AWAL minggu kedua bulan Nopember lalu diberitakan para ilmuwan di laboratorium fusi nuklir, Joint European Torus (JET) di Culham, dekat Oxfordshire, Inggris, berhasil melakukan percobaan reaksi fusi nuklir. Dengan keberhasilan ini, maka dalam waktu 20-40 tahun lagi diperkirakan sudah ada pembangkit listrik berdasarkan reaksi fusi nuklir tanpa uranium itu.
Untuk mewujudkan impian itu, direktur JET, Dr. Paul Henri Rebut mengungkapkan akan membangun reaktor eksperimen reaksi fusi berkekuatan 1.000 MW pada tahun 1996. Reaksi fusi itu sangat irit. Coba bayangkan, hanya dengan 10 gram deuterium dan 15 gram tritium, sudah dapat dihasilkan daya listrik yang cukup untuk memenuhi rata-rata kebutuhan setiap orang sepanjang hidupnya di negara industri. Percobaan fusi yang telah berhasil dilakukan beberapa kali dihadapan peneliti fusi dari Amerika Serikat dan Jepang itu hanya menggunakan 0,2 gram tritium dan sejumlah deuterium, menghasilkan energi listrik 2 Mega-Watt (2MW).
Reaksi fusi merupakan reaksi penggabungan 2 inti atom menjadi satu inti atom yang lebih besar, sekaligus melepaskan energi yang sangat tinggi. Salah satu contoh reaksi penggabungan inti itu adalah antara deuterium dan tritium :
2 3 4 1
H + H ——–> He + n energi 17,6 MeW
1 1 2 0
Deuterium tritium helium neutron
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Deuterium ini merupakan isotop dari hidrogen, dapat diisolasi dariair. Bahan baku reaksi fusi yang lain yaitu tritium. Tritium juga merupakan isotop hidrogen. Tritium ini tidak dijumpai di alam, jadi harus dibuat dengan bahan baku litium.
Tumbukan antara inti atom deuterium dan tritium bisa memerlukan suhu yang tinggi, sampai 300 juta derajat celsius. Suhu yang tinggi ini diperlukan untuk mengatasi gaya tolak menolak inti deuterium dan inti tritium. Suhu setinggi itu merupakan salah satu kendala, karena harus ada alat yang dapat mengungkungnya dan mampu menahan tekanan yang tinggi. Pada suhu setinggi itu, tidak ada logam maupun campuran logam yang mampu menahannya. Semua benda bisa dibuat menguap, bukan meleleh lagi!
Lalu, satu permasalahan lagi yaitu bagaimana mengatasi agar tritium yang bersifat radioaktif bisa ditahan agar tidak penetrasi ke luar. Sifat radioaktif tritium berbeda dari sifat radioaktif dari uranium dan unsur lainnya.
Pada suhu sekitar 300 juta derajat Celcius, terjadi fusi antara deuterium dan tritium menghasilkan helium dan neutron. Fusi/penggabungan inti deuterium dan tritium menghasilkan helium itu mengakibatkan penyusutan massa (massa inti helium lebih kecil daripada jumlah massa kedua inti yang bergabung) sebanyak 0,0188 massa atom. Kehilangan massa ini berkaitan dengan pelepasan energi sebanyak 1,69 kilojoule per mol helium yang terbentuk.
Neutron yang dihasilkan pada reaksi fusi digunakan untuk menembaki litium, sehingga terbentuk tritium. Tritium inilah yang dipakai bersama deuterium guna meng-hasilkan helium dan sejumlah energi.
1 6 3 4
n + Li ———–> H + He
0 3 1 2
neutron litium tritium helium
mgs
AKUTAHU/DESEMBER 1991
———————————————————-
Mengenal Hidrogen, dan Isotopnya, Mengenal Reaksi Fusi
UNTUNG ada hidrogen, begitu kata orang setelah mengetahui manfaat yang besar dari hidrogen ini. Hidrogen menjadi salah satu bahan bakar roket pendorong pesawat ulang alik Amerika Serikat. Bersama dengan oksigen, hidrogen ini dipertemukan bersamaan pada tekanan yang tinggi dan diberi api, maka berhamburanlah panas yang tinggi berikut tekanan yang besar. Melesatlah pesawat ulang alik ke angkasa. Ribuan kiloliter hidrogen dan oksigen cair dipakai untuk sekali melepaskan pesawat ualng alik ke angkasa.
Hidrogen juga sudah dipakai dalam eksperimen sebagai salah satu bahan bakar mobil, pesawat terbang dan peralatan lainnya. Hidrogen memang menjadi satu primadona alternatif energi masa depan.
Hidrogen bukan saja bermanfaat sebagai bahan bakar. Dua atom hidrogen yang berikatan dengan satu atom oksigen, membentuk satu molekul yang disebut air. Masihkah kita tidak percaya manfaat adanya atom hidrogen ini? Kalau tidak ada atom hidrogen, entah kita meminum apa.
Sifat dan ciri gas hidrogen (molekul yang terdiri atas dua atom hidrogen) diteliti oleh Cavendish pada tahun 1766. Ia menemukan bahwa gas hidrogen sangat mudah terbakar. Ia juga yang mengemukakan bahwa campuran hidrogen dan udara yang diberi loncatan bunga api akan menghasilkan embun. Embun itu lalu ditelitinya, ternyata adalah air!
GAMBARAN ISI ATOM
Untuk sedikit memahami mengenai isi atom, sedikit gambaran sebagai berikut. Atom sedikitnya memiliki dua partikel yaitu proton (partikel bermuatan positif) dan elektron (bermuatan negatit). Proton dan elektron ini muatannya hampir sama besar, sehingga kalau bergabung, membentuk partikel yang disebutneutron yang bersifat netral (tidak bermuatan).
Atom hidrogen memiliki dua isotop (isotop adalah atom yang memiliki nomor atom sama tetapi nomor massa berbeda, atau jumlah proton dan elektron sama tetapi beda jumlah neutronnya) yaitu isotop deuterium dan tritium.
Beberapa reaksi penggabungan inti atom (reaksi fusi) Tumbukan tritium dengan tritium menghasilkan helium dan antara deuterium, tritium dan hidrogen sebagai berikut:
Tumbukan deuterium dengan deuterium hanya menghasilkan 4,0 MeW (Mega watt)
2 2 3 1
H + H ——>. H + H + energi 4,0 MeW
1 1 1 1
Tumbukan deuterium dengan deuterium juga bisa menghasilkan isotop helium, dan melepaskan. energi 3,3 MeW
2 2 3 1
H + H + He + n + energi 3,3 MeW
1 1 1 0
Tumbukan deuterium dengan tritium menghasilkan helium, dn energi 18,3 MeW
2 3 4 1
H + H ——-> He + H + energi 18,3 MeW
1 1 1 1
Tumbukan deuterium dengan tritium, menghasilkan helium dan energi 17,5 MeW
2 3 4 1
H + H ———> He + n + energi 17,6 MeW
1 1 2 0
Tumbukan tritium dengan tritium menghasilkan helium dan energi 11,3 MeW
3 3 4 1
H + He ——-> He + 2n + energi 11,3 MeW
1 1 2 0
Tumbukan tritium dan hidrogen menghasilkan energi 19,7 dan sinar gamma
3 1 4
H + H ———> He + sinar gamma + energi 19,7 MeW
1 1 2
Bintang yang tampak bercahaya redup di malam hari, maupun matahari yang muncul disiang hari dan bersinar terang itu, energinya berasal dari reaksi fusi atom hidrogen. Reaksi fusi nuklir (nuklir berarti menyangkut inti atom) di bintang dan matahari itu menghasilkan atom helium yang lebih berat daripada atom hidrogen. Atom helium kemudian menjadi bahan bakar untuk menghasilkan atom yang lebih berat lagi. Kalau reaksi ini berlanjut terus, maka akan dihasilkan atom yang lebih berat seperti tembaga, besi, emas dan sebagainya. Jadi begitulah kiranya mengapa kita bisa menjumpai adanya perak, emas, uranium dan macam-macam atom lainnya. Kalau ada meteor dari Iangit yang jatuh ke bumi, siapa tahu ada emasnya!
mgs
Sumber: Majalah AKU TAHU/ DESEMBER 1991
————————————————————-
Reaksi Fusi Nuklir, Alternatif Sumber Energi Masa Depan
DI alam semesta terdapat dua macam reaksi nuklir yang dapat menghasilkan reaksi eksotermis swa-lanjut pada skala besar. Yang pertama adalah reaksi fusi, di mana dua inti atom ringan bergabung menjadi sebuah inti atom yang lebih besar sambil melepaskan sejumlah energi (Gambar 1). Energi ini timbul sebagai hasil konversi susut massa melalui proses pemusnahan sebagaimana yang dijelaskan dalam Teori Ekivalensi Massa dan Energi oleh Einstein. Massa inti atom hasil penggabungan lebih kecil ketimbang jumlah massa kedua inti yang berfusi sehingga terjadi susut massa yang berubah menjadi energi fusi.
Reaksi nuklir yang kedua adalah reaksi fisi, di mana sebuah inti atom sangat berat (misalnya uranium-235 dan plutonium-239) dibelah oleh partikel neutron sehingga terjadi beberapa belahan inti atom, beberapa neutron serta sejumlah energi (Gambar 2).
Energi ini juga dihasilkan dari konversi susut massa, di mana jumlah massa inti-inti atom hasil pembelahan lebih kecil dibanding jumlah massa neutron dan inti atom yang dibelah.
Reaksi fusi dan fisi tersebut mampu menghasilkan energi kinetik (tenaga gerak) partikel-partikel hasil reaksi dalam jumlah yang jutaan kali lebih besar bila dibanding dengan energi yang dihasilkan oleh reaksi kimia biasa. Karena partikel-partikel tersebut bergerak dalam medium yang sangat rapat maka sebagian besar energinya berupa panas.
Reaksi fisi telah digunakan sebagai . sumber energi pada semua jenis reaktor daya (pusat listrik tenaga nuklir, PLTN) yang beroperasi saat ini. Sebagai gambaran, pada tahun 1990 terdapat 426 buah PLTN yang beroperasi di 30 negara dengan total kapasitas terpasang 318. 271 MWe (16,7% total produksi listrik dunia).
Peranan reaksi fusi di alam semesta sangat besar dan sentral. Sebagai gambaran, reaksi fusilah yang memungkinkan terus bersinarnya jutaan bintang selama milyaran tahun. Oleh karena itu, fusi tidak hanya sebagai sumber energi bagi matahari, tetapi juga berperan dalam kehidupan di bumi, sehingga tercipta bahan bakar fosil. Jadi dapat dikatakan bahwa fusi merupakan ‘nenek moyangnya’ sumber-sumber energi yang kita gunakan dalam kehidupan kita sehari-hari. Dengan kata lain, kita dapat berti,nya tentang bagaimana keadaan dunia ini tanpa energi fusi nuklir. Mungkin sangat tidak layak untuk dihuni semua jenis kehidupan. Di sinilah kebesaran Tuhan kita yang memang Maha Besar.
Bila kita simak lagi reaksi fusi ini, sebagai proses yang menghasilkan unsur-unsur kimia berat dari unsur-unsur yang ringan dalam skala alam, maka dapat pula dikatakan bahwa fusi juga sebagai ‘nenek moyang awal’ dari reaksi fisi.Sebaliknya, peranan energi fisi dapat dianggap menjadi tidak berarti (dipercaya bahwa, reaktor fisi alami telah ada sejak 2000 juta tahun yang lalu di Afrika, dengan bahan bakar deposit uranium alam).
Di bumi, jauh lebih sulit menciptakan kondisi yang diperlukan untuk memungkinkan terjadinya pem-bangkitan energi swa-lanjut melalui reaksi fusi daripada melalui reaksi fisi. Pada dasarnya, hal ini disebabkan oleh besarnya hambatan gaya tolak listrik yang, dialami oleh kedua partikel sebelant bergabung. Peristiwa seperti ini tidak dialami oleh neutron dalam reaksi fisi. Jadi dapat dipahami bahwa sementara sudah banyak reaktor nuklir fisi komersial yang dioperasikan selama bertahun-tahun, namun reaktor fusi terkendali belum terwujud. Tetapi manusia sudah sejak lama mampu menciptakan energi fusi tak terkendali dalam bentuk Bom Hidrogen Termonuklir. Bom ini merupakan reaktor fusi tak terkendali yang energi awal untuk penyalaan reaksinya diperoleh melalui reaksi fisi.
Sejak disadari bahwa bintang-bintang dapat terus menyala karena energi fusi, dan sejak diledakannya bom hidrogen yang pertama, mucullah per-tanyaan :mungkinkah energi semacam itu dapat dilepaskan dalam skala yang relatif cukup kecil dan terkendali di dalam sebuah stasium pembangkit listrik?
Dengan landasan ilmu pengetahuan saat ini, sistem fusi terkecil yang mungkin dapat dicapai akan meng-hasilkan energi panas rata-rata paling tidak 1 Gigawatt (1000 Megawatt). Ini menunjukan bahwa pengembangannya membutuhkan fasilitas eksperimental ukuran besar, walaupun pada masa mendatang mungkin dapat dikem-bangkan sistem-sistem fusi yang lebih kompak.
FUSI TERMONUKLIR
Karena inti-inti atom saling bertolakan satu sama lain, maka pada kondisi normal mereka berada pada posisi yang jauh untuk terjadi reaksi fusi. Walaupun dipanasi sampai suhu yang tinggi, atom dan molekul suatu benda terpisah menjadi elektron dan inti (benda dikatakan dalam keadaan plasma) dan minimal yang diinginkan beberapa inti bergerak dengan kecepetan yang relatif tinggi untuk menjalani tumbukan-tumbukan tertutup. Pada suhu yang lebih tinggi, lebih banyak inti yang mengalami tumbukan tertutup, hingga terjadi reaksi fusi termonuklir pada tingkat yang cepat. Suhu yang diperlukan untuk mempertahankan reaksi termonuklir di dalam pusat bintang-bintang seperti matahari adalah beberapa puluh juta derajat celcius. Hal ini menunjukkan bahwa untuk menghasilkan sejumlah energi bermanfaat melalui reaksi fusi termonuklir di reaktor buatan, membutuhkan suhu yang lebih besar dibanding suhu di pusat matahari. Suhu sebesar ini sulit dicapai bahkan sulit mengungkungnya. Memang, lebih banyak energi akan dihasilkan oleh reaksi termonuklir daripada untuk mempertahankan kondisikondisi yang memungkinkan terjadinya reaksi tersebut.
Tenaga yang diperlukan untuk mempertahankan kandungan energi panas per satuan volume (nT) dari plasma yang bereaksi dinyatalcan sebagai perbandingan antara kandungan energi dengan waktu kungkung (confinement) energi global t. (n adalah jumlah inti/m3 dari bahan bakar fusi dan T suhunya dalam keV; 1 keV setara dengan 10 juta °C). Besaran t dapat diukur, dan menunjukkan tingkat pengungkungan. Nilat yang lebih besar menunjukkan -pengungkungan energi yang lebih baik. Bahan bakar fusi yang paling memenuhi keinginan adalah campuran antara Deuterium dan Tritium yang sebanding. Campuran ini membutuhkan suhu dan n t paling rendah yang mungkin. Suhu yang dibutuhkan sekitar 10 keV sedang harga nt sekitar 3 X 1020 m-3 detik.
REAKTOR DEUTERIUM – TRITIUM (D-T REACTOR)
Produk reaksi dari bahan bakar deuterium-tritium terdiri atas sebuah inti helium (partikel alfa ) berenergi 3,52 MeV yang tetap tinggal di dalam plasma dan memanaskan plasma, dan sebuah neutron berenergi 14,05 MeV yang lepas dari daerah plasma. Reaksi fusi D- T akan mampu swa-lanjut, karena plasma akan ‘terbakar’ ketika partikel alfa (yang membawa sekitar 20% dari total energi yang dihasilkan per reaksi) berada cukup lama di dalam plasma dan memanaskannya untuk mempertahankan suhu plasma yang diisyaratkan. Energi sebanyak 20% ini pada akhirnya berubah sebagai radiasi dan partikel energetik pada permukaan komponen plasma. Neutron-neutron membawa 80% energi lepasan sisanya melalui komponen-komponen ping-giran plasma ke dalam selimut di mana neutron tersebut diperlambat sehingga memanaskan selimut. Pen-dingin bersirkulasi di dalam selimut dan komponen-komponen pinggiran plasma memindahkan panas keluar reaktor untuk memproduksi uap dan membangkitkan listrik dengan cara konvensional (Gambar 3).
Selimut juga melaksanakan fungsi penting yang lain yaitu memproduksi atau membiakkan bahan bakar tritium yang diperlukan reaktor bila jatah tritium untuk Start-up awal telah digunakan. Fungsi ini dilakukan oleh litium yang terdapat di dalam selimut dan yang ditransformasikan menjadi tritium ( dan helium) melalui temnakan neutron. Jadi dapat dikatakan bahwa, bahan bakar utama reaktor fusi D-T adalah Deuterium dan Litium. Litium ini terdapat di alam dalam jumlah besar. Terdapat dua cara untuk mencapai reaksi fusi termonuklir, yang keduanya berbeda secara mendasar, yaitu Fusi Kungkungan Magnetis (Magnetic Confinement Fusion, MCF), dan Fusi Kungkungan Kelembaman (Inertial Confinement Fusion, ICF).
FUSI KUNGKUNGAN MAGNETIS (MCF)
Kungkungan magnetis didasarkan pada prinsip bahwa keberadaan medan magnit dapat menimbulkan pengaruh yang lebih kuat terhadap gerakan tiap partikel plasma (inti dan elektron) daripada pengaruh yang ditimbulkan oleh tumbukan antara partikel, sehingga arus-arus listrik makroskopis dengan mudah dapat mengalir di dalam plasma. Medan magnit ini beraksi pada arus-arus listrik yang mengalir di dalam plasma melewati medan magnit. Sebagai hasilnya, terbentuklah konfigurasi kungkungan tertutup berbentuk toroidal, seperti bentuk kue donat. Di dalam konfigurasi ini, plasma bebas mengalir pada per-mukaan tertentu yang tertutup dan berbentuk sarang, tetapi plasma ini terhalangi selama alirannya melalui permukaan tersebut. Baik rapat medan magnit maupun rapat arus plasma terletak pada permukaan ini. Tekanan plasma pada permukaan ini tetap sehingga disebut permukaan isobaris atau perm ukaan magnetis.
Suhu penyalaan ditentukan, agar secara magnetis dapat mengungkung, plasma yang bereaksi harus bertekanan cukup rendah (jauh lebih rendah dibanding tekanan medan magnit yang kekuatannya pada struktur pendukung konduktor tidak boleh melebihi 16 T, untuk alasan teknis), dan rapat plasma juga harus rendah yaitu kurang dari10-7 rapat pada kondisi padat. Ini berarti t harus besar (berbanding terbalik dengan n), beberapa detik untuk penyalaan (untuk gerakan partikel tunggal di dalam medan magnit yang mengungkung, skala waktu 1 detik adalah sangat panjang). Ini berarti diperlukan volume plasma toroidal yang besar, sekitar 1000 m3.
Cara Fusi Kungkungan Magnetis ini digunakan dalam konsep reaktor tokamak (Tokamak Fusion Test Reactor, TFTR) yang dikembangkan di Amerika Serikat (Gambar 4) serta konsep reaktor JET (Joint European Torus) yang dikembangkan di Eropa (Gambar 5).
FUSI KUNGKUNGAN. KELEMBAMAN (ICF)
Pada ICF, energi fusi dibangkitkan melalui proses kompresi bahan bakar fusi bentuk padat yang berupa pellet sampai mencapai kerapatan yang sangat tinggi, kemudian dipanaskan secara lokal sampai suhu yang diperlukan untuk penyalaan. Dalam hal ini tingkat fusi sebanding dengan n2, dan energi fusi tercipta sebelum pellet mengembangkan dirinya. Tentu saja, pada situasi semacam ini, waktu kungkungan diperlukan untuk memenuhi kriteria nt yang disebutkan di atas agar sama kecilnya dengan (bahkan lebih kecil dari) waktu yang diperlukan oleh kelembaman pellet untuk menyatukan pellet-pellet secara bersamaan (kungkungan kelembaman).
Sebuah berkas sinar cahaya berenergi tinggi (photon-photon yang dibangkitkan dengan laser) atau berkas sinar partikel berenergi tinggi (ion-ion yang dibangkitkan oleh pemercepat partikel) digunakan untuk memanaskan secara cepat permukaan pellet yang bulat, sehingga membentuk lapisan penutup plasma yang tipis. Melalui reaksi yang mekanismenya seperti roket dalam bentuk penguapan material permukaan, bahan bakar fusi mengkerut dan dikompresikan hingga mencapai kerapatan yang sangat tinggi serta dipanaskan secara adiabatis. Hanya bagian inti saja yang perlu dilakukan penyalaan. Kemudian, pembakaran termonuklir menyebar dengan sendirinya melalui pecahan-pecahan bahan bakar fusi dalam jumlah yang cukup untuk menghasilkan energi input dalam jumlah yang berlipat-sebelum pellet mendingin. Jumlah-bahan bakar harus sangat sedikit untuk mempertahankan hasil-hasil yang eksplosif dalam batas-batas yang dapat diterima secara teknis (jumlah ini lebih sedikit dari pada bahan bakar yang diperlukan pada Fusi Kungkungan Magnetis).
Laser ataupun sinar partikel berenergi tinggi digunakan sebagai pengarah, yaitu untuk mengarahkan pellet sebagai target dan untuk memulaiproses fusi. Masalah teknis utama adalah demonstrasi penguatan G (G adalah perbandingan antara energi produk fusi terhadap energi pengarah/ laser yang diarahkan ke pellet) yang lebih besar dari 50, yaitu antara 80-100. Untuk mendapatkan penguatan yang tinggi, maka efisiensi pengarah, E (yang merupakan perbandingan antara energi yang diprocluksi pengarah den-gan energi listrik input yang diperlukan pengarah) harus cukup besar untuk mendapat-kan efisiensi penguatan (EG) sekitar 10 atau lebih yang diperlukan untuk pembangkitan energi.
Harga EG mempertahankan fraksi energi pembangkit yang bersirkulasi, pada tingkat yang dapat diterima. Karena G tergantung pada disain pellet dan energi pengarah, maka masalah utama dalam Fusi Kungkungan Kelembaman adalah disain dan konstruksi pellet serta efisensi pengarah.
Saat ini sedang diteliti 2 macam cara untuk meradiasi secara uniform terhadap pellet-pellet bahan bakar fusi bentuk bulatan. Pertama, cara pengarahan langsung,dimana sejumlah sinar photon atau ion dikonvergensikan (disatukan) pada target (pellet) untuk menghasilkan iluminasi (pencahayaan) yang sangat simetris, sedangkan bentuk pulsa sinar-sinar dioptimasikan untuk kompresi dan penyalaan yang efisien. Kedua, cara pengarahan tak langsung, di mana baik radiasi laser maupun sinar ion dikonversikan terlebih dahulu (dengan efisiensi yang baik) menjadi sinar-X yang secara isotropis mengisi rongga metalik. Pellet bahan bakar diletakkan di dalam rongga tersebut, kem udian secara simetris dikompresikan dan dinyalakan.
KETERSEDIAAN BAHAN BAKAR DAN SUMBER DAYA
Bahan bakar utama reaktor fusi Deuterium-Tritium (reaktor D-T), yaitu deuterium dan litium, tersedia sangat banyak di bumi, sehingga dapat dijamin bahwa fusi D-T merupakan sumber energi dunia masa depan yang tidak akan habis. Tentu saja, deuterium terdapat di semua jenis air (dengan kadar 1 atom deuterium setiap 6700 atom hidrogen) dan litium tersebar secara luas sepanjang lapisan kulit bumi pada kadar rata-rata yang agak rendah (30 bagian per sejuta berat). Kadar litiumdi lautan sekitar 0,2 bagian per sejuta (ppm).
Reaksi fusi hanya menggunakan bahan bakar dalam jumlah yang sangat kecil, yaitu antara 0,5-5 ton per GWe (1 milyar watt listrik) per tahun, tergantung pada efisiensi penggunaan litium alam. Jumlah sumber daya litium yang diperkirakan tersedia di daratan saja sudah cukup untuk memasok kebutuhan reaktor-reaktor fusi D-T selama beberapa ratus tahun. Gangguan lingkungan yang diakibat-kan oleh pengambilan (ekstraksi) litium dari air laut dan pengambilan deuterium dari air adalah sangat kecil. Persediaan material-material khusus untuk reaktor fusi tidak menimbulkan kesulitan dan tidak berdampak terhadap lingkungan.
ASPEK LINGKUNGAN DAN KESELAMATAN
Untuk menggambarkan kualitas lingkungan dan potensi ekonomi reaksi fusi, disini disinggung tentang sistem pembangkit energi fusi Tokamak yang berdaya 1,2 GWe. Dan agar lebih lengkap ditambahkan pula pertimbangan-pertimbangan khusus tentang Fusi Kungkungan Magnetis (MCF).
Sifat keselamatan utama reaktor fusi terletak pada daerah reaksinya yang hanya mengandung sejumlah kecil bahan bakar (sehubungan dengan beberapa puluh detik pembakaran termonuklir); bahan bakar diumpankan ke dalam reaktor.Tingkat reaksinya bersifat swa-batas.
Toksisitas kandungan radioaktif reaktor fusi (dari segi potensi penyebab kerusakan biologis pada manusia melalui penghisapan dan melalui makanan) bila semuanya terisap,ternyata jauh lebih kecil dibanding pada reaktor PWR dan berkurang dalam jumlah besar setelah beberapa tahun. Lagi pula, terdapat potensi pengurangan lebih lanjut terhadap kandungan ini bila digunakan unsur-unsur pilihan untuk seluruh bagian pembangkit yang mengalami paparan neutron dan bila digunakan material-material yang dibersihkan secara hati-hati. Akhimya, potensi limbah reaktor fusi jauh lebih kecil bahayanya dalam menimbulkan kontaminasi air tanah, bila dibanding dengan limbah reaktor fisi. Potensi tersebut masih di bawah nilai yang ditentukan oleh International Committeefor Radiological Protection, ICRP) yaitu 1 mSv per tahun.
Beberapa masalah yang berkaitan dengan isu lingkungan, kesehatan dan keselamtan tenaga nuklir dapat banyak dikurangi dalam konsep reaktor ICF (bahkan pada reaktor fusi D-T). Pengarah ICF, yang merupakan bagian-pembangkit berteknologi tinggi dapat ditempatkan terpisah clari ruangan reaktor fusi. Hal ini mengurangi kebutuhan perisai dansangat menyederhanakan perawatan. Juga, ruangan reaktor lCF hanya membutuhkan daerah yang sangat vakum dan mengandung litium untuk menyerap neutron dan membiakan tritium, yang dapat ditempatkan di luar dinding pertama. Bila kelelahan akibat goncangan bukan merupakan isu utama, dinding pertama akan dapat digunakan sampai akhir umur reaktor.
Keselamatan juga ditingkatkan oleh kenyataan bahwa proses fusi tidak berlanjut setelah pengarandimatikan dan produk-produk radioaktifnya berumur pendek.
ASPEK EKONOMI
Ternyata sulit untik mem-perkirakan biaya sistem dengan tepat yang dapat berlaku umum selama beberapa dekade. Jelas, bahwa biaya listrik yang dibangkitkan melalui reak-tor fusi akan didominasi oleh biaya modal pembangkit. Tentu saja, biaya ekstraksi deuterium serta biaya pemakaian ulang tritium hanya menyumbang sebagian kecil saja dari biaya listrik. Yang lebih kecil berperan adalah kebutuhan untuk mengganti dinding pertama dan selimut pada interval yang teratur, yang menyumbang biaya operasi dalam jumlah besar. Telah diramalkan bahwa bila peralatan reaktor fusi diharuskan kompetitif ter-hadap PWR, misalnya biaya per KwH dari kedua sistem tersebut sama, biaya modal pembangkit fusi yang dipesan berikutnya dapat menjadi pangkat tiga dari biaya listrik unit keseluruhan (dengan anggapan bahwa dalam kenyataannya, biaya listrik kurang lebih sama).
Studi saat ini menunjukkan bahwa tujuan meng-kompetitif-kan reaktor fusi dapat dicapai melalui kematangan teknologi. Dalam hal reaktor ICF, biaya fabrikasi pellet harus diperhitungkan dan tidak boleh diabaikan dengan disain yang lebih canggih.
—————————————————
Sedang dirancang Fusi Hidrogen-Deuterium
GARA-GARA anggaran biaya penelitian pembuatan superconducting-supercollider di Amerika Se-rikat dipotong, banyak proyek penelitian yang menjadi korban. Salah satu korban yang terbesar adalah proyek yang disebut “Burning Plasma Experiment” (BPX) yang menelan dana 1,4 milyar dollar AS. Proyek ini sebenarnya akan menjadi pusat riset fusi Amerika dimasa mendatang.
Dampak pemotongan anggaran ini cukup merepotkan para peneliti fusi di AS. Selain proyek BPX, maka keberadaan pemercepat partikel di Fermilab dan di Stanford Linear Accelerator menjadi tak menentu. Oleh karena itu, para peneliti fusi dengan tergesa-gesa merancang percobaan yang lebih sederhana guna mempelajari keadaan dasar fisik plasma, sehingga dapat memperbaiki disain tokamak.
Rancangan percobaan tersebut diperkirakan menelan dana 400 juta dollar AS, menggunakan bahan bakar hidrogen-deuterium. Jadi bukan bahan bakar deuterium-tritium. Hal ini mengingat kontrol terhadap tritium yang bersifat radioaktif mebutuhkan dana yang lebih banyak, yang menyebabkan proyek BPX tersebut ditunda.
Penundaan BPX berarti menunda pula partisipasi AS dalam program ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) Eropa.
Tanpa BPX, disain ITER menjadi lebih sederhana karena banyak pertanyaan mendasar dibidang rekayasa yang tak bisa terjawab sampai reaktor itu berdiri. Memang, untuk bisa menjawab pertanyaan, diperlukan biaya yang sangat besar! MGS
Oleh: lr. PRIYANTO, Alumnus Teknik Nuklir UGM, Pengamat Masalah Industri dan Teknologi Energi.
Sumber: Majalah AKU TAHU/ DESEMBER 1991
