Apa itu Energi Nuklir dan Bagaimana Energi Nuklir Bekerja?

Read Also

Sejak awal revolusi industri, permintaan energi meningkat setiap tahun. Saat ini, sebagian besar permintaan energi ini dipenuhi oleh penggunaan bahan bakar fosil. Peristiwa dahsyat di Chernobyl, Fukushima, dan Three Mile Island telah melemahkan sebagian antusiasme yang pernah mengelilingi energi nuklir. Karena biaya yang meroket dan efek negatif terhadap lingkungan yang dipicu oleh bahan bakar fosil, para ahli bekerja sepanjang waktu untuk meminimalkan ketergantungan yang berlebihan pada bahan bakar tersebut. Sementara sumber energi terbarukan seperti angin, matahari dan tenaga air telah menunjukkan alternatif yang ideal, mereka masih jauh dari memenuhi kebutuhan manusia. Nuklir, di sisi lain, memiliki setiap teknologi yang dibutuhkan untuk digunakan dalam skala besar. Meskipun demikian, masih ada tingkat ketakutan dan kesalahpahaman yang besar seputar energi nuklir.

Menurut definisi, energi nuklir adalah energi yang dimiliki oleh inti atom. Energi dapat dimanfaatkan dengan menggunakan dua jenis reaksi; fisi dan fusi. Atom adalah partikel kecil dalam molekul yang membentuk padatan, cairan, dan gas. Atom itu sendiri terdiri dari 3 partikel yang dikenal sebagai neutron, proton, dan elektron. Sebuah atom terdiri dari inti (nukleus) yang mengandung proton dan neutron. Proton mengandung muatan listrik positif, sedangkan elektron mengandung muatan listrik negatif. Neutron, di sisi lain, tidak memiliki muatan listrik. Ikatan yang mengikat inti bersama-sama mengandung sejumlah besar energi. Ketika ikatan ini diputus, energi nuklir dilepaskan. Proses pemutusan ikatan ini untuk melepaskan energi dikenal sebagai fisi nuklir. Energi tersebut dapat dipanen untuk menghasilkan listrik.

Dalam proses fisi nuklir, atom terbelah. Pemisahan atom melepaskan sejumlah besar energi. Semua pembangkit listrik tenaga nuklir di seluruh dunia menggunakan fisi nuklir untuk menghasilkan energi, dan sebagian besar pembangkit listrik tenaga nuklir menggunakan atom uranium sebagai sumber bahan bakar. Dalam proses fisi nuklir, sebuah neutron bertabrakan dengan atom uranium yang menyebabkannya terbelah. Hasilnya adalah jumlah energi yang lebih besar dalam bentuk radiasi dan panas. Ketika atom uranium terbelah, banyak neutron juga dilepaskan. Neutron yang dilepaskan terus bertabrakan dengan atom uranium lainnya, dan siklus berlanjut. Proses ini dikenal sebagai reaksi berantai nuklir. Reaksi ini sangat dikontrol dalam reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir untuk menghasilkan jumlah panas yang dibutuhkan.

Fusi nuklir adalah cara lain di mana energi nuklir dapat dilepaskan. Dalam fusi nuklir, atom disinkronkan atau dicampur untuk mencapai atom yang lebih besar. Ini mewakili sumber energi di matahari dan bintang-bintang. Meskipun fusi nuklir dapat digunakan untuk menghasilkan energi, itu masih menjalani penelitian sebagai sumber panas dan listrik yang layak. Namun, kemungkinan bahwa itu akan menjadi sumber energi yang ideal untuk penggunaan komersial tidak jelas. Ini karena tantangan dalam mengendalikan reaksi fusi.

Bagaimana Energi Nuklir Bekerja?

Listrik melalui energi nuklir dihasilkan dengan cara yang sama seperti yang kita lakukan dengan membakar batu bara, minyak atau gas alam. Saat dibakar, panas yang terbentuk menghasilkan uap. Uap kemudian memutar turbin. Turbin memutar generator yang menghasilkan listrik. Perbedaan antara pabrik yang menggunakan batu bara dan tanaman yang menggunakan uranium sebagai bahan bakar adalah di sini kami tidak membakar apa pun. Bahkan, di sini bundel batang uranium elemen radioaktif ditempatkan ke dalam reaktor.

Batang uranium tidak lain adalah pelet keramik vertikal kecil yang dikemas ke dalam tabung vertikal panjang. Proses fisi nuklir terjadi di dalam reaktor yang menyebabkan atom-atom terpisah dengan menembakkan neutron ke arah mereka. Inti uranium membelah dan melepaskan energi dalam bentuk panas. Neutron yang dilepaskan kemudian membelah inti uranium lebih lanjut.

Seperti yang telah kita lihat, uranium adalah bahan bakar yang digunakan dalam produksi energi nuklir. Uranium diklasifikasikan sebagai sumber energi yang tidak terbarukan, meskipun itu adalah logam terkenal yang ditambang dari bebatuan di seluruh dunia.

Pemisahan atom

Seluruh proses pembangkitan energi nuklir dimulai dengan pemecahan atom. Atom uranium, yang datang dalam bentuk pelet berlapis keramik, dimasukkan ke dalam inti reaktor. Hasilnya adalah reaksi berantai di inti, yang mengarah pada pemecahan atom. Secara alami, uranium adalah elemen yang tidak stabil. Jadi dengan menyebabkannya terbelah, ia berubah menjadi elemen yang stabil. Proses ini menghasilkan produksi radiasi dan panas.

Penyerapan neutron mengambang bebas

Selama proses fisi nuklir, neutron dilepaskan dan mengapung bebas di dalam inti. Neutron mengambang bebas diserap menggunakan batang kendali. Unsur metaloid trivalen yang disebut Baron yang dilepaskan ke dalam air pendingin juga membantu penyerapan neutron yang mengambang bebas ini. Ini membantu mengendalikan radiasi dan menjaga reaktor tetap aman dan sejuk.

Proses pemanasan

Radiasi dan panas yang dihasilkan selama proses fisi mulai memanaskan air. Air pada dasarnya adalah pendingin yang mengelilingi reaktor. Air di sekitarnya melakukan 2 fungsi; itu mencegah overheating reaktor dan mengangkut uap dan panas yang akan digunakan untuk memutar turbin.

Air dan pipa

Air yang berfungsi sebagai pendingin terus mengalir di sekitar dan melalui reaktor. Dua pipa yang berbeda dipasang untuk mengangkut air ini masuk dan keluar dari ruang bertekanan. Pipa pertama (pipa utama) bertanggung jawab untuk memasok air segar dan dingin ke tangki. Pipa kedua (pipa sekunder) mengangkut air panas dan uap untuk memutar turbin. Saat pipa sekunder telah mengangkut air dari ruang, yang mengurangi mendidihnya air, air panas dapat mendidih dan menguap menjadi uap dan memutar turbin. Kedua set pipa dirancang sedemikian rupa sehingga mereka tidak dapat bersentuhan satu sama lain. Hal ini untuk memastikan temperatur di dalam chamber tetap seimbang dan untuk mengatur produksi panas dan steam oleh reaktor.

 

Penggunaan Energi Nuklir

Kebanyakan orang berpikir bahwa energi nuklir hanya digunakan untuk tujuan yang merusak. Tapi itu memiliki kegunaan yang jauh lebih positif daripada negatif.

Pembangkit listrik

Produksi tenaga nuklir memiliki banyak kesamaan dengan pembangkit listrik lainnya. Bedanya, energi nuklir digunakan dalam produksi uap yang diarahkan untuk memutar turbin yang memicu generator untuk menghasilkan listrik.

Digunakan dalam pertanian

Kemajuan dalam teknologi energi nuklir telah membantu dalam produksi benih tahan penyakit dan serangga. Hal ini menyebabkan hasil panen meningkat. Radiasi dari nuklir telah sejak lama membantu dalam pelestarian persediaan makanan seperti buah-buahan dan sayuran. Teknologi nuklir juga telah membantu para ilmuwan dalam analisis jenis tanah, dan informasi ini telah membantu dalam meningkatkan kualitas tanah.

Tes kedokteran nuklir

Teknologi nuklir khususnya digunakan dalam pemindaian isotop (radioisotop scan). Pemindaian radioisotop menggunakan sejumlah kecil radioaktivitas untuk menghasilkan gambar pada kamera khusus. Dosis radioaktif biasanya diberikan dengan menyuntikkan ke pembuluh darah pasien melalui tangan atau lengan.

Juga, radiasi nuklir digunakan dalam pengobatan kanker, suatu proses yang dikenal sebagai radioterapi. Sel-sel yang terkena dimusnahkan dengan menjadi sasaran radiasi.

Pembuatan bom atom

Beberapa tahun terakhir telah menyaksikan proliferasi bom nuklir. Bom-bom ini mampu menghancurkan seluruh kota dengan menghasilkan gelombang kejut, radiasi, dan panas akibat fisi. Namun, bom atom hanya digunakan dua kali dalam peperangan; pengeboman Hiroshima dan Nagasaki yang mengakibatkan ribuan kematian dan kehancuran besar-besaran harta benda dan infrastruktur.

Identifikasi sumber daya air

Air sangat penting untuk kehidupan, namun di sebagian besar dunia, ada sedikit pasokan atau kelangkaan air tawar. Teknik hidrologi isotop membantu para ilmuwan untuk secara akurat melacak dan mengukur tingkat sumber daya air bawah tanah. Teknologi inovatif ini menawarkan alat analisis penting untuk pengelolaan yang efisien dan konservasi pasokan air saat ini dan deteksi sumber air baru dan terbarukan. Alat-alat ini juga menawarkan jawaban penting untuk pertanyaan seputar asal, usia, dan distribusi air tanah. Selain itu, mereka membantu dalam menentukan interkoneksi antara air permukaan dan air tanah. Hasilnya memungkinkan perencanaan yang matang dan pengelolaan sumber daya air yang efisien.

Meskipun energi nuklir menyumbang 15% dari listrik yang dihasilkan secara global, ia hadir dengan sejumlah keunggulan termasuk energi bersih, jumlah tinggi, cadangan tinggi, keandalan, biaya operasi rendah, limbah rendah, dan alternatif yang lebih murah. Biaya awal pembangkit energi nuklir mungkin sangat tinggi dan mungkin membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk diselesaikan, tetapi penduduk akan yakin akan listrik yang andal dan murah selama beberapa dekade.