Nuklir

Dewasa ini, pemanfaatan energi nuklir semakin pesat dan telah meluas baik di negara-negara maju maupun negara berkembang. Pemanfaatan energi nuklir tersebut mencakup berbagai aspek kehidupan masyarakat seperti bidang penelitian, pertanian, kesehatan, industri, pertahanan keamanan dan energi.

• Pusat Pengembangan Perangkat Nuklir (P2PN - BATAN)

Instrumentasi Pusat Pengembangan Perangkat Nuklirdilengkapi laboratorium elektronik yang cukup handal. Berbagai alat ukur elektronik, sarana untuk melakukan percobaan sampai dengan produksi PCB (Printed Circuit Board) tersedia. Beberapa produk yang telah dihasilkan antara lain :
* Sistem Pengamanan Instalasi Cyclotron
* Survey meter untuk monitor tingkat radiasi
* Monitor Perorangan
* Sistem Pencacah Radiasi
* Sistem Pencacah Radio Immunoassay
* Renograf untuk pemeriksaan fungsi ginjal
* Pengukur grameter kertas, dan lain-lain

• Instrumentasi Kedokteran Nuklir

Komponen pokok kedokteran nuklir yaitu :
1. Stationary Probe
Biasanya untuk pemeriksaan : test konsentrasi pada organ maupun dinamik test. Data yang diperoleh, berupa count per unit waktu.
2. Well Counter
Prinsip kerja sama dengan stationary probe yaitu berupa count per waktu tetapi hanya dikhususkan untuk counting dari sampel berupa urine, darah feces danlain-lain(invitrotest).
3. Scanner
Menghasilkan gambar 2 dimensi dari distribusi radiofarmaka dalam suatu organ. Dapat juga untuk menilai pada pemeriksaan-pemeriksaan concentration, delution, excretion dan absorbtion. Scanning berupagerakan maju-mundur melalui daerah yang diinginkan sehingga menghasilkan gambar yang tersusun dari garis-garis atau titik-titik. Ukuran dan jumlah kristal detektor NaI menetukan hasil dan kecepatan scanner. Semakin banyak detektor atau semakin besar ukuran kristalnya hasil semakin baik dan waktu scanning makin cepat.
4. Camera
Yaitu alat pencitraan yang dapat menyajikan gambar tanpa menggerakkan detektor.


• LABORATORIUM KEDARURATAN NUKLIR

Laboratorium Kedaruratan Nuklir merupakan salah satu laboratorium di Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi. Laboratorium Kedaruratan Nuklir digunakan untuk penanggulangan korban kecelakaan nuklir/radiasi, terutama korban terkontaminasi eksterna pada kedaruratan Nuklir.
Kedaruratan Nuklir adalah keadaan bahaya sedemikian yang dapat mengancam keselamatan manusia, kerugian harta benda atau kerusakan lingkungan hidup, yang timbul sebagai akibat dari adanya kecelakaan radiasi atau kejadian khusus yang terjadi di wilayah atau di luar wilayah negara Indonesia. Adapun penunjang laboratorium Kedaruratan Nuklir adalah
1. Ruang Dekontaminasi Eksterna
Ruang Dekontaminasi Eksterna dilengkapi dengan bahan dan alat: blankar dilapisi plastik, meja instrumen dilapisi plastik, tabung Oksigen, tensimeter beroda, stetoskope, botol tempat sabun cair pH netral, radiac wash, pakaian khusus tim PMKN lengkap dengan pelindung seperti masker, shoe cover, sarung tangan karet,kacamata pelindung, tutup kepala dan apron plastik. Selain perlengkapan di ruang dekontaminasi, Laboratorium kedaruratan nuklir telah mempunyai fasilitas First Aid Kit P3K (Tas P3K beserta perlengkapannya).

• Reaktor Nuklir
Reaktor nuklir adalah tempat/perangkat dimana reaksi nuklir berantai dibuat, diatur dan dijaga kesinambungannya pada laju yang tetap (berlawanan dengan bom nuklir, dimana reaksi berantai terjadi pada orde pecahan detik, reaksi ini tidak terkontrol). Reaktor nuklir digunakan untuk banyak tujuan. Saat ini, reaktor nuklir paling banyak digunakan untuk membangkitkan listrik. Reaktor penelitian digunakan untuk pembuatan radioisotop (isotop radioaktif) dan untuk penelitian. Awalnya, reaktor nuklir pertama digunakan untuk memproduksi plutonium sebagai bahan senjata nuklir. Saat ini, semua reaktor nuklir komersial berbasis pada reaksi fissi nuklir, dan sering dipertimbangkan masalah risiko keselamatannya. Sebaliknya, beberapa kalangan menyatakan PLTN merupakan cara yang aman dan bebas polusi untuk membangkitkan listrik. Daya fusi merupakan teknologi ekperimental yang berbasi pada reaksi fusi nuklir. Ada beberapa piranti lain untuk mengendalikan reaksi nuklir, termasuk di dalamnya pembangkit thermoelektrik radioisotop dan baterai atom, yang membangkitkan panas dan daya dengan cara memanfaatkan peluruhan radioaktif pasif, seperti halnya Farnsworth-Hirsch fusor, dimana reaksi fusi nuklir terkendali digunakan untuk menghasilkan radiasi neutron.
Energi yang dihasilkan dalam reaksi fisi nuklir dapat dimanfaatkan untuk keperluan yang berguna. Untuk itu, reaksi fisi harus berlangsung secara terkendali di dalam sebuah reaktor nuklir. Sebuah reaktor nuklir paling tidak memiliki empat komponen dasar, yaitu elemen bahan bakar, moderator neutron, batang kendali, dan perisai beton.
Elemen bahan bakar menyediakan sumber inti atom yang akan mengalami fusi nuklir. Bahan yang biasa digunakan sebagai bahan bakar adalah uranium U. elemen bahan bakar dapat berbentuk batang yang ditempatkan di dalam teras reaktor.
Neutron-neutron yang dihasilkan dalam fisi uranium berada dalam kelajuan yang cukup tinggi. Adapun, neutron yang memungkinkan terjadinya fisi nuklir adalah neutron lambat sehingga diperlukan material yang dapat memperlambat kelajuan neutron ini. Fungsi ini dijalankan oleh moderator neutron yang umumnya berupa air. Jadi, di dalam teras reaktor terdapat air sebagai moderator yang berfungsi memperlambat kelajuan neutron karena neutron akan kehilangan sebagian energinya saat bertumbukan dengan molekul-molekul air.
Fungsi pengendalian jumlah neutron yang dapat menghasilkan fisi nuklir dalam reaksi berantai dilakukan oleh batang-batang kendali. Agar reaksi berantai yang terjadi terkendali dimana hanya satu neutron saja yang diserap untuk memicu fisi nuklir berikutnya, digunakan bahan yang dapat menyerap neutron-neutron di dalam teras reaktor. Bahan seperti boron atau kadmium sering digunakan sebagai batang kendali karena efektif dalam menyerap neutron.
Batang kendali didesain sedemikian rupa agar secara otomatis dapat keluar-masuk teras reaktor. Jika jumlah neutron di dalam teras reaktor melebihi jumlah yang diizinkan (kondisi kritis), maka batang kendali dimasukkan ke dalam teras reaktor untuk menyerap sebagian neutron agar tercapai kondisi kritis. Batang kendali akan dikeluarkan dari teras reaktor jika jumlah neutron di bawah kondisi kritis (kekurangan neutron), untuk mengembalikan kondisi ke kondisi kritis yang diizinkan.
Radiasi yang dihasilkan dalam proses pembelahan inti atom atau fisi nuklir dapat membahayakan lingkungan di sekitar reaktor. Diperlukan sebuah pelindung di sekeliling reaktor nuklir agar radiasi dari zat radioaktif di dalam reaktor tidak menyebar ke lingkungan di sekitar reaktor. Fungsi ini dilakukan oleh perisai beton yang dibuat mengelilingi teras reaktor. Beton diketahui sangat efektif menyerap sinar hasil radiasi zat radioaktif sehingga digunakan sebagai bahan perisai.

• Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Energi yang dihasilkan dari reaksi fisi nuklir terkendali di dalam reaktor nuklir dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik. Instalasi pembangkitan energi listrik semacam ini dikenal sebagai pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN).
Salah satu bentuk reaktor nuklir adalah reaktor air bertekanan (pressurized water reactor/PWR) yang skemanya ditunjukkan dalam gambar. Energi yang dihasilkan di dalam reaktor nuklir berupa kalor atau panas yang dihasilkan oleh batang-batang bahan bakar. Kalor atau panas dialirkan keluar dari teras reaktor bersama air menuju alat penukar panas (heat exchanger). Di sini uap panas dipisahkan dari air dan dialirkan menuju turbin untuk menggerakkan turbin menghasilkan listrik, sedangkan air didinginkan dan dipompa kembali menuju reaktor. Uap air dingin yang mengalir keluar setelah melewati turbin dipompa kembali ke dalam reaktor.
Untuk menjaga agar air di dalam reaktor (yang berada pada suhu 300oC) tidak mendidih (air mendidih pada suhu 100oC dan tekanan 1 atm), air dijaga dalam tekanan tinggi sebesar 160 atm. Tidak heran jika reaktor ini dinamakan reaktor air bertekanan.

• Jenis-jenis Senjata Nuklir 

Ada dua jenis dasar perangkat nuklir, yang menghasilkan daya rusak mereka melalui fisi nuklir yaitu bom atom dasar. The second type of weapon produces its explosive energy through the process of nuclear fusion. Tipe kedua senjata peledak memproduksi energi melalui proses fusi nuklir. Such devices are known as hydrogen or thermonuclear bombs. Perangkat seperti itu dikenal sebagai termonuklir hidrogen atau bom. Fusion bombs can be a thousand times more destructive than fission bombs. Bom fusi dapat menjadi seribu kali lebih merusak daripada fisi bom.

Prinsip Reaksi Nuklir Berantai

Reaksi nuklir yang didapat digunakan untuk membangkitkan energi ada dua jenis yaitu reaksi nuklir fisi (pembelahan) dan reaksi nuklir fusi (penggabungan). Dalam reaksi nuklir fisi, atom-atom berat yang dapat belah (fisionable) terbelah oleh neutron, sedangkan reaksi fusi merupakan penggabungan inti-inti isotop hidrogen.
Ada tiga inti dapat belah yaitu U-235, U-233 dan Pu-239. Neutron merupakan partikel yang ideal untuk membelah inti. Ia tidak bermuatan listrik, sehingga mudah masuk ke dalam inti atom tanpa mengalami gaya tolak Coulomb. Sebagai diketahui atom tersusun atas neutron dan proton yang terikat dalam volum yang sangat kecil dan dikelilingi oleh elektron orbit. Ukuran atom berorde 10-10 m dan ukuran inti berorde 10-15 m. Seandainya elektron, proton dan neutron diperbesar seukuran kelereng dengan radius 1 cm. Maka kelereng elektron ini akan mmengitari kelereng inti dengan radius 1 km. Atom netral memiliki jumlah elektron sama dengan jumlah proton dan jumlah ini menggambarkan nomor atom. Jumlah proton dan neutron menggambarkan nomor massa. Untuk U-235, maka jumlah proton adalah 92 dan jumlah neutron ada 143. Untuk U-238, jumlah proton 92 dan jumlah neutron 146. Secara kimia sifat U-235 dan U-238 adalah sama. Walaupun proton dan neutron terpaket dalam volum yang sangat kecil, namun gaya-gaya repulsif coulomb antar proton dapat dikalahkan oleh gaya-gaya nuklir yang dangatkuat. Pada reaksi pembelahan inti dibebaskan energi sekitar 100 sampai 200 juta elektron volt. Di samping itu juga dibebaskan 2 sampai 3 neutron baru. Dalam waktu sekejap (seperjuta detik) gumpalan bahan fisi akan membebaskan energi yang sangat besar dan terjadilah ledakan. Reaksi berantai dapat terjadi pada gumpalan massa fisi yang mencapai massa super kritis.
Baik U-235 maupun U-238 adalah radioaktif. Uranium adalah metal yang berat jenisnya lebih besar dari emas dan setelah mengalami peluruhan lebih dari 100.000 tahun, maka uranium akan menjadi timbal (Pb). Kedua isitop di atas terdapat di alam dengan perbandingan (U-238/U-235)= 99,3 / 0,7.
Bahan uranium-235 sangat sukar untuk dipisahkan. Setiap 25.000 ton bijih uranium yang ditambang dari bumi, hanya menghasilkan 50 ton metal uranium. Dari metal uranium ini 99,3% adalah U-238 dan tidak dapat dijadikan bahan bakar langsung bagi bom atom. Andaikan terbentuknya uranium merupakan awal terbentuknya batuan atau bumi, maka dengan mengukur kadar Pb, dapatlah diperkirakan umur batuan. Demikianlah umur bumi diperkirakan sekitar empat setengah milyar tahun.
Unsur plutonium tidak terdapat di alam, dan kalau toh ditemukan hanya dalam bentuk unsur kelumit. Pu-239 dapat dibuat di dalam reaktor ketika U-238 mendapat hujan neutron yang bertubi-tubi yang mengubahnya menjadi U-239. Unsur yang terakhir ini setelah melepaskan positron mengalami transmutasi menjadi Pu-239. Ada metode kimia yang digunakan untuk memisahkan Pu-239 dari campurannya. Plutonium bahan yang mudah belah tetapi tidak semudah U-235. Ia juga bahan yang beracun.
Bahan-bahan yang murni nuklir perlu disimpan sedemikian massa kritis tidak dilampaui. Untuk bom nuklir maka bahan-bahan perlu dipisahkan sedemikian masing-masing tidakmencapai kritis. Kekritisan dapat dicapai dengan menyatukan bahan-bahan yang dibawah kritis tersebut sampai mencapai massa superkritis. Salah satu cara adalah dengan detonasi kimia.
Bahan lain yang merupakan bahan bom nukri adalah gas deuterium dan tritirium. Pada suhu yang sangat tinggi kedua bahan ini dapat bereaksi fusi nuklir dan menghasilkan panas. Reaksi ini terjadi di matahari dan merupakan sumber energi kehidupan dibumi. Setiap detiknya dibakar sekitar 6 juta ton gas hidrogen. Hasil gas bahan berupa gas He dan dalam reaksi dibebaskan neutron cepat. Bom atom fusi memerlukan kondisi awal dengan suhu yang tinggi sekali yaitu berorde jutaan derajat celcius. Suhu ini dapat dicapai dengan ledakan fisi U-235 atau fisi Pu-239. Dengan demikian bom atom hidrogrn merurpakan bom atom dua tngkat yaitu fisi diikuti fusi. Kekuatannyapun lebih dahsyat yaitu sekitar 15 Megaton.
Bom fusi dapat digunakan untuk meledakkan bom nuklir dengan bahan bakar U-238. Bahan ini sangat melimpah sehingga dapat dibuat bom nuklir yang dangat kuat. U-238 dapat dibelah oleh neutron cepat yang dibebaskan oleh reaksi fusi. Dengan fisi (U-238), fusi (D-T) dan fisi (U-238) maka dapat dicapai kekuatan 125 Megaton atau lebih.





DAFTAR PUSTAKA

Anonim A, 2010, Reaktor Nuklir (online) (www.wikipedia.org/wiki) diakses tanggal 3 April 2010, pukul 10.21 WITA.

Anonim B, 2010, Teknologi Bom Atom (online) (www.wikipedia.org/wiki) diakses tanggal 3 April 2010, pukul 10.33 WITA.

Hari, B.S., 2009, Energi Nuklir, Pengertian dan Pemanfaatannya (online) (www.NetSains.com) diakses tanggal 3 April 2010, pukul 09.13 WITA.

Hudaya, C., 2008, Rektor Nuklir Indonesia (online) (www.Nuklir.info) diakses tanggal 3 April 2010, pukul 09.34 WITA).

Permana, S., 2007, Pemanfaatan Energi Nuklir dan Isu Kekinian (online) (www.validator.w3.org/check/referer) diakses tanggal 2 April 2010, pukul 01.17 WITA.

Sumarsono, 2008, Kedokteran Nuklir (online) (www. radiology.blogspot.com/2008/08/kedokteran-nuklir) diakses tanggal 1 April 2010, pukul 09.19 WITA.