Mengenal Inovasi Bahan Bakar Nuklir

Teknik Difraksi Neutron dalam Analisis Fasa dan Sifat Kekerasan Paduan ZrNbMoGe 

untuk Kelongsong Bahan Bakar Nuklir

Oleh:  Dr. Parikin, Dr. B. Bandriyana dan Dr. A. H. Ismoyo
(BATAN)

Bahan bakar nuklir adalah semua jenis material yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi nuklir, demikian bila dianalogikan dengan bahan bakar kimia yang dibakar untuk menghasilkan energi. 

Hingga saat ini, bahan bakar nuklir yang umum dipakai adalah unsur berat fissi yang dapat menghasilkan reaksi nuklir berantai di dalam reaktor nuklir;Bahan bakar nuklir dapat juga berarti material atau objek fisik (sebagai contoh bundel bahan bakar yang terdiri dari batang bahan bakar yang disusun oleh material bahan bakar, bisa juga dicampur dengan material struktural, material moderator atau material pemantul (reflector) neturon. 

Bahan bakar nuklir fissil yang seirng digunakan adalah ²³⁵U dan²³⁹Pu, dan kegiatan yang berkaitan dengan penambangan, pemurnian, penggunaan dan pembuangan dari material-material ini termasuk dalam siklus bahan bakar nuklir. Siklus bahan bakar nuklir penting adanya karena terkait dengan PLTN dan senjata nuklir.

Proses dan Siklus Bahan Bakar Nuklir

The most common fissile nuclear fuels are uranium-235 (²³⁵U) and plutonium-239 (²³⁹Pu). The actions of mining, refining, purifying, using, and ultimately disposing of nuclear fuel together make up the nuclear fuel cycle.

Not all types of nuclear fuels create power from nuclear fission. Plutonium-238 and some other elements are used to produce small amounts of nuclear power by radioactive decay in radioisotope thermoelectric generators and other types of atomic batteries. Also, light nuclides such as tritium (³H) can be used as fuel for nuclear fusion.

Nuclear fuel has the highest energy density of all practical fuel sources.

According to the International Nuclear Safety Center the thermal conductivity of uranium dioxide can be predicted under different conditions by a series of equations.

The bulk density of the fuel can be related to the thermal conductivity

Where ρ is the bulk density of the fuel and ρ_td is the theoretical density of the uranium dioxide.

Then the thermal conductivity of the porous phase (K_f) is related to the conductivity of the perfect phase (K_o, no porosity) by the following equation. Note that s is a term for the shape factor of the holes.

K_f = K_o(1 − p/1 + (s − 1)p)

Rather than measuring the thermal conductivity using the traditional methods in physics such as Lees' disk, the Forbes' method or Searle's bar it is common to use a laser flash method where a small disc of fuel is placed in a furnace. 

After being heated to the required temperature one side of the disc is illuminated with a laser pulse, the time required for the heat wave to flow through the disc, the density of the disc, and the thickness of the disk can then be used to calculate and determine the thermal conductivity.

λ = ρC_pα

• λ thermal conductivity
• ρ density
• C_p heat capacity
• α thermal diffusivity

If t_1/2 is defined as the time required for the non illuminated surface to experience half its final temperature rise then.

α = 0.1388 L²/t_1/2

• L is the thickness of the disc

Semoga Bermanfaat

Photo oleh: A.N. at Nuclear Energy Conference 

Sumber:

http://www.batan.go.id/  (BATAN)

http://www.iaea.org/ (International Atomic Energy Agency)

http://nuclearscienceandtechnology.blogspot.com/  (Sekolah Sains dan Teknologi Nuklir)

http://masyarakatipteksindonesia.blogspot.com/2010/02/nuklir-indonesia_8979.html (Masyarakat Nuklir Indonesia)

http://www.sttn-batan.ac.id/ (Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir BATAN)

http://ocw.mit.edu/courses/nuclear-engineering/ (Nuclear Engineering OpenCourseWare from MIT)

http://fisika.upi.edu/ (Jurusan Pendidikan Fisika, FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia)

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fuel

Pembangkit Listrik Tenaga Fusi Nuklir

Para Ilmuwan Indonesia Pasti Bisa Membangun Reaktor Fusi untuk Penelitian di masa Depan

Cieeeee Ehem Meng-Gaya di Depan Papan Tulis Nich @_@

Intro:

Fusion power is the power generated by nuclear fusion processes. In fusion reactions, two light atomic nuclei fuse together to form a heavier nucleus (in contrast with fission power). In doing so they release a comparatively large amount of energy arising from the binding energy due to the strong nuclear force which is manifested as an increase in temperature of the reactants. Fusion power is a primary area of research in plasma physics.

Buku Putih Penelitian, Pengembangan Dan Penerapan Ilmu Pengetahuan Dan Teknologi Energi Baru Dan Terbarukan Untuk Mendukung Keamanan Ketersediaan Energi Tahun 2005 - 2025

Disusun oleh:
Prof. Ir. Kusmayanto Kadiman, M.Sc., Ph.D.
[Seorang Ilmuwan Fisika Nuklir, Mantan Rektor dan Menteri Negara Riset-Teknologi]

Unduk Buku Putih Energi dari BATAN

Naiknya harga minyak mentah boleh jadi membawa berkah besar bagi negara-negara pengekspor minyak seperti OPEC. Namun di lain pihak, terutama negara-negara industri maju, kenaikan harga minyak dapat membawa bencana besar bagi perekonomian mereka. 

Sumber bahan bakar alternatif yang handal selain bahan bakar fosil ini memang merupakan impian bagi mereka. Tidak dapat dipungkiri bahwa bahan bakar minyak (BBM) merupakan sumber energi terbesar yang dimanfaatkan manusia, terutama untuk masalah transportasi. 

Namun, tidak dapat dipungkiri pula bahwa BBM akan segera habis jika pola kenaikan pemakaian BBM seperti saat ini tidak dapat diubah. Di sisi lain, dengan gaya hidup manusia sekarang pembakaran BBM telah meningkatkan kadar CO2 di atas permukaan bumi yang memicu efek rumah kaca berupa kenaikan temperatur dan cenderung untuk mendestabilisasi pola cuaca. 

Sumber energi batubara yang menjadi andalan banyak negara (karena cadangan cukup berlimpah) memiliki dampak lingkungan yang jauh lebih besar. Sementara itu, teknologi energi terbarukan yang ramah lingkungan seperti energi surya, air, angin, pasang surut, biomassa, dan geotermal sudah secara masif dikembangkan.

Namun kelemahan energi jenis ini adalah pada masalah efisiensi serta cadangan sumber yang bervariasi di atas permukaan bumi. 

Beberapa di antaranya seperti energi surya, air dan angin, sangat dipengaruhi oleh pola cuaca setempat.

Dengan teknologi yang ada saat ini, energi-energi tersebut dapat memenuhi kebutuhan negara-negara dengan populasi yang tersebar, namun sulit untuk menyediakan energi bagi populasi padat terkonsentrasi dengan kebutuhan energi per jiwa cukup tinggi seperti di negara-negara industri. 

Energi nuklir fisi (nuklir konvensional yang ada sekarang) dapat dianggap sebagai solusi intermediate karena cadangan bahan bakarnya cukup berlimpah. Namun, isu radiasi serta limbah nuklir yang menjadi sangat sensitif di masyarakat (serta sering dipolitisir) telah secara signifikan menekan perkembangan teknologi jenis ini. Apalagi jika dikaitkan dengan isu terorisme, tampaknya masa depan energi nuklir fisi sulit diramalkan menjadi baik. 

Para Ilmuwan Sedang Membangun Reaktor Fusi di ITER Prancis

Reaksi Fusi dan Keunggulannya

Reaksi fusi merupakan reaksi yang membuat matahari serta bintang-bintang di jagat raya ini bercahaya. Reaksi jenis ini hanya dapat berlangsung jika temperatur, tekanan dan kerapatan bahan bakar ekstrim tinggi. Di dalam inti matahari, misalnya, temperatur antara 15 - 20 juta derajat Celsius, tekanan gravitasi sekitar seperempat triliun atmosfir, serta kerapatan yang mencapai delapan kali kerapatan emas, telah menjamin berlangsungnya fusi inti-inti hidrogen menjadi inti helium secara kontinu selama milyaran tahun. 

Temperatur dan tekanan ekstrim tersebut diperlukan dalam reaksi fusi untuk mengatasi gaya tolak menolak Coulomb akibat muatan proton yang menjadi luar biasa besar untuk jangkauan reaksi nuklir. Pada bintang-bintang yang lebih besar, temperatur, tekanan dan kerapatan mereka dapat lebih besar dari angka-angka di atas. Tentu saja kondisi tersebut sulit dicapai di atas permukaan bumi, sehingga proses lain harus dicari. 

Nukleus-nukleus ringan yang memiliki energi ikat rendah cenderung untuk berfusi menjadi nukleus yang lebih berat karena energi ikatnya lebih tinggi. Tingginya energi ikat menggambarkan kestabilan nukleus. Sebaliknya, dengan alasan yang sama, nukleus berat (misalnya 239Pu) cenderung untuk berfisi (pecah) menjadi nukleus-nukleus yang lebih ringan. 

Salah satu reaksi fusi yang saat ini serius dipertimbangkan adalah penggabungan nukleus deuterium (D) dan tritium (T). Reaksi DT ini memiliki peluang lebih besar dibandingkan dengan reaksi DD atau Da (a adalah nukleus helium). Selain itu cadangan bahan bakar (D dan T) sangat berlimpah. 

Deuterium dapat diekstraksi dari air melalui metode elektrolisis. Setiap satu meter kubik air mengandung 30 gram deuterium, sehingga jika seluruh listrik di muka bumi ini dibangkitkan oleh reaktor fusi maka cadangan deuterium akan mencukupi kebutuhan lebih dari sejuta tahun. Tritium tidak tersedia secara alami, melainkan harus diproduksi (dibiakkan) dalam reaktor dengan lithium. 

Lithium adalah metal yang paling ringan yang cukup banyak ditemukan pada kulit bumi serta dalam konsentrasi rendah di lautan. Cadangan lithium yang telah diketahui hingga saat ini dapat mencukupi kebutuhan selama lebih dari 1000 tahun.

Arc Reactor the Fictional Power Source

[Reaktor Fusi Mini Buatan Tony Stark]

Lithium akan dibuat menjadi selimut (blanket) reaktor seperti diperlihatkan pada Gambar 1. Reaksi fusi DT akan menghasilkan  a  dan neutron n. Neutron ini akan bergerak keluar plasma (atom-atom helium dan tritium yang telah kehilangan elektron akibat temperatur sangat tinggi) dan diserap oleh selimut  lithium yang selanjutnya menghasilkan T dan a. Kedua jenis reaksi tersebut berlangsung bergantian menghasilkan energi yang dapat diserap oleh dinding reaktor,

D + T --> alpha + n + energi
n + Li --> alpha + T + energi

Keuntungan lain reaktor fusi adalah rendahnya problem sampah nuklir. Dari semua bahan bakar fusi hanya tritium  yang radioaktif dengan waktu paruh (half life) 12,5 tahun. Sampah radioaktif yang serius di sini hanyalah material dinding reaktor yang menjadi radioaktif karena dihujani oleh partikel neutron. Namun radioaktivitas yang ditimbulkan akan 'cepat sekali' stabil, dalam kasus terburuk kurang dari 100 tahun.

Bandingkan dengan sampah reaktor fisi konvensional yang tetap radioaktif setelah jutaan tahun. Dengan demikian mayoritas sampah fusi dapat dikubur tidak terlalu dalam dan dapat relatif dengan cepat dilupakan.

Selain itu reaksi fusi secara inheren sangat aman. Kegagalan dalam bentuk apapun akan cepat mengkontaminasi plasma dalam reaktor yang berakibat padamnya reaksi fusi. Tidak ada reaksi berantai di sini yang dapat tumbuh secara eksponensial akibat kegagalan pengendalian titik kritis seperti pada reaktor fisi.

Dari penjelasan tersebut tampak bahwa reaktor fusi merupakan pembangkit energi (listrik ataupun termal) impian. Tidak ada emisi CO atau CO2 dan dampak lingkungannya jauh di dalam batas toleransi. Meski demikian masih banyak problem yang harus dipecahkan ilmuwan sebelum reaktor fusi dapat beroperasi secara komersial.

Yang sangat penting saat ini adalah bagaimana melahirkan para Ilmuwan dan Engineer yang handal dalam bidang Energi Nuklir?

Sumber:

Prof. Dr. rer. nat. Terry Mart, M.Sc.

ITER

https://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_power

Kunjungi Juga:

National Fusion Laboratory [Sebuah Ide Pembuatan Reaktor Fusi Nuklir Riset di Indonesia]

To Be Continued

Apa itu Explosive Material?

"Nuclear energy is the scientific achievement of the Iranian nation." 

~Dr. Mahmoud Ahmadinejad, Sang Singa Padang Pasir~

"Getih nu ngocor kudu kabayar 

Hutang getih di bayar getih 

 Cunuk kana mangsana, ninggang kana waktuna 

Pikeun ngabales kanyeri, pikeun ngabayar kangewa 

Hutang uyah di bayar uyah 

Hutang Pati di bayar Pati"

Sebuah lirik hariring yang sangat keras, mengapa ada lirik begitu keras keluar dari budaya Sunda, padahal orang-orang Sunda terkenal akan budi-nya yang ramah tamah dan sangat cinta alam serta perdamaian?

Ternyata ada pergeseran budaya yang tengah terjadi pada budaya kita.

Budaya kekerasan dan permusuhan tengah merasuki masyarakat kita.

Anak-anak dan remaja telah digiring oleh sesuatu untuk membenci kalangan tertentu yang bisa menjadi permusuhan turun-temurun. 

Games, Permaianan anak-anak telah mengubah pola pikir mereka menjadi manusia-manusia yang menyukai peperangan dan pertumpahan darah.

Namun sejatinya masyarakat tanah air adalah bangsa yang cinta damai tapi juga adalah bangsa yang gagah dan tidak mau di jajah oleh bangsa-bangsa asing lagi.

Oleh karena itu setiap potensi ancaman harus di-respon secara cepat dan tepat serta bijaksana.

Akhir-akhir ini media massa dipenuhi dengan berita peledakan bom di mana-mana, mulai dari Suriah, Irak, Pakistan, Amerika bahkan sebagian wilayah Eropa, ada apa ini sebenarnya?

Kisah peledakan yang menghilangkan nyawa banyak orang di Indonesia tahun-tahun lalu jangan sampai terulang kembali. Sistem keamanan yang memungkinkan antisipasi akan datangnya serangan mendadak perlu diperkuat.

Di bahawh ini kami akan sajikan beberapa pengetahuan seputar bahan-bahan yang dapat menimbulkan ledakan dahsyat berbahaya.

Mengenal Bahan-Bahan Peledak

An explosive material, also called an explosive, is a reactive substance that contains a great amount of potential energy that can produce an explosion if released suddenly, usually accompanied by the production of light, heat, sound, and pressure. An explosive charge is a measured quantity of explosive material.

This potential energy stored in an explosive material may be:

• chemical energy, such as nitroglycerin or grain dust
• pressurized gas, such as a gas cylinder or aerosol can.
• nuclear energy, such as in the fissile isotopes uranium-235 and plutonium-239

Explosive materials may be categorized by the speed at which they expand. Materials that detonate (explode faster than the speed of sound) are said to be "high explosives" and materials that deflagrate are said to be "low explosives". Explosives may also be categorized by their sensitivity. Sensitive materials that can be initiated by a relatively small amount of heat or pressure are primary explosives and materials that are relatively insensitive are secondary or tertiary explosives.

A wide variety of chemicals can explode; a smaller number are manufactured in quantity as explosives. The remainder are too dangerous, sensitive, toxic, expensive, unstable, or decompose too quickly for common usage.

Applications:

Military

Main article: Explosive weapons

Civilian

Main article: Explosives engineering

Safety

Main article: Explosives safety

"Hidup ini saling berbagi & saling memberi. Tak perlu saling menyakiti. Menjadi mulia, jika saling bertenggang rasa."

~Jendral Purn. Dr. H. Susilo Bambang Yudhoyono, M.A.~

Substansi bahan peledak dapat dibedakan berdasarkan efek reaksi, kompisisi dan kegunaannya. Bahan peledak untuk kepentingan militer dibagi menjadi bahan peledak kekuatan tinggi (PKT, efek ledakannya ekstrim ) serta bahan peledak kekuatan rendah (PKR, terdiri dari materi yang mudah terurai). 

Sekalipun disebut PKR, namun dalam beberapa kondisi tertentu jenis bahan peledak ini dapat menimbulkan efek yang setara dengan PKT. Berdasarkan kompisisi bahan peledak dibedakan menjadi bahan peledak campuran (BPC) dan bahan peledak senyawa. 

Sementara itu berdasarkan kegunaannya, bahan peledak dibedakan sebagai : 

Pembakar dan Bahan Peledak Impuls:

Kategori ini menempatkan bahan peledak sebagai pencetus ledakan senjata, roket dan misil, serta torpedo. 

Hasilnya merupakan kebakaran dan masuk kedalam jenis BPR. 

Bahan Peledak Perusak:

Kategori ini menempatkan bahan peledak sebagai alat perusak. Dimanfaatkan sebagai bagian atau keseluruhan dari ranjau, bom, misil dan hulu ledak torpedo. 

Bahan Peledak Pemicu:

Untuk menghasilkan sebuah ledakan, dibutuhkan energi dalam bentuk tertentu. Bagian pembakar akan dipicu oleh pemantik api, hingga hasil bakaran akan membuat bahan peledak menghasilkan ledakan yang dahsyat. 

Alat yang digunakan untuk memantik api disebut "primer". 

Sementara alat yang memicu reaksi ledakan disebut sebagai "detonator" 

Bahan Peledak Pendukung:

Kategori ini memasukkan bahan peledak sebagai alat pembakar yang relatif tidak sensitif dan membutuhkan bantuan untuk menghasilkan reaksi ledakan. 

Bahan Peledak Pendukung beserta alat pembakarnya disebut sebagai pemicu ledakan dan terdiri dari materi penghasil api yang mampu menyelimuti bagian pembakar.

Istilah Booster diberikan kepada Bahan Peledak Pendukung yang digunakan bersama-sama dengan Bahan Peledak Perusak dan menghasilkan jenis bahan peledak yang sangat sensitif. 

Substansi Piroteknik:

Substansi Priteknik biasanya digunakan oleh kalangan militer sebagai alat untuk membantu penglihatan atau sebagai pemicu dari beberapa jenis senjata.

Komposisi yang ada termasuk kedalam PKR karena reaksi pembakaran yang dihasilkan cukup rendah. 

Karakteristik yang dimiliki adalah intensitas cahaya ( pencahayaan), masa pembakaran, warna dan efisiensi cahaya yang diproduksi. Untuk kepentingan militer biasanya ditambahkan bahan peledak dalam takaran tertentu yang disesuaikan dengan jenis bakaran yang diinginkan. 

Bahan kimia untuk kepentingan militer merupakan substansi yang mampu memberikan efek melumpuhkan atau menghalau musuh, reaksi asap, dan efek bakar, bahkan kombinasi dari kesemuanya.

Bahan kimia ini terdiri dari senyawa dan campuran selain substansi piroteknik dan digunakan sebagai pengisi perangkat artileri, mortar, ranjau, granat, roket dan bom.

Bahan kimia tersebut dibedakan berdasarkan tujuan taktis, efek psikologis dan tujuan penggunaan. 

Gas Militer:

Gas militer merupakan bahan kimia atau kombinasi bahan kimia yang mampu menghasilkan efek racun maupun gangguan psikologis. 

Dapat berbentuk padat, cair maupun gas, sebelum maupun setelah digunakan. 

Termasuk kedalam golongan reaksi panjang, apabila masih efektif setelah 10 menit digunakan, atau merupakan golongan reaksi pendek bila menjadi tidak efektif setelah berselang 10 menit dari penggunaannya. Gas militer kan dibedakan lagi berdasarkan reaksi racun serta gangguan yang dihasilkan. 

Selimut Asap:

Merupakan awan asap yang terdiri dari baik partikel padat maupun cair, bahkan keduanya yang memuai di udara. 

Pemantik: 

Sebuah pemantik dapat berbentuk padat, cair maupun gel semiplastik yang dapat menghasilkan api dan membakar bahan bakaran karena sifat dasarnya yang mudah terbakar, yang juga dimanfaatkan untuk melukai atau melumpuhkan musuh. 

Gas Militer Tersimulasi:

Bahan kimia dari gas militer tersimulasi merupakan bahan dasar sebenarnya nontoksik yang biasanya digunakan untuk latihan militer.

Memaknai Kehidupan Sang Lebah

Rasulullah Saw. bersabda, “Perumpamaan orang beriman itu bagaikan lebah. Ia makan yang bersih, mengeluarkan sesuatu yang bersih, hinggap di tempat yang bersih dan tidak merusak atau mematahkan (yang dihinggapinya).” (Ahmad, Al-Hakim, dan Al-Bazzar) Seorang mukmin adalah manusia yang memiliki sifat-sifat unggul.

Sifat-sifat itu membuatnya memiliki keistimewaan dibandingkan dengan manusia lain. Sehingga di mana pun dia berada, kemana pun dia pergi, apa yang dia lakukan, peran dan tugas apa pun yang dia emban akan selalu membawa manfaat dan maslahat bagi manusia lain.

Maka jadilah dia orang yang seperti dijelaskan Rasulullah saw., “Manusia paling baik adalah yang paling banyak memberikan manfaat bagi manusia lain.”

Tidak pernah melukai kecuali kalau diganggu

Lebah tidak pernah memulai menyerang. Ia akan menyerang hanya manakala merasa terganggu atau terancam. Dan untuk mempertahankan “kehormatan” umat lebah itu, mereka rela mati dengan melepas sengatnya di tubuh pihak yang diserang. 

Sikap seorang mukmin: Musuh tidak dicari. Tapi jika ada, tidak lari.

http://en.wikipedia.org/wiki/Explosive_material

Indonesia Bisa

Semoga Kemanan dan Perdamaian Milik Kita Semua.

Amin.