Reaktor Nuklir Ciptaan Tuhan

Oleh: Kirana Yuniati Putri

Tuhan membangun reaktor nuklir?? Lelucon apa ini? Mungkin itulah yang ada di kepala anda ketika membaca judul di atas. Namun ini bukan lelucon. Benar adanya bahwa Tuhan telah membangun suatu reaktor nuklir, meskipun tidak dalam artian harfiah. Di waktu yang telah lama berlalu, pernah terdapat suatu sistem reaksi (reaktor) nuklir yang bekerja secara natural, alami, tanpa campur tangan manusia, sehingga bisa dikatakan bahwa reaktor ini diciptakan dan bekerja atas kehendak Tuhan. Bagaimana mungkin? Nah, marilah kita ikuti kisahnya berikut ini.

Ada tiga isotop uranium yang terjadi secara alami, bernomor massa 234, 235, dan 238, namun kelimpahan isotop 234 dapat diabaikan. Pada awal terbentuknya bumi, ²³⁵U dan ²³⁸U memiliki suatu nilai rasio tertentu. Rasio ini berubah secara signifikan seiring berjalannya waktu karena kedua isotop tersebut meluruh dengan umur paro yang berbeda. Umur paro ²³⁵U 700 juta tahun, sedangkan ²³⁸U memiliki umur paro 4,5 miliar tahun. Sehingga, jumlah ²³⁵U berkurang lebih cepat. Setiap isotop memiliki umur paro sama, di manapun ia berada, sehingga derajat perubahan rasio isotop akan sama selama miliaran tahun. Hingga 1972, rasio ²³⁵U dalam bijih uranium selalu ditemukan sebesar 0,7202%.

Pada awal 1956, Dr. Paul Kuroda dari Universitas Arkansas mencetuskan pemikiran mengenai adanya  suatu reaktor alam di masa lampau. Dua miliar tahun lalu, kelimpahan ²³⁵U dalam uranium alam diperkirakan mencapai 3%. Konsentrasi ini biasa digunakan dalam Light Water Reactor (PWR),  suatu tipe reaktor nuklir dengan moderator air ringan (H₂O). Sehingga suatu reaktor alam mungkin beroperasi dengan bahan bakar uranium alam ini serta moderator air biasa.

Pada pertengahan 1972, seorang insinyur Perancis bernama Bougzigues menemukan suatu anomali pada sampel uranium yang berasal dari tambang uranium di Oklo, Gabon. Bougzigues menemukan bahwa rasio isotop ²³⁵U dalam bijih uranium sebesar  0,7171%. Meskipun perbedaan ini cukup kecil, namun para ahli tertarik untuk meneliti lebih lanjut. Mereka terkejut ketika menemukan sampel yang memiliki kelimpahan hanya 0,621%; 0,44%; bahkan 0,292%.

sumber: US DoE

Reaktor Riset TRIGA: Jalan Menuju Aplikasi Damai Energi Nuklir

Oleh: Yos P. Sitompul

Kurang dari 5 tahun semenjak hari dimana Presiden Dwight D. Eisenhower mengajukan proposal “Atom for Peace” kepada United Nation General Assembly (pada Desember 1953), TRIGA – reaktor riset nuklir jenis baru dengan fungsi untuk produksi isotop, riset, dan pelatihan - dicetuskan, kemudian dibangun, serta dioperasikan oleh General Atomic Division of General Dynamics di San Diego, California. Selama bertahun-tahun, TRIGA (Training, Research, Isotope production, General Atomic) berevolusi menjadi reaktor riset paling banyak dipakai di seluruh dunia, dengan daya operasi hingga 14.000 kW, daya desain hingga 25.000 kW, dengan 65 reaktor terpasang di 24 negara di 5 benua (Gambar 1).

Gambar 1.  Peta dunia yang menggambarkan lokasi pemasangan reaktor TRIGA

3 reaktor TRIGA pertama beroperasi pada tahun 1958 (hanya berselang 2 tahun semenjak ide reaktor ini dicetuskan). 3 reaktor ini  adalalah: reaktor TRIGA di General Atomic, San Diego, reaktor TRIGA yang beroperasi pada Second Geneve Conference of Atomic Energy, dan reaktor TRIGA di University of Arizona.

Karena keselamatan dan kesederhanaan desainnya, reaktor ini dipilih oleh U.S. Atomic Energy Commision (AEC) untuk memproduksi radioisotop umur pendek pada U.S. Goverment’s Life Science Exhibit di Genewa. Delegasi dan pengunjung pameran tersebut mendapat kesempatan melihat below-ground TRIGA  dalam operasi (Gambar 2) melalui pelindung/tameng dari air, melihat proses pembuatan radioisotop, dan melihat sperktrometer netron yang bekerja kontinyu mengukur tampang lintang netron dari beberapa material.

Gambar 2. Reaktor TRIGA yang beroperasi pada Second Geneve Conference (1958)

‘Hidrogen’ Energi Masa Depan yang Ramah Lingkungan

Oleh: Reynold Dipu

Saat ini energi telah menjadi bagian yang tak terpisahkan dari kehidupan dan perkembangan peradaban manusia. Sejak revolusi industri yang melanda Inggris pada akhir abad ke-18 hingga sekarang, kebutuhan akan energi yang berasal dari energi fosil terus meningkat. Sektor-sektor seperti industri, transportasi dan rumah tangga tercatat sebagai konsumen terbesar energi fosil. Tingkat konsumsi energi yang tinggi, sayangnya tidak diimbangi dengan kelimpahan sumber energi tersebut di alam. Dewasa ini, sumber-sumber energi fosil (minyak bumi, batubara dan gas alam) yang menjadi pilihan pertama manusia untuk memenuhi kebutuhan energinya sehari-hari, semakin menipis ketersediaannya dari tahun ke tahun akibat tingginya frekuensi eksploitasi manusia atas jenis sumber daya alam tak terbarukan tersebut.

 

Gambar 1. Tempat Pengisian Ulang Hidrogen

Penggunaan energi konvensional laiknya energi fosil bukan tanpa masalah. Konferensi PBB untuk perubahan iklim tanggal 3 s.d. 14 Desember 2007 di Bali, Indonesia mencatat pemakaian energi yang bersumber dari bahan bakar fosil telah menyebabkan kerusakan ekosistem alam karena dalam usaha mendapatkan sumber energi tersebut, tidak sedikit areal lingkungan yang dikonversi menjadi areal pertambangan. Selain itu, gas buangan berbahaya seperti CO, SO_x, NO_x dan CO_2, hasil samping pembakaran bahan bakar fosil untuk kebutuhan produksi energi telah menjadi penyumbang besar bagi terjadinya pencemaran lingkungan. Gas CO₂ sebagai gas buangan dari sisa pembakaran tidak sempurna bahan bakar fosil ditengarai sebagai gas buangan yang paling bertanggungjawab atas terjadinya pemanasan global dan perubahan iklim yang melanda permukaan bumi akhir-akhir ini.

Tinjauan Energi Dunia

Oleh: Yos P. Sitompul

Kebutuhan energi primer dunia menurut skenario referensi IAE sebagai berikut:

Kebutuhan energi dunia akan bertambah sebesar 45% dari saat ini hingga tahun 2030. Rata-rata rasio peningkatan tiap tahunnya adalah sebesar 1,6%, dengan batu bara menyumbang lebih dari sepertiga rasio peningkatannya.

Pertambahan permintaan energi primer berdasarkan bahan bakar dalam skenario referensi, 2006-2030 sebagai berikut:

Sampai tahun 2030, diyakini bahwa kebutuhan energi primer dunia masih didominasi oleh minyak, batu bara, dan gas. Untuk minyak, semua peningkatan kebutuhannya berasal dari negara non OECD. Hal ini dikarenakan kebijakan negara-negara OECD yang mengurangi ketergantungannya terhadap minyak. Cina menyumbang 43%, Timur Tengah dan India menyumbang sekitar 20%.

Mengenal Metode Elektrolisis Air Suhu Tinggi

Oleh: Reynold Dipu

Metode elektrolisis air suhu tinggi atau High Temperature Electrolysis System (HTES) adalah salah satu metode terbaik yang hingga saat ini banyak digunakan untuk memproduksi hidrogen dan oksigen dalam skala besar. Keunggulan dari metode HTES adalah pada proses operasinya mampu meminimalisir konsumsi energi listrik karena pada proses elektrolisis dengan suhu operasi yang sangat tinggi konsumsi energi listrik menjadi semakin minimal dan konsumsi energi panas menjadi semakin besar. Meskipun demikian, proses tersebut dianggap menguntungkan mengingat biaya pembangkitan sejumlah energi panas lebih murah bila dibandingkan dengan biaya pembangkitan sejumlah energi listrik. Selain itu, bila ditilik dari kualitas hidrogen yang dihasilkan, metode HTES mampu menghasilkan hidrogen dengan puritas tinggi.

Dalam prosesnya, HTES melibatkan energi listrik dan energi panas dari sumber sumber-sumber panas yang mudah diperoleh seperti PLTN generasi IV (semisal MSR, GCR atau VHTR) atau pembangkit geotermal. Proses yang berlangsung adalah proses termokimia pemecahan molekul air menjadi molekul hidrogen dan ion-ion oksigen pada kondisi fluida superheat.