Apa itu Reaksi Berantai Nuklir?

Reaksi fisi nuklir terjadi ketika atom dari unsur yang tidak stabil dibombardir dengan neutron, membelah inti setiap atom menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Jika pemecahan setiap inti melepaskan beberapa neutron berkecepatan tinggi yang kemudian dapat membelah lebih banyak inti unsur, reaksi berantai terjadi. Saat neutron ekstra membelah lebih banyak inti, lebih banyak energi dilepaskan dan reaksi berantai dapat menghasilkan ledakan seperti ledakan bom nuklir. Jika reaksi berantai dikendalikan dengan menghilangkan beberapa neutron ekstra, energi masih dilepaskan dalam bentuk panas, tetapi ledakan dapat dihindari. Reaksi berantai nuklir adalah salah satu dari tiga jenis reaksi nuklir yang memiliki karakteristik berbeda dan dapat digunakan dengan cara yang berbeda.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Reaksi berantai nuklir adalah reaksi fisi yang melepaskan neutron ekstra. Neutron membelah atom tambahan melepaskan lebih banyak neutron. Karena jumlah neutron yang dipancarkan dan jumlah atom yang terbelah meningkat secara eksponensial, ledakan nuklir dapat terjadi.

Inti atom menyimpan banyak energi yang dapat melayani tujuan yang bermanfaat. Tiga jenis reaksi nuklir yang menggunakan energi nuklir adalah radiasi, fisi dan fusi. Mesin sinar-X medis dan industri menggunakan radiasi dari unsur radioaktif untuk membuat gambar tubuh atau dalam bahan pengujian. Pembangkit listrik dan senjata nuklir menggunakan fisi nuklir untuk menghasilkan energi. Fusi nuklir menggerakkan matahari, tetapi para ilmuwan belum mampu menciptakan reaksi fusi nuklir jangka panjang di Bumi meskipun upaya terus dilakukan. Dari ketiga jenis reaksi nuklir ini, hanya fisi yang dapat menghasilkan reaksi berantai.

Kunci dari reaksi berantai nuklir adalah memastikan bahwa reaksi menghasilkan neutron ekstra dan neutron membelah lebih banyak atom. Karena unsur uranium-235 menghasilkan beberapa neutron untuk setiap atom yang terbelah, isotop uranium ini digunakan dalam reaktor tenaga nuklir dan senjata nuklir.

Bentuk dan massa uranium mempengaruhi apakah reaksi berantai dapat berlangsung. Jika massa uranium terlalu kecil, terlalu banyak neutron yang dipancarkan di luar uranium dan hilang dalam reaksi. Jika uranium bentuknya salah, misalnya lembaran datar, terlalu banyak neutron yang hilang juga. Bentuk yang ideal adalah massa padat yang cukup besar untuk memulai reaksi berantai. Dalam hal ini, neutron ekstra menabrak atom lain, dan efek perkalian mengarah pada reaksi berantai.

Satu-satunya cara untuk mengendalikan atau menghentikan reaksi berantai nuklir adalah dengan menghentikan neutron membelah lebih banyak atom. Batang kendali yang terbuat dari elemen penyerap neutron seperti boron mengurangi jumlah neutron bebas dan mengeluarkannya dari reaksi. Metode ini digunakan untuk mengontrol jumlah energi yang dihasilkan oleh reaktor dan untuk memastikan bahwa reaksi nuklir tetap terkendali.

Di pembangkit listrik tenaga nuklir, batang kendali dinaikkan dan diturunkan ke bahan bakar uranium. Ketika diturunkan sepenuhnya, semua batang dikelilingi oleh bahan bakar dan menyerap sebagian besar neutron. Dalam hal ini, reaksi berantai berhenti. Saat batang dinaikkan, lebih sedikit dari setiap batang yang menyerap neutron, dan reaksi berantai semakin cepat. Dengan cara ini operator pembangkit listrik tenaga nuklir dapat mengontrol dan menghentikan reaksi berantai nuklir.

Meskipun reaksi berantai nuklir di pembangkit listrik di seluruh dunia menghasilkan tenaga listrik dalam jumlah besar, pembangkit listrik tenaga nuklir memiliki dua masalah utama. Pertama, selalu ada risiko bahwa sistem kendali berbasis batang kendali tidak akan berfungsi karena kegagalan teknis, kesalahan manusia, atau sabotase. Dalam hal ini bisa terjadi ledakan atau pelepasan radiasi. Kedua, bahan bakar bekas sangat radioaktif dan harus disimpan dengan aman selama ribuan tahun. Masalah ini masih belum terpecahkan, dan bahan bakar bekas tetap ada di berbagai pembangkit listrik tenaga nuklir dalam banyak kasus. Akibatnya, penggunaan praktis untuk reaksi berantai nuklir telah menurun di banyak negara, termasuk di Amerika Serikat.