MATERI FISIKA "TEKNOLOGI NUKLIR"

A. PENGERTIAN TEKNOLOGI NUKLIR

Teknologi nuklir adalah teknologi yang memanfaatkan energi nuklir disebut teknologi nuklir.

Teknologi nuklir melibatkan reaksi dari inti atom (inti=nuclei). Teknologi nuklir dapat ditemukan pada bebagai aplikasi, dari yang sederhana seperti detektor asap hingga sesuatu yang besar seperti reaktor nuklir.

Nuklir dapat menyejahterakan manusia, tetapi juga dapat menghancurkan umat manusia. Apabila dimanfaatkan dengan baik, teknologi nuklir akan memberikan manfaat yang sangat besar, seperti pembelahan atom dapat menghasilkan sumber energi yang sangat besar sehingga dapat memenuhi kebutuhan listrik nasional melalui PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir). Sinar-sinar radioaktif juga memberikan berbagai manfaat dalam kehidupan.

Reaktor atom (reaktor nuklir) yaitu suatu sistem untuk menghasilkan reaksi inti berupa fisi atau fusi berantai terkendali.

Berdasarkan fungsinya, reaktor atom dikelompokkan sebagai berikut:

1.     Reaktor penelitian, yaitu reaktor yang digunakan untuk penelitian di bidang material, fisika, kimia, biologi, kedokteran, pertanian, industri, dan bidang-bidang ilmu pengetahuan dan teknologi lainnya.

2.     Radio isotop, yaitu reaktor yang digunakan untuk memproduksi radioisotop. Radioisotop banyak digunakan dalam bidang kedokteran, farmasi, biologi, dan industri.

3.     Reaktor daya, yaitu reaktor yang dapat menghasilkan daya atau tenaga berupa kalor untuk dimanfaatkan lebih lanjut, misalnya untuk PLTN.

Reaktor nuklir tersusun atas komponen-komponen berikut.

a.   Teras reaktor

Teras berfungsi sebagai tempat berlangsungnya reaksi berantai. Bagian ini mengeluarkan energi fisi dalam bentuk kalor. Di dalam teras reaktor terdapat bahan bakar, umumnya berupa UO₂.

b.   Reflektor

Reflektor berfungsi untuk memantulkan neutron yang bocor agar tetap berada di dalam teras.

c.   Batang kendali

Batang kendali berfungsi mengendalikan jumlah neutron di dalam teras reaktor sehingga reaksi berantai dapat dipertahankan. Bahan yang digunakan sebagai batang kendali antara lain kadmium dan boron.

d.   Moderator

Moderator berfungsi menyerap energi neutron agar tidak terlalu tinggi. Bahan yang memenuhi syarat menjadi  moderator yang baik jika dapat mengakibatkan neutron kehilangan energi yang sangat besar, kemampuan menyerap neutron kecil, dan kemampuan menghamburkan neutron besar. Bahan-bahan yang iasa digunakan adalah air ringan (H₂O), air berat (D₂O), dan grafit.

e.   Pendingin primer

Banyak reaktor nuklir yang menggunakan moderator sekaligus sebagai pendingin primer. Fungsi pendingin adalah mengeluarkan panas akibat reaksi fisi. Bahan pendingin yang biasa digunakan antara lain gas He, gas CO₂, serta logam cair seperti Na dan NaK.

f.   Sistem penukar panas

Bagian ini berfugsi mengalirkan panas dari pendingin primer ke pendingin sekunder.

g.   Pendingin sekunder

Pendingin sekunder berupa air yang dialirkan keluar dari sistem reaktor dan didinginkan di luar reaktor.

h.   Perisai

Bagian ini berfungsi menahan radiasi yang dihasilkan pada proses pembelahan inti maupun yang dipancarkan oleh nuklida-nuklida hasil pembelahan. Perisai ini sebagai pelindung agar pekerja dan lingkungan aman dari radiasi.

Prinsip kerja reaktor nuklir pada PLTN :

Seperti pada pembangkit listrik lainnya, PLTN juga menggunakan tenaga panas untuk menggerakan atau memutar turbin untuk kegenerator. Adapun tenaga panas dihasilkan dari reaksi pembelahan (fisi) yang digunakan untuk memanaskan atau mendidihkan air yang kemudian panas tersebut akan dialirkan ke air yang berbeda saluran, yang kemudian air tersebut menjadi uap. Setelah menjadi uap, uap tersebut akan memutar turbin sehingga pada generator akan menghasilkan listrik. Apabila listrik telah dihasilkan pada generator, listrik tersebut akan menuju transformer yang kemudian akan disalurkan kepada masyarakat.

Singkatnya Prinsip kerja reaktor nuklir adalah = Reaksi inti (reaksi pembelahan (fisi)) pada reaktor daya > Menghasilkan panas > Panas tersebut membuat air menjadi panas > Panas tersebut dialirkan ke air yang berbeda saluran > Terbentuk uap > Memutar turbin > Generator Menghasilkan listrik > Disalurkan ke masyarakat.

Sebuah reaktor nuklir sudah tentu didukung dengan beberapa fasilitas fasilitas yang disebut komponen reaktor. Komponen tersebut harus diperhatikan dan memiliki standar kualitas yang tinggi sehingga reaktor nuklir memiliki tingkat keamanan yang tinggi. Beberapa komponen tersebut diantaranya batang bahan bakar (Fuel Pin), Moderator, Batang Kendali (control rod), shield dan sebagainya.

B. DAMPAK POSITIF TEKNOLOGI NUKLIR

Zat radioaktif (radioisotop) dari radiasi dapat dimanfaatkan dalam beberapa bidang berikut.

 a.   Aplikasi pada Bidang Kedokteran

1.     Pengujian fungsi kelenjar gondok menggunakan isotop I-131, I-123, I-125, atau c-99. Caranya dengan memberikan Nal-131 atau isotop lain yang diminimumkan pada pasien kemudian melakukan pencacahan.

2.     Uji faal ginjal menggunakan alat renograf dan memakai isotop I-131. Cara pengujiannya dengan meletakkan detektor tepat pada lokasi ginjal.

3.     Radioisotop Co-60 menghasilkan sinar gamma yang digunakan untuk mensterilkan alat-alat kesehatan dan membunuh sel-sel kanker.

4.     Pemeriksaan berbagai penyakit menggunakan radioisotop. Contoh penggunaanya sebagai berikut.

a.            Penggunaan Tc-99 dan Ti-201 untuk mendeteksi kerusakan jantung.

b.           Larutan garam yang mengandung Na-24 digunakan untuk mendeteksi penyumbatan dalam peredaran darah. Caranya dengan mendeteksi sinar gamma yang dipancarkan isotop natrium.

c.            Radioisotop Tc-99 digunakan untuk mendeteksi kerusakan tulang dan paru-paru.

b.   Aplikasi pada Bidang Pertanian dan Peternakan

1.     Pemuliaan tanaman untuk menghasilkan bibit unggul dengan teknologi iradiasi bibit tanaman menggunakan sinar gamma dosis rendah.

2.     Penerapan teknologi nuklir pada pengendalian hama tanaman bertujuan untuk menghasilkan hama jantan yang steril (mandul). Perkawinan antara hama betina dengan hama jantan mandul tidak menghasilkan keturunan sehingga jumlah hama berkurang.

3.     Teknologi nuklir menghasilkan makanan tambahan ternak yang dapat meningkatkan berat badan ternak. Selain itu, teknologi nuklir menghasilkan vaksin yang digunakan untuk mencegah penyakit berak darah pada ayam.

c.   Aplikasi pada Bidang Industri

1.     Isotop radioaktif yang menghasilkan sinar gamma digunakan untuk perunut. Misal untuk mengamati kebocoran tangki dan pipa serta mengamati kebocoran bendungan. Selain itu, untuk mengetahui keretakan pada pesawat terbang dan gedung.

2.     Radiasi sinar gamma digunakan untuk vulkanisasi karet alam, pelapisan permukaan kayu, serta pembuatan bahan aditif untuk industri sepatu.

d.   Aplikasi pada Bidang Arkeologi

Radioisotop Carbon-14 digunakan untuk mengetahui umur suatu fosil dan benda-benda purbakala.

e.   Aplikasi pada Bidang Hidrologi

Pemanfaatan radioisotop di bidang hidrologi diantaranya:

1.     Mempelajari kecepatan aliran sungai

2.     Mengetahui rembesan air laut ke darat, dan

3.     Mengukur pendangkalan di pelabuhan, danau, dan sungai.

C. DAMPAK NEGATIF TEKNOLOGI NUKLIR

Reaktor nuklir sangat membahayakan dan mengancam keselamatan jiwa manusia. Radiasi yang diakibatkan oleh reaktor nuklir ini ada dua. Pertama, radiasi langsung, yaitu radiasi yang terjadi bila radio aktif yang dipancarkan mengenai langsung kulit atau tubuh manusia. Kedua, radiasi tak langsung. Radiasi tak langsung adalah radiasi yang terjadi lewat makanan dan minuman yang ercemar zat radio aktif, baik melalui udara, air, maupun media lainnya yang dapat merugikan.

Teknologi Nuklir dapat di salah gunakan untuk senjata pemusnah massal.
 Ada beberapa bahaya laten dari PLTN yang perlu dipertimbangkan. Pertama, kesalahan manusia (human error) yang bisa menyebabkan kebocoran, yang jangkauan radiasinya sangat luas dan berakibat fatal bagi lingkungan dan makhluk hidup. Kedua, salah satu yang dihasilkan oleh PLTN, yaitu Plutonium memiliki hulu ledak yang sangat dahsyat. Sebab Plutonium inilah, salah satu bahan baku pembuatan senjata nuklir. Kota Hiroshima hancur lebur hanya oleh 5 kg Plutonium. Ketiga, limbah yang dihasilkan (Uranium) bisa berpengaruh pada genetika. Di samping itu, tenaga nuklir memancarkan radiasi radio aktif yang sangat berbahaya bagi manusia.