tersebut meluruh (decay) dengan mengeluarkan sinar-sinar maupun partikel. 4) Adanya neutron-neutron baru yang dihasilkan dari reaksi inti tersebut dapat melanjutkan reaksi fisi hingga mungkin terjadi reaksi berantai, dan pada keadaan tertentu bila tidak dikendalikan maka reaksi berantai ter¬sebut dapat menjadi suatu ledakan. Reaksi nuklir yang tidak terkendali merupakan prinsip kerja bom nuklir. Neutron yang dihasilkan oleh fisi 2 MeV,mempunyai energi yang tinggi, jika fisii diharapkan terjadi pada En rendah (energi termal 0,025 eV), maka neutron yang baru lahir tersebut harus diturunkan energinya dahulu dengan jalan hamburan-hamburan. Di dalarn reaktor neutron mempunyai kemungkinan-kemungkinan untuk: a. diserap tanpa menimbulkan fisi b. diserap mengakibatkan fisi c. hilang dari sistim d. hamburan Jadi

penurunan

energi

neutron

berkompetisi

dengan

kemungkinan¬kemungkinan yang lain, dan untuk dapat menghitung masingmasing kemungkinan perlu diselidiki mekanisme reaksi masing-masing. 5) Reaksi fisi mengeluarkan energi total E, sebesar 200 MeV. Dengan meng¬gunakan data konversi satuan dan data fisika, dapat dihitung bahwa bila semua inti-inti 1 gram uranium melakukan fisi maka kalor yang dikeluar¬kan setara dengan kalor yang dihasilkan oleh pembakaran 1 ton batu bara. Jelas dari gambaran tersebut bahwa, kalor yang dikeluarkan dari reaksi inti sangat besar. Contoh

reaksi

fisi:

Inti atom isotop uranium-235 ditembak dengan netron lambat. Dalam reaksi awal

terbentuk terlebih dahulu uranium-235 yang tidak stabil dan segera meluruh. Peluruhan uranium yang tidak stabil ini pecah menjadi dua inti yang lebih ringan. Hasil belah fisi menjadi dua grup: inti ringan dengan nomer massa 80-100 dan inti berta dengan nomer massa 125-155. Banyak sekali pasangan yang bisa dihasilkan dalam reaksi ini. Isotop hasil belah yang probabilitasnya paling besar adalah inti yang memiliki nomor massa 95 dan 139, yakni 6,4 %.

Gambar 10.1. Distribusi Hasil Belah Fisi Pasangan ini dinamakan fragmen fisi primer. Selain fragmen fisi primer, juga dihasilkan netron cepat setelah reaksi langsung. Rata -rata dalam reaksi nuklir itu akan dihasilkan 2-3 netron cepat. Produksi fisi primer (dalam hal ini, misalnya La dan Br) yang juga merupakan inti tidak stabil yang kelebihan netron dan akan meluruh menjadi produk yang stabil. Inti yang dihasilkan dalam reaksi ini disebut produk fisi. Energi yang dihasilkan dalam reaksi inti ini sangat besar. Selisih energi ikat antara energi ikat sebelum reaksi dan sesudah reaksi sekitar 0,9 MeV pernukleon. Karena nukleon yang terlibat sebanyak 236, maka akan diperoleh energi sebesar sekitar 200 MeV setiap kali terjadi reaksi nuklir. Pada umumnya, setiap reaksi yang berbeda memiliki energi yang berbeda pula.

Gambar 10.2. Pembebasan Energi Pada Reaksi Fisi

b. Reaktor fusi 3. Reaktor fisi a. Menjelaskan konsep dasar reaksi fisi

b. Distribusi massa hasil belah fisi c. Menjelaskan dan menghitung energi yang dibebaskan pada reksi fisi d. Menjelaskan distribusi energi pada reaksi fisi e. Menjelaskan konsep reaksi fisi 1) Terkendali 2) Tak terkendali 4. Reaktor fusi a. Apa itu reaksi fusi? b. Persyaratan terjadinya reaksi fusi c. Bagaimana cara kerjanya 5. Perbandingan keselamatan antara penggunaan reaktor fusi dan fisi

6. Kekurangan dan kelebihan masing-masing reaktor fisi dan fusi.