Tentunya Anda tahu bahwa salah satu cara menghasilkan energi dan listrik adalah melalui pemanfaatan energi nuklir. Tetapi Anda mungkin tidak tahu bagaimana cara kerjanya. Ada dua proses pembentukan energi nuklir: fisi nuklir dan fusi nuklir.
Apakah Anda ingin tahu apa itu fisi nuklir dan segala sesuatu yang berhubungan dengannya?
Fisi nuklir
Fisi nuklir adalah reaksi kimia di mana inti yang lebih berat dibombardir dengan neutron. Ketika ini terjadi, itu menjadi inti yang lebih tidak stabil dan terurai menjadi dua inti, yang ukurannya serupa dalam urutan yang sama besarnya. Dalam proses ini sejumlah besar energi dilepaskan dan beberapa neutron dipancarkan.
Ketika neutron dipancarkan oleh pembelahan inti, mereka mampu menyebabkan fisi lain dengan berinteraksi dengan inti terdekat lainnya. Begitu neutron menyebabkan fisi lain, neutron yang akan dilepaskan darinya akan menghasilkan lebih banyak fisi. Begitu seterusnya saat sejumlah besar energi dihasilkan. Proses ini terjadi dalam sepersekian detik dan dikenal sebagai reaksi berantai. Inti atom yang telah membelah melepaskan energi jutaan kali lebih banyak daripada yang diperoleh dengan membakar balok batu bara atau meledakkan balok dinamit dengan massa yang sama. Untuk alasan ini, energi nuklir merupakan sumber energi yang sangat kuat dan digunakan untuk kebutuhan energi yang tinggi.
Pelepasan energi ini terjadi lebih cepat daripada reaksi kimia.
Ketika fisi neutron terjadi dan hanya satu neutron yang dilepaskan menyebabkan fisi berikutnya, jumlah fisi yang terjadi per detik adalah konstan dan reaksinya dapat dikontrol dengan baik. Ini adalah prinsip yang mereka gunakan reaktor nuklir.
Perbedaan antara fusi dan fisi
Keduanya merupakan reaksi nuklir yang melepaskan energi yang terkandung di dalam inti atom. Namun ada perbedaan besar di antara keduanya. Fisi nuklir, seperti yang telah dikomentari, adalah pemisahan inti yang lebih berat menjadi yang lebih kecil, melalui tumbukan dengan neutron. Dalam kasus fusi nuklir, yang terjadi adalah sebaliknya. ini kombinasi inti yang lebih ringan untuk membuat yang lebih besar dan lebih berat.
Misalnya, dalam fisi nuklir, uranium 235 (Ini adalah satu-satunya isotop yang dapat mengalami fisi nuklir dan ditemukan di alam) bergabung dengan neutron untuk membentuk atom yang lebih stabil yang membelah dengan cepat dann barium 144 dan kripton 89, ditambah tiga neutron. Ini adalah salah satu reaksi yang mungkin terjadi ketika uranium bergabung dengan neutron.
Dengan operasi ini reaktor nuklir yang ditemukan saat ini dan yang digunakan untuk pembangkit tenaga listrik bertindak.
Agar fusi nuklir berlangsung, dua inti yang lebih ringan perlu bersatu untuk membentuk yang lebih berat. Dalam proses ini sejumlah besar energi dilepaskan. Misalnya, di Matahari proses fusi nuklir terus berlangsung di mana atom dengan massa yang lebih rendah bersatu membentuk atom yang lebih berat. Dua inti paling ringan harus bermuatan positif dan bergerak lebih dekat satu sama lain, mengatasi gaya tolakan elektrostatis yang ada. Ini membutuhkan suhu dan tekanan yang besar. Di planet kita, karena tidak ada tekanan yang ada di Matahari, energi yang diperlukan yang diperlukan inti untuk bereaksi dan mengatasi gaya tolak ini. mereka dicapai dengan menggunakan akselerator partikel.
Salah satu reaksi fusi nuklir yang paling khas adalah yang terdiri dari kombinasi dua isotop hidrogen, deuterium dan tritium, untuk membentuk atom helium ditambah neutron. Ketika ini terjadi, di Matahari ada tekanan gravitasi tinggi yang menjadi sasaran atom hidrogen dan mereka membutuhkan suhu 15 juta derajat Celcius untuk melebur. Setiap detik 600 juta ton hidrogen berfusi untuk membentuk helium.
Sekarang tidak ada reaktor yang bekerja dengan fusi nuklir, karena sangat rumit untuk menciptakan kembali kondisi ini. Yang paling banyak dilihat adalah reaktor fusi nuklir eksperimental yang disebut ITER yang sedang dibangun di Prancis dan yang mencoba untuk menentukan apakah proses produksi energi ini layak baik secara teknologi maupun ekonomi, melakukan fusi nuklir melalui kurungan magnetis.
Massa kritis
Massa kritisnya adalah jumlah bahan fisil paling sedikit yang diperlukan agar reaksi berantai nuklir dapat dipertahankan dan energi dapat dihasilkan secara konstan.
Meskipun dalam setiap fisi nuklir dihasilkan antara dua dan tiga neutron, tidak semua neutron yang dilepaskan mampu melanjutkan reaksi fisi lainnya, tetapi beberapa di antaranya hilang. Jika neutron ini dilepaskan oleh setiap reaksi hilang dengan kecepatan yang lebih tinggi dari itu mampu dibentuk oleh fisi, reaksi berantai tidak akan berkelanjutan dan itu akan berhenti.
Oleh karena itu, massa kritis ini akan bergantung pada beberapa faktor seperti sifat fisik dan inti, geometri, dan kemurnian setiap atom.
Untuk memiliki reaktor yang paling sedikit neutron yang lolos, diperlukan geometri bola karena memiliki luas permukaan seminimal mungkin sehingga kebocoran neutron berkurang. Jika bahan yang kita gunakan untuk fisi kita mengelilinginya dengan reflektor neutron, lebih banyak neutron yang hilang dan massa kritis yang dibutuhkan berkurang. Ini menghemat bahan mentah.
Fisi nuklir spontan
Ketika ini terjadi, neutron tidak perlu diserap dari luar, tetapi pada isotop uranium dan plutonium tertentu, yang memiliki struktur atom lebih tidak stabil, mereka mampu melakukan fisi spontan.
Karena alasan ini, dalam setiap reaksi fisi nuklir ada kemungkinan per detik bahwa sebuah atom mampu melakukan fisi secara spontan, yaitu, tanpa campur tangan siapa pun. Sebagai contoh, plutonium 239 lebih mungkin untuk membelah secara spontan daripada uranium 235.
Dengan informasi ini saya harap Anda mengetahui lebih banyak tentang bagaimana energi nuklir diciptakan untuk pembangkit listrik di kota-kota.