Teknologi Nuklir Untuk Pembangkit Listrik
D i era kemajuan teknologi yang semakin berkembang, para ahli telah mampu memanfaatkan teknologi nuklir untuk bahan bakar. Jenis energi terbarukan yang satu ini sangat efektif dan produktif, juga dikenal sebagai energi yang ramah lingkungan, bila dimanfaatkan untuk bahan bakar pembangkit listrik. Teknologi nuklir yang popular lewat penggunaannya bagi persenjataan militer ini, ternyata mempunya manfaat yang begitu besar bagi kesejahteraan umat manusia terutama dalam penyediaan kebutuhan energi listrik. Kalau penggunaan bahan bakar fosil untuk keperluan pembangkit listrik, selain bisa menimbulkan polusi lingkungan, juga sangat boros. Tetapi penggunaan bahan bakar nuklir sangat irit, dan tidak membuat polusi lingkungan. Konon setengah kilogram uranium yang sudah dimurnikan bisa menghasilkan energi yang setara dengan belasan juta liter solar. Hal ini sangat berpengaruh terhadap harga jual listrik kepada konsumen. Di samping itu pun persediaan bahan bakar ini cukup tersedia dalam jangka waktu yang panjang.
Namun sebagai konsekwensi logis dari suatu penggunaan teknologi tinggi, disamping manfaatnya yang besar, juga ada risikonya. Kalau salah dalam penerapannya tentu bisa membahayakan, tidak terkecuali Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. Untuk itulah setiap pengoperasian PLTN di semua negara mana pun di dunia, masalah keselamatan merupakan syarat mutlak dan paling utama. Di samping itu pula PLTN generasi baru yang kini digunakan di negara-negara maju factor keselamatan dan keamanannya lebih terjamin. Pengawasan pengoperasian PLTN dilakukan dengan sangat ketat oleh badan pengawas internasional, mau pun dalam negeri masing-masing negara pengguna. Karena kegagalan PLTN di suatu negara masih dianggap kegagalan PLTN secara menyeluruh.
Pengamanan PLTN dilakukan dengan system berlapis-lapis, karena keselamatan suatu PLTN menganut palsafah pertahanan berlapis (defence in depth). Pertahanan berlapis ini meliputi: Lapisan keselamatan pertama, PLTN dirancang dibangun dan dioperasikan sesuai dengan
ketentuan yang sangat ketat, mutu yang tinggi dan teknologi mutakhir. Lapis keselematan kedua, PLTN dilengkapi dengan system pengaman/keselamatan yang digunakan untuk mencegah dan mengatasi akibat-akibat dari kecelakaan yang mungkin terjadi selama umur PLTN. Lapis keselamatan ketiga, PLTN dilengkapi dengan system tambahan yang dapat diandalkan untuk mengatasi kecelakaan terparah yang diperkirakan dapat terjadi pada suatu PLTN. Walau begitu kecelakaan tersebut kemungkinannya amat sangat kecil terjadi selama umur PLTN.
Selama operasi PLTN, pencemaran yang disebabkan oleh zat radioaktif terhadap lingkungan dapat dikatakan tidak ada. Air laut atau air sungai yang dipergunakan untuk membawa panas dari kondensor sama sekali tidak mengandung zat radioaktif, karena tidak bercampur dengan air pendingin yang bersirkulasi di dalam reactor. Gas radioaktif yang dapat ke luar dari system reactor tetap terkungkung di dalam system pengungkung PLTN, dan sudah melalui ventilasi dengan filter yang berlapis-lapis. Gas yang lepas melalui cerobong aktivitasnya sangat kecil (sekitar 2 milicurie/tahun), sehingga tidak menimbulkan dampak terhadap lingkungan.
Senjata Nuklir
Senjata nuklir adalah alat peledak yang mendapatkan daya ledaknya dari reaksi nuklir, entah itu reaksi fisi atau kombinasi dari fisi dan fusi .Keduanya melepaskan sejumlah besar energi dari sejumlah kecil massa, bahkan alat peledak nuklir kecil dapat menghancurkan sebuah kota dengan ledakan, api, dan radiasi. Senjata nuklir disebut sebagai senjata pemusna dan penggunaan dan pengendaliannya telah menjadi aspek kebijakan internasional sejak kehadirannya.
Desain senjata nuklir lebih rumit dibandingkan apa yang terlihat dari luarnya, senjata ini harus menyimpan satu atau lebih massa subkritis yang stabil untuk dibawa, dari pada menginduksi massa kritis untuk peledakan. Kerumitan ini juga dirasakan ketika harus memastikan bahwa reaksi berantai harus menghabiskan sejumlah besar material sebelum material tersebut terpental jauh. Proses pengadaan material nuklir juga lebih rumit dari yang terlihat, substansi nuklir yang tersedia secara alami cukup stabil, sedangkan proses ini memerlukan material nuklir yang tidak stabil.
Satu isotop uranium, yang dinamakan uranium-235, ada secara alami dan tidak stabil, namun selalu ditemukan bercampur dengan isotop uranium-238 yang yang lebih stabil, yang jumlahnya sekitar 99%. Sehingga, beberapa cara pemisahan isotop berdasarkan perbedaan berat sebesar tiga neutron harus dilakukan untuk mengisolasi uranium-235.
Cara alternatif lainnya, unsur plutonium memiliki isotop yang tidak stabil untuk digunakan dalam proses ini. Plutonium tidak terdapat secara alami, sehingga harus dibuat di reaktor nuklir.
Proyek Manhattan membuat senjata nuklir berdasarkan pada setiap jenis unsur tersebut. Amerika Serikat meledakkan senjata nuklir pertama dalam sebuah percobaan dengan nama "Trinity", dekat Alamogordo, New Mexico, pada tanggal 16 Juli 1945. Percobaan ini untuk menguji cara peledakkan nuklir. Bom uranium, Little Boy, diledakkan di kota Hiroshima, Jepang, pada tanggal 6 Agustus 1945, diikuti dengan peldakkan bom plutonium Fat Man di Nagasaki. Dengan segera ledakkan itu menghentikan Perang Dunia II.
Sejak peledakkan tersebut, tidak ada senjata nuklir yang dilepaskan secara ofensif. Namun, perlombaan senjata untuk mengembangkan senjata pemusnah terjadi. Empat tahun berikutnya, pada 29 Agustus 1949, Uni Soviet meledakkan senjata fisi nuklir pertamanya. Inggris mengikuti pada tanggal 2 Oktober 1952, Prancis pada 13 Februari 1960, dan Cina pada 16 Oktober 1964.
Tidak seperti senjata pemusnah konvensional, cahaya yang intensif, panas, dan daya ledak tidak hanya menjadi komponen mematikan bagi senjata nuklir. Setengah dari korban yang tewas di Hiroshima dan Nagasaki meninggal dua hingga lima tahun setelah ledakan nuklir akibat radiasi.
Senjata radiologis adalah tipe senjata nuklir yang dirancang untuk menyebarkan material nuklir yang berbahaya ke wilayah musuh. Senjata tipe tidak memiliki kemampuan ledakan seperti bom fisi atau fusi, namun mengkontaminasi sejumlah besar wilayah untuk membunuh banyak orang. Senjata radiologis tidak pernah dilepaskan karena dianggap tidak berguna bagi angkatan bersenjata konvensional. Namun senjata tipe ini meningkatkan kekhawatiran terhadap terorisme nuklir.
Telah lebih dari 2000 percobaan nuklir dilakukan sejak tahun 1945. Di tahun 1963, seluruh negara pemilik dan beberapa negara non pemilik senjata nuklir menandatangani Limited Test Ban Treaty, yang berisi bahwa mereka tidak akan melakukan percobaan senjata nuklir di atmosfer, bawah air, atau luar angkasa. Perjanjian ini masih mengijinkan percobaan nuklir bawah tanah. Prancis melanjutkan percobaan nuklir di atmosfer hingga tahun 1974, Cina hingga tahun 1980. Percobaan bawah tanah terakhir oleh Amerika Serikat dilakukan pada tahun 1992, Uni Soviet di tahun 1990, dan Inggris di tahun 1991, sedangkan Prancis dan Cina hingga tahun 1996. Setelah mengadopsi Comprehensive Test Ban Teaty di tahun 1996, seluruh negara tersebut telah disumpah untuk menghentikan seluruh percobaan nuklir. India dan Pakistan yang tidak termasuk ke dalam negara-negara tersebut melakukan percobaan nuklir terakhirnya di tahun 1998.
Senjata nuklir adalah senjata yang paling mematikan yang pernah diketahui. Ketika Perang Dingin, dua kekuatan besar memiliki sejumlah besar persenjataan nuklir yang cukup untuk menghancurkan ratusan juta orang. Berbagai generasi manusia hidup dalam bayang-bayang penghancuran oleh nuklir, direlfeksikan dalam film-film seperti Dr. Strangelove dan Atomic Cafe.
Penggunaan sipil
Energi nuklir
Energi nuklir adalah tipe teknologi nuklir yang melibatkan penggunaan tekendali dari reaksi fisi nuklir untuk melepaskan energi, termasuk propulsi, panas, dan pembangkitan energi listrik. Energi nuklir diproduksi oleh reaksi nuklir terkendali yang menciptakan panas yang lalu digunakan untuk memanaskan air, memproduksi uap, dan mengendalikan turbin uap. Turbin ini digunakan untuk menghasilkan energi listrik dan/atau melakukan pekerjaan mekanis. Lihat teknologi reaktor nuklir
Saat ini, energi nuklir menghasilkan sekitar 15,7% listrik yang dihasilkan di seluruh dunia (data tahun 2004) dan digunakan untuk menggerakkan kapal induk, kapal pemecah es, dan kapal selam.
Aplikasi medis
Aplikasi medis dari teknologi nuklir dibagi menjadi diagnosa dan terapi radiasi, perawatan yang efektif bagi penderita kanker. Pencitraan (sinar X dan sebagainya), penggunaan Teknesium untuk diberikan pada molekul organik, pencarian jejak radioaktif dalam tubuh sebelum diekskresikan oleh ginjal, dan lain-lain.
Aplikasi industri
Pada eksplorasi minyak dan gas, penggunaan teknologi nuklir berguna untuk menentukan sifat dari bebatuan sekitar seperti porositas dan litografi. Teknologi ini melibatkan penggunaan neutron atau sumber energi sinar gamma dan detektor radiasi yang ditanam dalam bebatuan yang akan diperiksa.
Pada konstruksi jalan, pengukur kelembaban dan kepadatan yang menggunakan nuklir digunakan untuk mengukur kepadatan tanah, aspal, dan beton. Biasanya digunakan cesium-137 sebagai sumber energi nuklirnya.
Apikasi komersial
Ionisasi dari americium-241 digunakan pada detektor asap dengan memanfaatkan radiasi alfa. Tritium digunakan bersama fosfor pada rifle untuk meningkatkan akurasi penembakan pada malam hari. Perpendaran tanda “exit” menggunakan teknologi yang sama.
Pemrosesan makanan dan pertanian
Irradiasi makanan adalah proses memaparkan makanan dengan ionisasi radiasi dengan tujuan menghancurkan mikroorganisme, bakteri, virus, atau serangga yang diperkirakan berada dalam makanan. Jenis radiasi yang digunakan adalah sinar gamma, sinar X, dan elektron yang dikeluarkan oleh pemercepat elektron. Aplikasi lainnya yaitu pencegahan proses pertunasan, penghambat pemasakan buah, peningkatan hasil daging buah, dan peningkatan rehidrasi. Secara garis besar, irradiasi adalah pemaparan suatu bahan ke radiasi untuk mendapatkan manfaat teknis. Teknik seperti ini juga digunakan pada peralatan medis, plastic, tuba untuk jalur pipa gas, saluran untuk penghangat lantai, lembaran untuk pengemas makanan, bagian-bagian otomotif, kabel, ban, dan bahkan batu perhiasan. Dibandingkan dengan pemaparan irradiasi makanan, volume penggunaan nuklir pada aplikasi tersebut jauh lebih besar namun tidak diketahui oleh konsumen.
Efek utama dalam pemrosesan makanan dengan menggunakan ionisasi radiasi berhubungan dengan kerusakan DNA, informasi dasar kehidupan. Mikroorganisme tidak mampu lagi berkembang biak dan melanjutkan aktivitas mereka. Serangga tidak akan selamat dan menjadi tidak mampu berkembang. Tanaman tidak mampu melanjutkan proses pematangan buah dan penuaan. Semua efek ini menguntungkan bagi konsumen dan industri makanan.
Harus diperhatikan bahwa jumlah energi yang efektif untuk radiasi cukup rendah dibandingkan dengan memasak bahan makanan yang sama hingga matang. Bahkan energi yang digunakan untuk meradiasikan 10 kg bahan makanan hanya mampu memanaskan air hingga mengalami kenaikan temperatur sebesar 2,5 oC.
Keuntungan pemrosesan makanan dengan ionisasi radiasi adalah, densitas energi per transisi atom sangat tinggi dan mampu membelah molekul dan menginduksi ionisasi (tercermin pada nama metodenya) yang tidak dapat dilakukan dengan pemanasan biasa. Ini adalah alasan untuk efek yang menguntungkan, dan di saat yang sama, menimbulkan kekhawatiran. Perlakuan bahan makanan solid dengan radiasi ionisasi dapat menciptakan efek yang sama dengan pasteurisasi bahan makanan cair seperti susu. Namun, penggunaan istilah pasteurisasi dingin dan iradiasi dalah proses yang berbeda, meski bertujuan dan memberikan hasil yang sama pada beberapa kasus.
Iradiasi makanan saat ini diizinkan di 40 negara dan volumenya diperkirakan melebihi 500.000 metrik ton setiap tahunnya di seluruh dunia.
Perlu diperhatikan bahwa iradiasi makanan secara esensial bukan merupakan teknologi nuklir; hal ini berhubungan dengan radiasi ionisasi yang dihasilkan oleh pemercepat elektron dan konversi, namun juga mungkin menggunakan sinar gamma dari peluruhan inti nuklir. Penggunaan di dunia industri untuk pemrosesan menggunakan radiasi ionisasi, menempati sebagian besar volume energi pada penggunaan pemercepat elektron. Iradiasi makanan hanya sebagian kecil dari aplikasi nuklir jika dibandingkan dengan aplikasi medis, material plastik, bahan mentah industri, batu perhiasan, kabel, dan lain-lain.
Kecelakaan
Kecelakaan nuklir diakibatkan oleh energi yang terlalu besar yang seringkali sangat berbahaya. Pada sejarahnya, insiden pertama melibatkan pemaparan radiasi yang fatal. Marie Curie meninggal akibat aplastik anemia yang merupakan hasil dari pemaparan nuklir tingkat tinggi. Dua peneliti amerika, Harry Daghlian dan Louis Slotin, meninggal akibat penanganan massa plutonium yang salah. Tidak seperti senjata konvensional, sinar yang intensif, panas, dan daya ledak bukan satu-satunya komponen mematikan bagi senjata nuklir. Diperkirakan setengah dari korban meninggal di Hiroshima dan Nagasaki meninggal setelah dua hingga lima tahun setelah pemaparan radiasi akibat bom atom.
Kecelakaan radiologis dan nuklir sipil sebagian besar melibatkan pembangkit listrik tenaga nuklir. Yang paling sering adalah pemaparan nuklir terhadap para pekerjanya akibat kebocoran nuklir. Kebocoran nuklir adalah istilah yang merujuk pada bahaya serius dalam pelepasan material nuklir ke lingkungan sekitar. Yang paling terkenal adalah kasus Three Mile Island di Pennsylvania dan Chernobyl di Ukraina. Reaktor militer yang mengalami kecelakaan yang sama adalah Windscale di Inggris dan SL-1 di Amerika Serikat.
Kecelakaan militer biasanya melibatkan kehilangan atau peledakkan senjata nuklir yang tidak diharapkan. Percobaan Castle Bravo di tahun 1954 menghasilkan ledakan diluar perkiraan, yang mengkontaminasi pulau terdekat, sebuah kapal penangkap ikan berbendera Jepang (dengan satu kematian), dan meningkatkan kekhawatiran terhadap kontaminasi ikan di Jepang. Di tahun 1950an hingga 1970an, beberapa bom nuklir telah hilang dari kapal selam dan pesawat terbang, yang beberapa di antaranya tidak pernah ditemukan. Selama 20 tahun terakhir telah jadi pengurangan kasus demikian.
Tahun 2011 tragedi Nuklir kembali mengejutkan dunia setelah PLTN tenaga nuklir Jepang du Fukhusima
Mengalami keretakan dan kebocoran akibat diterjang gempa 7,3 skala richter
dan Bencana Gempa di Japan , semoga mengingatkan
kita akan bahaya Nuklir
