Oleh: R. Andika Putra Dwijayanto, S.T. (nuclear engineer)
Kemarin siang, saya menghadiri rapat pembahasan kerja dengan tenaga ahli di kantor. Sembari membahas soal rencana kerja, beliau bercerita soal pengalamannya ketika menempuh program doktor di Amerika Serikat, lalu disambungkan dengan hal-hal fundamental terkait rekayasa sains nuklir. Satu hal yang paling menarik adalah terkait dinamika reaktor nuklir.
Hal yang disorot dalam topik itu adalah terkait kekritisan reaktor, yakni faktor beta (β). Dalam dinamika reaktor nuklir, faktor β adalah fraksi netron kasip (delayed neutron fraction). Apa itu netron kasip? Maksudnya adalah netron yang munculnya "tertunda" (delayed), alias tidak serempak dengan netron hasil belah.
Dalam fisika reaktor nuklir, dikenal dua jenis netron, yakni netron serentak dan netron kasip. Netron serentak (prompt neutron) adalah netron yang dihasilkan langsung dari reaksi pembelahan inti atom. Netron yang dihasilkan dalam waktu kurang dari 1x10-14 detik disebut netron serentak. Sementara, netron kasip adalah netron yang baru dihasilkan belakangan, dari hasil peluruhan beta atom hasil belah. Orde waktu kelahiran netron kasip adalah antara orde milidetik hingga sekitar 55 detik setelah reaksi pembelahan terjadi.
Fraksi netron kasip di reaktor nuklir besarannya kecil, dan tergantung salah satunya pada jenis bahan bakar yang digunakan. Untuk uranium-235, fraksi netron kasipnya sebesar 0,0065 atau 0,65%. Kecil sekali. Uranium-233 dan plutonium-239 malah lebih kecil lagi. Namun, walau kecil, ternyata netron kasip ini sangat krusial eksistensinya.
Tenaga ahli tersebut bercerita bahwa profesornya di Amerika Serikat mengatakan yang kira-kira maknanya, “Thank God He gave us delayed neutron”. Kenapa sang profesor sampai bilang begitu? Karena tanpa netron kasip, reaktor nuklir bisa dikatakan tidak akan pernah ada.
Kenapa?
Kalau yang ada hanya netron serentak, maka semua reaktor nuklir di dunia ini akan berubah menjadi bom nuklir. Ketika nilai kritikalitas reaktor nuklir mencapai 1, maka kenaikan daya reaktor akan terjadi secara eksponensial dengan sangat cepat. Tiap reaksi pembelahan akan menghasilkan 2-3 netron baru yang akan memicu reaksi pembelahan berikutnya. Istilahnya adalah ekskursi nuklir.
Kondisi seperti ini disebut prompt critical. Pada kondisi ini, daya reaktor tidak bisa dikendalikan. Batang kendali tidak akan cukup kuat untuk mengendalikan laju kenaikan daya reaktor. Kalau sudah begini, jelas reaktor nuklir tidak bisa diciptakan. Karena pembeda antara reaktor nuklir dan senjata nuklir adalah reaksi pembelahan atom pada reaktor nuklir itu terkendali.
Netron kasip adalah kunci operabilitas reaktor. Adanya netron kasip membuat kenaikan daya reaktor dapat dikendalikan menggunakan batang kendali, selama insersi reaktivitas tidak melebihi fraksi netron kasip. Reaktor nuklir dapat dioperasikan dalam kondisi prompt subcritical. Dalam kondisi ini, netron serentak saja tidak akan mampu menjaga reaksi pembelahan inti yang berkelanjutan, karena kondisinya subkritis. Keberadaan netron kasip-lah yang membuat reaksi pembelahan inti berkelanjutan dapat membuat keadaan reaktor menjadi kritis. Seluruh reaktor nuklir di dunia ini beroperasi dalam kondisi prompt subcritical.
Melihat fakta ini, maka wajar jika sang profesor nuklir bersyukur atas eksistensi netron kasip. Dengannya, reaktor nuklir dapat diciptakan dan menyumbang bauran energi bersih terbesar kedua di dunia setelah energi hidro.
Memahami hal ini, saya jadi terpikir, “Maha Besar Allah yang telah menciptakan netron kasip dalam rantai reaksi pembelahan inti nuklir”.
Biarpun fraksi netron kasip sangat kecil, kurang dari 1% populasi netron secara keseluruhan, tetapi yang sangat kecil ini menjadi penentu eksistensi reaktor nuklir. Tanpa netron kasip, barangkali nuklir hanya dikenal sebagai bahan baku senjata pemusnah massal saja, bukan sebagai solusi bagi energi bersih, murah, selamat, reliabel dan berkelanjutan. Energi nuklir inilah yang kemudian bisa menjadi solusi terbaik bagi masalah energi dunia, termasuk dalam penanggulangan perubahan iklim.
Bagi kaum yang berpikir, observasi terhadap fenomena-fenomena fisis seperti ini seharusnya membuat mereka mengakui bahwa dunia ini tercipta dengan sebuah keteraturan yang luar biasa. Keteraturan yang tidak mungkin terjadi dengan sendirinya, tanpa ada sebuah kekuatan yang Mengatur segala sesuatunya. Adalah sebuah absurditas yang luar biasa jika menganggap keteraturan pada tingkat subatomik berupa eksistensi netron kasip adalah muncul dengan sendirinya, tanpa adanya campur tangan sebuah kekuatan pengatur, yakni Sang Pencipta. Dialah Allah SWT.
Maha Benar Allah dengan firmanNya,
“…dan Dia menciptakan segala sesuatu, lalu menetapkan ukuran-ukurannya dengan tepat.” (QS Al Furqan: 2)
“Sungguh, Kami menciptakan segala sesuatu menurut ukuran.” (QS Al Qamar: 49)
Tanda-tanda kemahabesaran Allah sesungguhnya ada di mana-mana, bahkan dalam dinamika reaktor nuklir sekalipun. Pertanyaannya, apakah kita termasuk orang yang berpikir, sehingga mampu mengenali tanda-tanda kebesaran Allah itu?
“Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, dan pergantian malam dan siang terdapat tanda-tanda (kebesaran Allah) bagi orang yang berakal.” (QS Ali Imran: 190)
0 komentar:
Posting Komentar