Reaktor Nuklir Tertua Di Dunia

Reaktor Nuklir Tertua Di Dunia

Reaktor Nuklir Tertua Di Dunia


Apakah Anda tahu reaktor nuklir yang pertama kali beroperasi?

Mungkin ada yang akan menjawab: SHIPPINGPORT. Bukan, Shippingport adalah PLTN pertama di Amerika Serikat untuk keperluan damai (bukan militer) yang beroperasi pertama kali tanggal 2 Desember 1957 sampai dengan Oktober 1982 dengan daya 60 MWe. Reaktor ini termasuk dalam jenis reaktor pembiak termal yang mampu mengubah Th-232 menjadi U-233.

Mungkin ada lagi yang akan menjawab: CALDER HALL. Bukan, Calder Hall adalah PLTN pertama di Inggris yang membangkitkan listrik secara komersial di tahun 1956, tepatnya tanggal 27 Agustus dan tujuannya adalah semi militer. Terdapat empat buah reaktor Magnox di Calder Hall dengan daya masing-masing sebesar 60 MWe. Magnox merupakan reaktor berbahan bakar uranium alam, dengan moderator grafit dan pendingin gas karbon dioksida.

Atau mungkin: OBNINSK ? Lagi-lagi bukan. Obninsk adalah PLTN pertama di dunia yang ada di Rusia dan beroperasi mulai 26 Juni 1954, sifatnya masih semi eksperimen dengan daya yang rendah yaitu 5 MWe. Mirip dengan tipe Magnox di Inggris, reaktor di Obninsk juga menggunakan moderator grafit, namun menggunakan bahan bakar uranium diperkaya dan pendingin air. Reaktor Obninsk merupakan nenek moyang dari reaktor Chernobyl.

Chicago Pile-1 (CP-1), ini merupakan reaktor nuklir pertama buatan manusia di mana reaksi fisi berantai pertama kali berlangsung pada tanggal 2 Desember 1942. Reaktor yang dibangun di stadiun sepak bola milik Universitas Chicago ini dirancang dan dibangun dengan pengawasan oleh Enrico Fermi (fisikawan penerima hadiah Nobel) yang bekerjasama dengan Leo Szilard (penemu reaksi fisi berantai). CP-1 menggunakan bahan bakar uranium dan moderator grafit.

Akan tetapi bukan CP-1 yang saya maksudkan. Jadi masih ada reaktor nuklir SEBELUM reaktor nuklir pertama???

Pada tanggal 7 April 1972 terdeteksi adanya perbedaan kandungan uranium-235 yang berasal dari tambang di Oklo, Gabon (Afrika). Secara alami, kandungan uranium-235 adalah sebesar 0,720%, namun sampel dari Oklo menunjukkan kandungan sebanyak 0,717%. Meskipun selisih ini kelihatannya sedikit, yaitu 0,003%, namun perbedaan ini sebenarnya cukup signifikan. Oleh karena itu Commissariat à l’énergie atomique (CEA) di Perancis melakukan penyelidikan untuk memastikan bahwa perbedaan tersebut tidak ada kaitannya dengan usaha untuk membuat senjata nuklir. Ternyata, selain sampel awal yang diperoleh tersebut, sampel-sampel yang lain juga menunjukkan hal yang sama, bahkan ada sampel yang mempunyai kandungan uranium-235 sebesar 0,404% dan disertai dengan anomali kandungan isotop-isotop Nd-142 (neodymium) dan Ru-99 (ruthenium). “Hilangnya” uranium-235 sebanyak ini serta keberadaan Nd-142 dan Ru-99 bisa terjadi pada reaktor nuklir, dan pada tanggal 25 September 1972 CEA mengumumkan penemuannya bahwa sekitar 1,7 milyar tahun yang lalu telah terjadi reaksi nuklir berantai secara alami di bumi [1].

Kandungan uranium-235 di Oklo 1,7 milyar tahun yang lalu diperkirakan sekitar 3%, sama seperti kandungan uranium-235 untuk bahan bakar reaktor nuklir saat ini. Air tanah yang berada di sekitar lokasi tersebut meresap melalui pori-pori tanah kemudian bertindak sebagai moderator yang memperlambat neutron sehingga menimbulkan terjadinya reaksi fisi. Ketika reaksi fisi terjadi akan dihasilkan energi yang kemudian memanaskan air tanah sehingga mendidih. Uap air ini mengakibatkan proses moderasi neutron menjadi kurang efektif sehingga reaksi fisi berhenti. Dalam ilmu fisika reaktor nuklir, proses ini dikenal dengan istilah umpan balik reaktivitas negatif (proses ini pula yang membedakan antara reaktor nuklir dengan senjata nuklir. Kita akan membahas lebih lanjut di tulisan yang lain.) Karena tidak ada sumber panas, air dapat mengalami kondensasi dan kembali bertindak sebagai moderator dan memicu terjadinya fisi lagi. Demikian seterusnya, proses fisi, padam, fisi, padam, berlangsung berulang-ulang.

Ketika terjadi reaksi fisi akan dihasilkan banyak produk fisi, di antaranya adalah isotop-isotop xenon. Isotop-isotop ini sampai saat ini masih tertahan utuh di lokasi. Berdasarkan kandungan dari isotop-isotop xenon yang ada, dapat diperkirakan berapa lama reaksi berantai ini berlangsung. Menurut Meshik [2], reaksi fisi berantai di Oklo berlangsung secara periodik, yaitu 30 menit beroperasi kemudian diikuti dengan 2,5 jam berhenti. Daya yang dihasilkan adalah sebesar 100 kW (sama dengan daya yang dihasilkan oleh Reaktor Kartini di Yogyakarta). Neutron fluks yang dihasilkan minimal sebesar 10⁹ neutron/cm²/detik dengan total energi yang dihasilkan sebesar 15 GW-tahun. Dengan cara operasi periodik ini, reaksi fisi berantai yang terjadi berlangsung selama 150.000 tahun. Selama periode tersebut diperkirakan 5 – 6 ton uranium-235 dikonsumi dan menghasilkan produk fisi yang hampir sama banyaknya [3].

Dari informasi ini apa yang bisa kita ambil sarinya?

1.    Banyak orang menganggap bahwa reaksi nuklir yang bersifat alami adalah reaksi fusi atau penggabungan inti seperti yang terjadi di matahari. Sementara itu reaksi fisi dianggap sebagai reaksi buatan manusia yang menghasilkan limbah nuklir. Akan tetapi reaktor nuklir Oklo telah menunjukkan bahwa reaksi fisi merupakan reaksi alami, reaksi yang fundamental, bukan ciptaan manusia. Manusia hanya menemukannya kembali pada abad ke-20.

2.    Reaktor Oklo juga telah menunjukkan bahwa reaksi fisi dapat berlangsung secara terkendali meskipun di situ tidak terdapat batang kendali yang berfungsi untuk menyerap neutron. Reaksi fisi dapat berlangsung secara terus-menerus namun periodik dikarenakan adanya umpan balik reaktivitas yang negatif disertai dengan keberadaan isotop-isotop racun neutron seperti xenon-131. Dengan demikian reaksi berantai tidak menyebabkan terjadinya ledakan sebagaimana yang diinginkan pada senjata nuklir.

3.    Salah satu keberatan akan keberadaan reaktor fisi nuklir adalah adanya limbah sebagai produk yang dihasilkan dari reaksi fisi dan kekawatiran tentang efektivitas metode penanganan dan penyimpanannya. Namun demikian, reaktor Oklo telah menunjukkan bahwa mayoritas produk fisi yang dihasilkan tetap berada di tempat selama 2 milyar tahun, meskipun lokasi reaktor tersebut di struktur batu pasir yang berpori-pori dan retak-retak.

4.    Meskipun sampai saat ini hanya Oklo yang mengalami reaksi fisi alami, akan tetapi tidak menutup kemungkinan bahwa reaksi fisi alami yang lain juga terjadi di tempat lain. Kurangnya data eksplorasi geologis merupakan penyebab utamanya minimnya informasi tersebut.

Ternyata Tuhan telah sejak lama memberi contoh bagaimana mengoperasikan reaktor nuklir dan menangani limbahnya. Tinggal bagaimana kita mau belajar untuk memanfaatkannya demi kesejahteraan umat manusia.

Referensi:

[1] Neuilly, M., J. Bussac, C. Jacques, G. Nief, G. Vendryes, and J. Yvon, Sur l’existence dans un passe recule d’une reaction en chaine naturelle de fissions, dans le gisement d’uranium, C. R. Acad. Sci., 275D, 1847, 1972.

[2] Meshik, A.P., Hohenberg, C.M., Pravdivtseva, O.V., Record of Cycling Operation of the Natural Nuclear Reactor in the Oklo/Okelobondo Area in Gabon, Physical Review Letters, vol. 93, Issue 18, 2004.

[3] De Laeter, J. R.; Rosman, K. J. R.; Smith, C. L., The Oklo Natural Reactor: Cumulative Fission Yields and Retentivity of the Symmetric Mass Region Fission Products, Earth and Planetary Science Letters, vol. 50, pp. 238–246, 1980.

Buka juga :

• Reaksi Fisi
• Pembagkit Listrik Tenaga Nuklir
• Senjata Nuklir
• Aplikasi Elektron
• Pengertian NAPZA dan Dampaknya, serta Jenis dan Contohnya