Bagaimana Cara Kerja Reaktor Fusi Nuklir

Cara Kerja Reaktor Fusi Nuklir

Reaktor nuklir adalah perangkat yang tergabung dalam bentuk sistem untuk mengontrol reaksi fisi berantai dengan tetap menjaga kontinuitas reaksi. Reaktor didefinisikan sebagai "perangkat yang menggunakan bahan nuklir sebagai bahan bakar." Bahan bakar tersebut antara lain seperti (uranium, plutonium, dll).

Pembangkit listrik tenaga nuklir saat ini menggunakan prinsip fisi atau pembelahan inti atom. Sedangkan prinsip fusi merupakan penggabungan reaksi atom. Karena pemerintah Indonesia mencanangkan program pembangkit listrik tenaga fusi, maka pada artikel ini kita akan ulas terkait cara kerja reaktor fusi nuklir.

Pada reaktor nuklir, kita mengenal berbagai istilah seperti uranium. Uranium merupakan material yang digunakan sebagai bahan baku reaksi nuklir pada reaksi pembelahan atau fisi. Sedangkan reaktor nuklir sendiri merupakan tempat berlangsungnya reaksi nuklir terkendali. 

Penyerap neutron yang kita kenal dengan tongkat kendali memiliki fungsi untuk mengendalikan dan menghentikan operasi. Jenis reaktor dibedakan berdasarkan jumlah energi kinetik neutron yang menjadi faktor utama dalam reaksi berantai fisi, yaitu reaktor neutron suhu tinggi, reaktor neutron cepat, dan sebagainya.

Reaktor juga diklasifikasikan ke dalam reaktor air ringan, reaktor air berat, tungku grafit, dll, berdasarkan jenis bahan yang digunakan sebagai moderator dan pendingin. Sedangkan berdasarkan fungsinya, reaktor dapat dibagi menjadi reaktor penelitian, reaktor uji material, reaktor daya, dll.

Berdasarkan fungsinya, reaktor terdiri atas reaktor fisi dan reaktor fusi. Reaktor fusi merupakan sebuah  sistem yang mudah digunakan untuk mengubah energi yang dihasilkan oleh reaksi fusi menjadi  panas atau energi listrik.

Reaksi fusi adalah kombinasi dari inti ringan, seperti reaksi antara deuterium dan tritium. Deuterium sangat umum di alam, tetapi tritium tidak ada di alam. Oleh karena itu, bahan yang mengandung Li6 digunakan sebagai selimut dan diubah menjadi tritium oleh neutron yang dihasilkan oleh reaksi fusi untuk mempertahankan siklus bahan bakar. Keren kan !!!

Sistem reaktor fusi terdiri dari bagian plasma nuklir, langit-langit, bejana vakum, magnet superkonduktor dan masih banyak lagi. Apabila dibandingkan dengan reaktor fisi, reaktor fusi lebih aman karena tidak lepas kendali dan  menghasilkan bahan radioaktif yang lebih sedikit. Sudah saatnya Indonesia memiliki Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Fusi nih.

Reaksi Fisika pada Reaktor Fusi Nuklir

Sebagian besar reaktor nuklir hingga saat ini memanfaatkan reaksis fisi.  Melalui nuklir fisi, Anda akan mendapatkan energi dari pembagian inti atom. Pada reaktor nuklir konvensional, reaksi fisi membutuhkan energi yang besar untuk neutron agar dapat memecah atom uranium.Selain itu, reaktor nuklir tersebut menghasilkan limbah radioaktif yang memiliki waktu paruh radiasi yang begitu lama.

Sedangkan pada reaksi nuklir fusi, Anda akan mendapatkan energi ketika dua atom bergabung menjadi satu kesatuan. Pada reaktor fusi, atom hidrogen akan bergabung untuk membentuk atom helium (atom yang masanya lebih kecil) yang dapat menimbulkan energi (karena adanya neutron yang dilepas).

Fakta menariknya, energi yang dihasilkan oleh reaksi fusi setara dengan bom hidrogen. Selain itu, kita mengenal istilah matahari buatan di Tiongkok yang sedang hangat diperbincangkan akhir-akhir ini sebenarnya merupakan reaksi fusi nuklir. Keunggulan dari reaksi nuklir fusi dibandingkan dengan reaksi fisi yakni lebih aman, ramah lingkungan dan efisien.

Agar Anda mendapatkan gambaran yang lebih lebih interaktif, silahkan tonton video animasi diatas.

Tantangan Reaktor Fusi Nuklir Kedepannya

Membangun pembangkit listrik menggunakan reaktor fusi nuklir merupakan sebuah tantangan. Karena reaktor fusi nuklir memerlukan spesifikasi material yang dapat menahan suhu dan tekanan luar biasa. Bahan bakar yang berasal dari dari isotop hidrogen, deuterium dan tritium, harus dipanaskan hingga 100 juta derajat celcius.

Pada suhu yang lebih panas dari matahari itu, akan membentuk plasma gas yang terionisasi. Plasma tersebut memiliki fungsi untuk menciptakan fusi. Saat ini, para ilmuwan sedang melakukan penelitian lanjutan terkait metode yang efektif untuk mencapai fusi nuklir.

Saat ini terdapat dua metode reaktor fusi nuklir yang kita kenal dengan istilah inertial dan magnetic confinenment. Pada metode inertial, sinar ion atau sinar laser digunakan untuk mengompresi bahan bakar deuterium-tritium seukuran untuk mencapai kepadatan yang sangat tinggi. Ketika titik kritis tercapai, hasil kompresi tersebut dinyalakan melalui gelombang kejut (shock wave).

Pembangkit listrik fusi yang menggunakan metode tersebut akan menstimulus bahan bakar beberapa kali per detik. Panas yang dihasilkan kemudian digunakan untuk menghasilkan uap yang menggerakkan turbin pembangkit listrik.

Pada metode magnetic confinenment, elektromagnet digunakan untuk menampung bahan bakar plasma. Salah satu implementasi yang terkenal adalah reaktor tokamak. Pada reaktor tokamak, arus listrik yang kuat diinduksi dalam plasma, sehingga menghasilkan peningkatan suhu.

Plasma juga dipanaskan oleh berbagai gelombang seperti gelombang microwave, gelombang radio dll. Dalam prosesnya, suhu beberapa ratus juta derajat celcius tercapai dalam waktu yang cepat.

Keunggulan Fusi Nuklir

Keuntungan potensial dari energi fusi nuklir sangatlah beragam, karena merupakan sumber energi jangka panjang, berkelanjutan, ekonomis dan aman. 

Selain itu bahan bakarnya tidak mahal dan berlimpah di alam, sementara jumlah limbah radioaktif dan gas rumah kaca yang ditimbulkan tidak begitu besar.

Sementara penelitian tentang fusi nuklir terus berlanjut, banyak manfaat fusi nuklir yang berkaitan dengan fisika plasma dan bermanfaat ke masyarakat. Perkembangan teknologi tersebut mampu memberikan dampak positif terhadap rekayasa material, seperti keramik, logam, pelapis, proses industri dan pembuangan limbah.