Energi nuklir

a.pengertian energi nuklir 

      Energi potensial nuklir adalah energi potensial yang terdapat pada partikel di dalam nukleus atom.

      Partikel nuklir seperti proton dan neutron tidak terpecah di dalam proses reaksi fisi dan fusi, tetapi kumpulan dari mereka memiliki massa lebih rendah daripada jika mereka berada dalam posisi terpisah/ sendiri-sendiri. Adanya perbedaan massa ini dibebaskan dalam bentuk panas dan radiasi di reaksi nuklir (panas dan radiasinya mempunyai massa yang hilang, tetapi terkadang terlepas ke sistem, di mana tidak terukur). Energi matahari adalah salah satu contoh konversi energi ini. Di matahari, proses fusi hidrogen mengubah 4 miliar ton materi surya per detik menjadi energi elektromagnetik, yang kemudian diradiasikan ke angkasa luar.

b. Reaksi nuklir

Reaksi fusi antaraLithium-6 dan Deuteriumyang menghasilkan 2 atomHelium-4.

      Dalam fisika nuklir, sebuah reaksi nuklir adalah sebuah proses di mana dua nuklei atau partikel nuklir bertubrukan, untuk memproduksi hasil yang berbeda dari produk awal. Pada prinsipnya sebuah reaksi dapat melibatkan lebih dari dua partikel yang bertubrukan, tetapi kejadian tersebut sangat jarang. Bila partikel-partikel tersebut bertabrakan dan berpisah tanpa berubah (kecuali mungkin dalam level energi), proses ini disebut tabrakan dan bukan sebuah reaksi.

      Dikenal dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi nuklir. Reaksi fusi nuklir adalah reaksi peleburan dua atau lebih inti atom menjadi atom baru dan menghasilkan energi, juga dikenal sebagai reaksi yang bersih. Reaksi fisi nuklir adalah reaksi pembelahan inti atom akibat tubrukan inti atom lainnya, dan menghasilkan energi dan atom baru yang bermassa lebih kecil, serta radiasi elektromagnetik. Reaksi fusi juga menghasilkan radiasi sinar alfa, beta dan gamma yang sagat berbahaya bagi manusia.

    Contoh reaksi fusi nuklir adalah reaksi yang terjadi di hampir semua inti bintang di alam semesta. Senjata bom hidrogen juga memanfaatkan prinsip reaksi fusi tak terkendali. Contoh reaksi fisi adalah ledakan senjata nuklir dan pembangkit listrik tenaga nuklir.

    Unsur yang sering digunakan dalam reaksi fisi nuklir adalah Plutonium dan Uranium (terutama Plutonium-239, Uranium-235), sedangkan dalam reaksi fusi nuklir adalah Lithium dan Hidrogen (terutama Lithium-6, Deuterium, Tritium).

    Persamaan reaksi nuklir ditulis serupa seperti persamaan dalam reaksi kimia. Setiap isotop ditulis dalam bentuk: simbol kimianya dan nomor massa. Partikel neutron dan elektron, masing-masing ditulis dalam simboln dan e. Partikel proton atau protium (sebagai inti atom hidrogen) ditulis dalam simbol p. Partikel deuterium dan tritium, masing-masing ditulis dalam simbol D dan T.

Contohnya:

   Lithium-6 + Deuterium -> Helium-4 + Helium-4
   
       6Li   +   D       ->    4He   +   4He
   
       6Li   +   D       ->  2 4He

isotop helium-4, disebut juga partikel alfa, bisa ditulis dalam simbol α

Jadi, bisa juga ditulis:

       6Li   +   D       ->     α    +    α
   

atau:

       6Li(D,α)α     (bentuk yang dipadatkan)

Energi

Untuk menghitung energi yang dihasilkan, perubahan massa isotop sebelum dan sesudah reaksi nuklir diperhitungkan. Jumlah massa yang hilang, dikalikan dengan kuadrat kecepatan cahaya; hasilnya sama dengan energi yang dilepaskan dalam reaksi itu.

   (lihat Tabel isotop)
   
   
   massa isotop Lithium-6 : 6,015122795
   massa isotop Deuterium : 2,0141017778
   massa isotop Helium-4  : 4,00260325415
   
    Lithium-6  +   Deuterium  ->   Helium-4     +    Helium-4
   6,015122795 + 2,0141017778 -> 4,00260325415  +  4,00260325415
                   
          8,0292245728        ->          8,0052065083
           
 Massa yang hilang: 8,0292245728 - 8,0052065083 = 0,0240180645 u   (0,3%)
         
                                                                   (dibulatkan)
                
               
         E = mc2
             
               
         E = mc2  =       1u             x      c2
                  = 1,660538782×10−27 kg x (299.792.458 m/s)2
                  = 149241782981582746,248171448×10−27 Kg m2/s2
                  = 149241782981582746,248171448×10−27 J
                  = 931494003,23310656815183435498209 ev
                  = 931,49 Mev       (dibulatkan)
   Jadi, massa 1u = 931,49 Mev
         
         
         
         E = mc2  =       1 Kg           x      c2
                  =       1 kg           x (299.792.458 m/s)2
                  = 89875517873681764 Kg m2/s2
                  = 89875517873681764 J
                  = 89,875 PJ       (dibulatkan)
 Jadi, massa 1 Kg = 89,875 PJ
         
         
         
 Jadi energi yang dapat dihasilkan = 89,875 PJ/kg  =  21,48 Mt TNT/kg
                                   =149,3   pJ/u   = 931,49 MeV/u
                    
                      
         E = 0,0240180645 u    x   931,49 MeV
               
         E = 22,372586901105 MeV  (dengan keakuratan 1%)
         E = 22,4 Mev            (dibulatkan)
   
    
 Jadi, persamaan reaksinya: 
            
     6Li + D ->   4He (11.2 MeV)   +   4He (11.2 MeV)
     
     6Li + D -> 2 4He  +  22,4 MeV
     
     
 massanya hilang sebanyak 0,3 % (dibulatkan dari 0,2991330517938 %)
   
                           0,3 %  x  21,48 Mt TNT/kg  =  64 Kt/kg  (dibulatkan)
 
 
 jadi, Jumlah energi yang bisa dihasilkan (dengan 100 % efisien )
 melalui reaksi fusi nuklir berbahan materi:
      
     Lithium-6 + Deuterium  =  64 Kt/kg  (dibulatkan)

Rata-rata kandungan energi nuklir

Berikut adalah jumlah energi nuklir yang bisa dihasilkan per kg materi:

Fisi nuklir:

   Uranium-233: 17,8 Kt/kg  =  17800 Ton TNT/kg
   Uranium-235: 17,6 Kt/kg  =  17600 Ton TNT/kg
 Plutonium-239: 17,3 Kt/kg  =  17300 Ton TNT/kg

Fusi nuklir:

 Deuterium + Deuterium: 82,2 Kt/kg  =  82200 Ton TNT/kg
 Tritium   + Deuterium: 80,4 Kt/kg  =  80400 Ton TNT/kg
 Lithium-6 + Deuterium: 64,0 Kt/kg  =  64000 Ton TNT/kg

c. Limbah radioaktif



         Limbah radioaktif adalah jenis limbah yang mengandung atau terkontaminasi radionuklida pada konsentrasi atau aktivitas yang melebihi batas yang diijinkan (Clearance level) yang ditetapkan oleh Badan Pengawas Tenaga Nuklir. Definisi tersebut digunakan di dalam peraturan perundang-undangan. Pengertian limbah radioaktif yang lain mendefinisikan sebagai zat radioaktif yang sudah tidak dapat digunakan lagi, dan/atau bahan serta peralatan yang terkena zat radioaktif atau menjadi radioaktif dan sudah tidak dapat difungsikan/dimanfaatkan. Bahan atau peralatan tersebut terkena atau menjadi radioaktif kemungkinan karena pengoperasian instalasi nuklir atau instalasi yang memanfaatkan radiasi pengion.



d. Jenis limbah radioaktif

Dari segi besarnya aktivitas dibagi dalam limbah aktivitas tinggi, aktivitas sedang dan aktivitas rendah.
Dari umurnya di bagi menjadi limbah umur paruh panjang, dan limbah umur paruh pendek.
Dari bentuk fisiknya dibagi menjadi limbah padat, cair dan gas.


f. Sumber-sumber limbah radioaktif

     Limbah radioaktif umumnya berasal dari setiap pemanfaatan tenaga nuklir, baik pemanfaatan untuk pembangkitan daya listrik menggunakan reaktor nuklir, maupun pemanfaatan nuklir untuk keperluan industri dan rumah sakit.

g. Pengelolaan limbah radioaktif di Indonesia

       Berdasarkan Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 10 tahun 1997 tentang Ketenaganukliran, Bab VI Pengelolaan Limbah Radioaktif Pasal 23, Pengelolaan limbah radioaktif dilaksanakan oleh Badan Pelaksana. Sesuai dengan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 18 tahun 1999 tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun, Pasal 5 dan penjelasannya ditentukan bahwa Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN) adalah instansi pengelola limbah radioaktif. Selain itu, limbah radioaktif juga diatur dalam Peraturan pemerintah No. 27 tahun 2002 tentang Pengelolaan Limbah Radioaktif. Dengan demikian, BATAN merupakan satu-satunya institusi resmi di Indonesia yang melaksanakan pengelolaan limbah radioaktif. BATAN memiliki satu Pusat yang khusus bertugas dalam pengelolaan limbah radioaktif yaitu Pusat Teknologi Limbah Radioaktif (PTLR). Bagi industri atau rumah sakit yang menghasilkan limbah radioaktif dapat mengirim limbahnya ke PTLR. Pengelolaan limbah radioaktif di Indonesia diawasi pelaksanaannya oleh Badan Pengawas Tenaga Nuklir (BAPETEN).

* NORM (naturally occurring radioactive material)

    Ada material-material yang secara alami bersifat radioaktif. Mengolah material-material ini dapat menghasilkan limbah radioaktif dan biasanya dikategorikan dalam NORM. Kebanyakan limbah ini adalah material pemancar partikel alpha yang berasal dari rantai peluruhan uranium dan thorium

sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/nuklir.com