COPAS.ID – Fisi nuklir adalah proses pemecahan inti atom berat menjadi inti-inti yang lebih kecil disertai dengan pelepasan energi yang sangat besar. Penemuan fisi nuklir pada akhir tahun 1930-an menjadi tonggak penting dalam sejarah fisika modern dan membuka jalan bagi pemanfaatan energi nuklir dalam berbagai bidang, mulai dari pembangkitan listrik hingga pengembangan senjata.
Apa Itu Fisi Nuklir?
Fisi nuklir berasal dari kata “fission” dalam bahasa Inggris yang berarti “pembelahan”. Dalam konteks sains, istilah ini merujuk pada pembelahan inti atom berat, seperti uranium-235 (U-235) atau plutonium-239 (Pu-239), menjadi dua atau lebih inti yang lebih ringan. Proses ini biasanya disertai dengan pelepasan sejumlah neutron dan energi dalam jumlah besar.
Proses fisi biasanya dipicu oleh penembakan inti atom dengan neutron bebas. Saat neutron bertabrakan dengan inti atom, inti tersebut menjadi tidak stabil dan akhirnya terbelah menjadi dua inti baru serta melepaskan dua hingga tiga neutron tambahan. Neutron-neutron baru ini kemudian dapat menabrak inti-inti atom lainnya, menciptakan reaksi berantai.
Reaksi Berantai dalam Fisi
Reaksi berantai adalah salah satu karakteristik penting dari fisi nuklir. Dalam bahan fisil (bahan yang dapat mengalami fisi), seperti U-235, neutron yang dihasilkan dari satu reaksi fisi bisa menyebabkan reaksi fisi berikutnya. Jika jumlah neutron yang menyebabkan reaksi berikutnya lebih dari satu, maka reaksi ini akan berlangsung secara eksponensial.
Dalam konteks pembangkit listrik tenaga nuklir, reaksi berantai ini dikendalikan agar tetap stabil dan berkelanjutan. Namun dalam senjata nuklir, reaksi ini dibiarkan berlangsung dengan sangat cepat dan tidak terkendali, menghasilkan ledakan besar dalam hitungan mikrodetik.
Energi dari Fisi
Energi yang dilepaskan dalam satu reaksi fisi nuklir sangat besar jika dibandingkan dengan reaksi kimia biasa. Misalnya, satu reaksi fisi tunggal dari inti U-235 menghasilkan sekitar 200 juta elektronvolt (MeV), sedangkan reaksi kimia seperti pembakaran molekul metana hanya menghasilkan sekitar 10 eV per molekul.
Sebagian besar energi dalam fisi berasal dari gaya kuat yang mengikat proton dan neutron dalam inti atom. Ketika inti terbelah, sebagian dari massa inti diubah menjadi energi melalui persamaan terkenal Einstein:
E = mc²,
di mana E adalah energi, m adalah massa, dan c adalah kecepatan cahaya.
Aplikasi Fisi Nuklir
1. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
Fisi nuklir dimanfaatkan dalam reaktor nuklir untuk menghasilkan panas. Panas ini digunakan untuk menghasilkan uap yang menggerakkan turbin dan menghasilkan listrik. Negara-negara seperti Prancis, Rusia, dan Amerika Serikat memanfaatkan teknologi ini untuk memenuhi sebagian besar kebutuhan energi mereka.
2. Senjata Nuklir
Fisi juga digunakan dalam bom atom seperti yang dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki pada tahun 1945. Senjata ini memanfaatkan reaksi fisi yang tidak terkendali untuk menghasilkan ledakan dahsyat dalam waktu singkat.
3. Penelitian dan Medis
Reaktor nuklir juga digunakan untuk memproduksi isotop radioaktif yang digunakan dalam dunia medis, seperti dalam diagnosis dan terapi kanker. Selain itu, reaktor riset digunakan dalam studi ilmu material dan fisika partikel.
Isotop Fisil dalam Fisi
Tidak semua isotop dapat mengalami fisi dengan mudah. Hanya isotop tertentu yang bersifat fisil, seperti:
- Uranium-235: Isotop ini hanya sekitar 0,7% dari uranium alami dan banyak digunakan dalam reaktor nuklir.
- Plutonium-239: Dibuat dari uranium-238 dalam reaktor dan digunakan dalam beberapa jenis reaktor dan senjata nuklir.
- Uranium-233: Dihasilkan dari thorium dan sedang diteliti sebagai alternatif bahan bakar dalam reaktor generasi baru.
Keuntungan dan Tantangan
Keuntungan:
- Energi sangat tinggi dibandingkan bahan bakar fosil.
- Tidak menghasilkan emisi karbon secara langsung.
- Sumber energi yang dapat diandalkan.
Tantangan:
- Limbah radioaktif yang sulit dikelola.
- Risiko kecelakaan reaktor, seperti di Chernobyl atau Fukushima.
- Potensi penyalahgunaan untuk senjata nuklir.
Penutup
Fisi nuklir adalah fenomena ilmiah yang merevolusi pemahaman manusia tentang energi dan struktur materi. Meskipun membawa manfaat besar, teknologi ini juga membawa tanggung jawab besar dalam hal keamanan, pengelolaan limbah, dan pencegahan proliferasi senjata nuklir. Oleh karena itu, pemanfaatan energi nuklir harus dilakukan secara bijak, dengan pengawasan ketat dan penelitian berkelanjutan.
