Reaksi Nuklir

Nuklir

6 Agustus 1945, selama berkecamuknya perang dunia II (1939-1945), pesawat pembom B29 milik AS menjatuhkan bom atom yg pertama kali dibuat di dunia, sasarannya salah satu kota di jepang, Hiroshima. Ledakannya menyapu bersih 90% dari seluruh wilayah kota dan membunuh 80.000 jiwa secara instan, 10.000 lainnya yg masih hidup pada akhirnya juga akan terbunuh oleh paparan radiasi sinar radioaktif yg disebabkan oleh ledakan tersebut. Tiga hari kemudian, pesawat B-29 yg kedua menjatuhkan bom atom yang ke-2 di kota Nagasaki, 40.000 jiwa melayang seketika itu juga.Akhirnya, Kaisar Jepang saat itu “Hirohito” menyatakan penyerahan tanpa syarat kepada sekutu pada Perang Dunia II. Pengumuman penyerahan itu dilakukan lewat radio pada tanggal 15 Agustus, mengakhiri konflik paling berdarah dalam sejarah manusia sekaligus mengawali Era Baru dalam dalam sains dan persenjataan (Era Atom). Pict Hirohito :

                                                                            

Bahkan sebelum menyebarnya perang pada tahun 1939, sekelompok ilmuwan amerika yg kebanyakan dari mereka adalah pengungsi dari rezim NSDAP / NAZI di Jerman mulai khawatir bahwa NAZI akan memiliki senjata nuklir (bom atom). Pada tahun 1933, seorang fisikawan hungaria , Leo Szilard melakukan riset tentang reaksi berantai nuklir yang bisa digunakan untuk menghasilkan energi atau untuk membuat senjata nuklir. Teori szilard membuat semua ilmuwan didunia saat itu terkejut, pada tahun 1938, dua kimiawan Jerman menghujani larutan uranium dengan neutron dan mereka memeriksa apakah ada perubahan kimia yg terjadi, dan mereka terkejut karena terdapat elemen yg seharusnya tak ada disitu. Pict Leo Szilard :

Cara Kerja Nuklir :

Jadi bagaimana bisa atom yg ukurannya kecil sekali bahkan tidak terlihat itu bisa menjadi pondasi dasar pembuatan bom atom ? reaksi apa yg sebenarnya terjadi ketika sebuah bom atom meledak..? Pada Bom Atom perang dunia II, reaksi yg digunakan adaah reaksi berantai Fisi (Pembelahan Inti Atom), berikut penjelasannya :

Fisi Nuklir :

Partikel Netron ditembakkan pada Isotop Uranium 236, mengapa menggunakan uranium sebagai bahan dasarnya ? karena unsur ini cenderung tidak stabil, nah ketika neutron menghantam inti atom Uranium, menyebabkan inti atomnya terbelah diiringi dengan pelepasan sejumlah energi yg jumlahnya sungguh masif tak terkira besarnya dan belum pernah terjadi sebelumnya. Sejak saat itu, diseluruh dunia akhirnya mengetahui “jika kau bisa memasukkan sedikit energi dan menghasilkan energi yg begitu besar, maka kau bisa membuat bom atom yg luar biasa”.

Kurang dari 1 tahun setelah penemuan itu, perang Dunia II meletus disepanjang Eropa, para petinggi militer tahu kemampuan untuk menghasilkan bom atom bisa membuat perbedaan signifikan antara menang dan kalah.

THE MANHATTAN PROJECT

Di Amerika pada saat itu, di lokasi terpencil sepanjang negeri paman sam itu, sedang dilakukan sebuah program rahasia, yg disebut “Manhattan Project”. Berlomba dengan jerman untuk merakit bom atom. Sebagian fisikawan, kimiawan termuka di dunia yang kebanyakan dari mereka adalah pengungsi, bekerja di laboratorium senjata di Los Alamos, New Mexico. Para ilmuwan ini tidak begitu tahu apa yg terjadi sebenarnya di berlin, mereka curiga kemajuan yg sedang terjadi karena itu adalah intinya.

Kecemasan mereka memang beralasan, pihak sekutu tahu upaya jerman sangat serius dan bisa segera mendapatkan hasil. Tetapi Jerman pada waktu itu membutuhkan “Heavy Water” / “Air Berat” yg tersimpan di pabrik Norsk di Norwegia (Vemork Heavy Water Plant), lahh..? apa lagi itu air berat ? , air 1 ton ? . Bukan itu, Heavy Water disini maksudnya unsur air yang memiliki struktur molekul yg berbeda dari struktur molekul air yg normal. Pict Strukrur Molekul "Heavy Water" :

Seperti kita ketahui, air memiliki nama kimia H2O, ini berarti struktur molekulnya memiliki 1 atom Oksigen dengan 2 atom Hidrogen H-1 karena intinya memiliki 1 proton, Pada air berat, deuterium (H-2) mendominasi komposisi molekul2 air sehingga air ini memiliki massa yang lebih tinggi pada volume yang sama dibandingkan dengan air biasa. Perilaku fisika dan kimia air berat sama dengan air "normal" kecuali massa nya.

Air berat dipakai pada reaktor nuklir sebagai pendingin. Akan tetapi jerman bukan satu-satunya musuh yg mengincar dominasi di dunia, tahun 1940, jepang juga berlomba membuat bom atom, Professor Yoshio Nishina, mantan rekan Albert Einstein, memimpin upaya jepang dalam upaya pembuatan bom atom.

Pada 9 Maret 1945, 300 pesawat B-29 amerika menjatuhkan napalm bomb (bom pembakar) di Tokyo, pada serangan bom paling destruktif dalam sejarah tersebut, bom membakar Tokyo seluas 16 mil persegi atau sekitar 26 Kilometer persegi, lebih dari 88.000 penduduk jepang meninggal dalam semalam saja. Tetapi ada tujuan tersembunyi dalam serangan itu, pemboman itu sekaligus menghancurkan fasilitas nuklir milik jepang.

Harapan jepang akhirnya tinggal satu, mereka meminta material nuklir dari Jerman, pada Maret 1945, 1.200 pon Uranium mentah dikirim ke Jepang, akan tetapi saat transit, kapal selam yg mengirimkannya mendapat informasi bahwa Jerman telah menyerah dan akhirnya kapal naik ke permukaan dan ditahan oleh pihak sekutu, harapan Jepang mengembangkan bom atom musnah sudah. Dua bulan kemudian, setelah upaya serius bertahun-tahun, para ilmuwan dalam program Manhattan akhirnya siap melakukan uji coba bom atomnya yg dikenal dengan nama “The Gadget” pada 16 Juli 1945 di lokasi percobaan TRINITY di padang Gurun Alamagordo, New Mexico.

Beberapa tahun setelahnya, direktur proyek manhattan, J.Robert Oppenheimer mengingat hari yg menentukan itu, kata2 dalam pidatonya yg terkenal adalah “Kami tahu dunia akan berubah, aku teringat kata2 dari Kitab Hindu“Bhagavad Gita : Sekarang aku menjadi sang kematian, sang penghancur dunia”,. Trinity menandai awal dari lahirnya sebuah era baru.

Pada saat amerika melakukan Trinity tes, sekutu sudah berhasil mengalahkan jerman di Eropa, akan tetapi peperangan di pasifik masih berlangsung. Pasukan Jepang menyebabkan korban jiwa yang begitu besar pada pihak sekutu selama 3 tahun penuh sejak peperangan di pasifik, ini membuktikan bahwa Jepan menjadi lebih mematikan ketika akan menghadapi kekalahan. Pada akhir Juli, komando militer tertinggi jepang menolak ultimatum sekutu agar jepang menyerah tanpa syarat yg dicantumkan dalam “Deklarasi Postdam”.

Setelah Perang dunia II, sebagian besar wilayah Hiroshima akhirnya dibangun kembali, meskipun lokasi “ground zero” (lokasi ledakan bom) dijadikan sebagai penanda akan dampak dari penggunaan sebuah bom atom. Setiap tanggal 6 Agustus, ribuan penduduk jepang berkumpul di Peace Memorial Park di Hiroshima untuk bergabung dalam upacara religius dalam rangka memperingati hari pemboman di Hiroshima dan Nagasaki.

“Little Boy & Fat Man”

Namanya lucu ya? Anak Kecil dan Pria Gendut. Tapi ini bukan anak kecil biasa dan bukan pria gendut biasa gan, mereka berdua bisa menghancurkan kota dalam waktu sekejap saja. Hiroshima adalah salah satu kota industri utama jepang di kala perang dunia II, sekaligus kota militer mereka, menjadikannya sebagai “Primary Target” pada penjatuhan Little Boy. Pesawat pembom B-29 Superfortress dipilih untuk melakukan misi ini, pesawat dengan nama “Enola Gay” (bukan gan), yg diambil dari nama ibu sang pilot, Letnan Kolonel Paul Tibbets.

Little Boy menghancurkan Hiroshima pada pukul 8:15 pagi, dengan dijatuhkan menggunakan parasut, setelah 44 detik meluncur ke hiroshima, Little Boy meledak pada ketinggian 2000 kaki diatas hiroshima, daya ledaknya setara dengan 12 – 15.000 ton TNT, menghancurkan 90% wilayah hiroshima.

Bagaimana mekanisme yg terjadi di dalam Little Boy selama 44 detik meluncur ? Jika dibuat skema sederhana reaksi berantai fisi, seperti disamping ini.

Uranium 235 dibentuk dan diletakkan sedemikian rupa seperti bola disekeliling Neutron Generator. Sebuah peluru Uranium 235 ditempatkan di ujung tabung silinder panjang dengan bahan peledak di belakangnya, bola U-235 yg lain ditempatkan di ujung silinder yg lain. Sebuah alat sensor tekanan barometrik menjadi penentu ketinggian ledakan.Jadi bom tidak meledak ketika membentur tanah melainkan meledak di udara. Skema urutanya ketika pemicunya aktif seperti ini :

1. Peledak menggerakkan peluru menuruni silinder
2. Peluru uranium menghantam bola U235 dan menghantam Netron Generator yg mana menembakkan partikel     neutron dan memicu reaksi fisi
3. Reaksi fisi nuklir dimulai
4. Bom Meledak diiringi pelepasan energi penghancur dengan kuantitas yg tak terkira, energi panas yg bisa           melelehkan butiran pasir dan batu, dan ledakan sinar radioaktif : X-Ray & Gamma Ray.

Penghancuran Hiroshima ternyata gagal membuat jepang menyerah, akan tetapi pada tanggal 9 agustus, Mayor Charles Sweeney menerbangkan B-29 lagi, dengan nama Bockscar dari Tinian untuk menjatuhkan Fat Man. Primary Target adalah kota Kokura, akan tetapi cuaca yg buruk di kota itu menyebabkan Fat Man dijatuhkan ke Secondary Target yaitu kota Nagasaki.

Fat Man dan Little Boy tidak memiliki perbedaan signifikan,keduanya sama menggunakan reaksi Fisi, hanya saja Little Boy menggunakan bahan dasar Uranium untuk reaksinya, di Fat Man menggunakan Plutonium yg membuat Fat Man lebih destruktif daripada Little Boy, dijatuhkan pada puku 11:02 pagi, Fat Man mengeluarkan daya ledak sebesar 22 Kiloton, keadaan topografi kota Nagasaki yg berbukit2 dan banyak lembah dan pegunungan meredam dampak dari ledakan Fat Man.

Pada tahun 1950’an, amerika mulai berkonsentrasi melakukan percobaan Bom Hidrogen atau yg lebih dikenal dengan Bom Termonuklir, perbedaan yg signifikan terjadi pada bom nuklir jenis ini. Jika Bom atom Little Boy dan Fat Man menggunakan reaksi Fisi (Pembelahan inti atom), sebaliknya, Bom Hidrogen menggunakan reaksi “Fusi” (Reaksi Penggabungan inti atom) yang menghasilkan energi ribuan kali lebih besar daripada bom atom dengan reaksi Fisi.

Bentuk reaksi Fusi Nuklir ini sering kita lihat setiap harinya, wow dimana tuh bisa lihat reaksi fusi nuklir? Tenang gan, reaksi fusi nuklir ini berikut energinya bisa kita nikmati dan rasakan mulai dari pagi hari. Yap ! The Sun, Matahari kita dan semua bintang2 di luar angkasa adalah dapur reaksi fusi, energi mereka dihasilkan dari reaksi fusi Hidrogen menjadi Helium yg terjadi didalamnya.

Pada 1954 pada percobaan Bravo di bikini atoll, AS meledakkan bom hidrogen terbesar pada waktu itu. Dengan percobaan Trinity , pemboman di Hiroshima dan Nagasaki, hingga peledakan pertama Bom Hidrogen, maka secara tidak langsung, Bazaar senjata nuklir telah dibuka.

So, kita sudah mengenal apa itu reaksi Nuklir, meski tetap menjadi momok / nightmare yg mengerikan dari semua negara2 di dunia, menjadi gengsi dan identitas bagi negara2 yg memilikinya agar dihormati / disegani di panggung internasional, tidak dapat dipungkiri bahwa energi yang satu ini ibarat pedang bermata ganda, meski penggunaannya pertama kali pada perang, tetapi tanpanya, perang dunia II akan terus berkecamuk, dan korban jiwa terus bertambah, di era2 seperti sekarang ini, energi dari reaksi nuklir digunakan pada pembangkit listrik / Nuclear Power Plant / PLTN.

Akan tetapi energi yg begitu besar dan melimpah dari reaksi nuklir, juga menyisakan Limbah yg harus dipikirkan cara mengelolanya. Mungkin juga sejarah negara kita lain cerita lagi jika jepang tetap tidak menyerah dan tetap menjajah disini. Perang Dunia II adalah konflik paling berdarah dan mematikan dalam sejarah manusia, akan tetapi perang adalah sebuah proses, hal2 baru ditemukan, teknologi baru digunakan, energi nuklir adalah salah satunya.

As Long as mankind exists, there will always be WAR

Nuklir ini sebenarnya sumber energi masa depan. Sayangnya negara-negara adikuasa seperti USA dan kroni-kroninya menyoroti nuklir sebatas senjata-senjata dan senjata. Makanya, penggunaan energi nuklir sangat teramat dibatasi. Untuk punya reaktor nuklir saja, izinnya luar biasa sulit. Dan konyolnya lagi, tidak sebarang negara boleh mengolah uranium atau plutonium sendiri.

Contohnya Indonesia, punya Uranium (dan memang punya di Papua), dan ingin mengolahnya. Maka, Indonesia harus memberikan uraniumnya ke fasilitas nuklir di Prancis, baru kemudian diolah di sana dan Indonesia bayar biaya pengolahannya yang tidak murah. Padahal biaya pengolahannya ga mahal2 amat. bisa2nya mereka aja

Jika Indonesia nekat mengolah uraniumnya sendiri dan nekat punya reaktor nuklir tanpa izin, maka langsung di-blacklist seperti Korut, sebagai negara yang dicurigai membuat senjata nuklir

Padahal energi nuklir ini sangat murah lho bisa dilihat di sini:

Dari Tabel di atas, jelas terlihat (warna kuning) Fuel Cost pembangkit listrik tenaga nuklir paling murah dengan jumlah pemakaian yang sama yaitu 8000 hours/year.

Istilah Nuklir :

Reaksi Aktivasi : apabila ada partikel inti (proton, neutron) menabrak atom yang tidak aktif dan masuk ke dalam struktur inti atom tersebut, sehingga atom menjadi radioaktif
Reaksi perpendaran sinar-X : partikel elektron dalam suatu struktur atom terlepas dari orbital kulit-K diikuti turunya elektron kulit luar ditambah perpendaran sinar-X

Degeneracy reactor:
(masih bersifat sebatas teori)
Reaktor yang menggunakan mini black hole. Black hole memancarkan hawking radiation, melalui persamaan Stefan–Boltzmann-Schwarzschild-Hawking power law, kita dapat net energy outflow: ħc6/(15360πG2M2);
Jika mini black hole M = 1.468 x 105 kg
Energi yang dihasilkan 1.652 x 1022 watts.
setara 1/23,200 output matahari kita (juga setara 2 trillion kali output dari PLTN terbesar yg ada)
Tapi perlu diketahui harus terus menerus men-supply massa ke mini black hole tersebut untuk setiap energy loss nya.
Input: massa
Output: thermal radiation
Efisiensi dari proses reaktor ini adalah 100% konversi massa ke energi seperti rumusan E=mc2