energi nuklir

Kimia

2022

Kami menjelaskan apa itu energi nuklir dan bagaimana cara mendapatkannya. Juga, untuk apa, kelebihan, kekurangan dan beberapa contoh.

Energi atom aman, cukup efisien dan serbaguna.

Apa itu energi nuklir?

Energi nuklir atau energi atom adalah hasil reaksi yang terjadi di dalam inti atom atau di antara keduanya, yaitu energi yang dilepaskan dalam reaksi nuklir. Reaksi ini dapat terjadi secara spontan atau artifisial.

Reaksi nuklir adalah proses penggabungan atau fragmentasi inti atom atom kamu partikel sub atom. Inti atom dapat menggabungkan atau memecah, melepaskan atau menyerap sejumlah besar energi dalam prosesnya. Ketika inti pecah, prosesnya dikenal sebagai fisi nuklir, dan ketika mereka bergabung disebut fusi nuklir.

Fisi nuklir terjadi ketika inti atom yang berat terfragmentasi menjadi beberapa inti yang lebih kecil berat, mampu juga menghasilkan neutron, foton, dan fragmen inti bebas. Fusi nuklir terjadi ketika beberapa inti atom dengan muatan yang sama bergabung untuk membentuk inti baru yang lebih berat. Reaksi-reaksi ini terjadi di inti atom-atom dari isotop-isotop tertentu unsur kimia seperti uranium (U) atau hidrogen (H).

Jumlah besar energi yang terlibat dalam reaksi nuklir pada dasarnya disebabkan oleh fakta bahwa sebagian massa partikel yang bereaksi diubah menjadi energi secara langsung. Proses ini dikemukakan oleh fisikawan Jerman Albert Einstein dengan mengajukan persamaannya:

E = mc²

Di mana:

Seperti yang Anda lihat, persamaan yang diajukan oleh Einstein menghubungkan massa dan energi.

Energi yang dilepaskan dalam reaksi nuklir dapat digunakan untuk menghasilkan listrik di pembangkit listrik termonuklir, di kedokteran nuklir, di industri, di pertambangan, di arkeologi dan di banyak aplikasi lainnya.

Penggunaan utamanya adalah untuk menghasilkan tenaga listrik, di mana energi nuklir digunakan untuk memanaskan besar volume dari Air atau untuk menghasilkan gas, yang energi kalori kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin besar yang menghasilkan listrik.

Penggunaan energi nuklir yang terkendali digunakan untuk tujuan amal. Ini adalah sumber energi yang sangat penting tetapi juga, sayangnya, digunakan untuk tujuan militer untuk produksi senjata nuklir pemusnah massal.

Bagaimana energi nuklir diperoleh?

Reaksi nuklir menghasilkan atom yang sangat tidak stabil.

Energi nuklir diperoleh sebagai hasil dari reaksi nuklir dalam inti atom tertentu dari unsur-unsur kimia tertentu. Beberapa proses terpenting untuk memperoleh energi nuklir adalah fisi isotop uranium-235 (235U) dari unsur uranium (U) dan peleburan isotop deuterium-tritium (2H-3H) dari unsur hidrogen (H) , meskipun juga Energi nuklir dapat diperoleh dari reaksi nuklir dalam isotop thorium-232 (232Th), plutonium-239 (239Pu), strontium-90 (90Sr) atau polonium-210 (210Po).

Fisi uranium-235 (235U) adalah reaksi eksotermik, yaitu melepaskan banyak energi. Energi yang dilepaskan memanaskan medium tempat reaksi berlangsung, yang bisa berupa air, misalnya.

Agar fisi terjadi, isotop 235U dibombardir dengan neutron gratis (walaupun bisa juga dibombardir dengan proton, inti lain atau sinar gamma) yang kecepatannya sangat terkontrol. Dengan cara ini, neutron bebas dapat diserap oleh nukleus, menyebabkannya menjadi tidak stabil dan terfragmentasi, dan menghasilkan nukleus lain yang lebih kecil, neutron bebas, partikel subatomik lainnya, dan sejumlah besar energi. Penting untuk mengontrol kecepatan neutron karena jika sangat tinggi mereka hanya dapat bertabrakan atau melewati nukleus, dan mereka tidak akan diserap untuk menghasilkan fisi.

Fisi nuklir menghasilkan neutron bebas dan partikel lainnya.

Partikel yang dihasilkan sebagai hasil dari fisi inti, pada gilirannya dapat diserap oleh inti tetangga lainnya, yang juga akan menjadi fisi, dan partikel yang dihasilkan sebagai hasil dari fisi lain ini, dapat, sekali lagi, diserap oleh inti lainnya , dan seterusnya, menghasilkan apa yang dikenal sebagai: Reaksi berantai.

Reaksi berantai nuklir terkendali memiliki banyak aplikasi yang bermanfaat, seperti yang disebutkan di atas. Namun, ketika reaksi berantai tidak terkendali, itu berlanjut hingga tidak ada lagi bahan untuk fisi, yang terjadi dalam waktu singkat. Proses yang tidak terkendali ini merupakan awal dari beroperasinya bom atom yang dijatuhkan oleh Amerika Serikat ke Jepang pada tahun Perang Dunia II.

Di sisi lain, peleburan pasangan deuterium-tritium (2H-3H) adalah proses fusi nuklir paling sederhana yang ada. Agar fusi ini dapat terjadi, dua proton harus didekatkan (satu dari 2H dan yang lain dari 3H) sehingga gaya interaksi nuklir kuat (gaya yang menyatukan nukleon, yaitu proton dan neutron, dan yang harus diatasi gaya tolak menolak antara proton, karena mereka memiliki muatan yang sama) melebihi gaya interaksi elektrostatik, karena proton memiliki muatan positif, sehingga mereka cenderung saling tolak. Untuk mencapai ini, tekanan dan dekompresi tertentu diterapkan, serta suhu sangat spesifik. Proses fusi ini menghasilkan inti 4He, neutron, dan sejumlah besar energi.

Reaksi nuklir menghasilkan atom yang tidak stabil.

Fusi nuklir adalah proses yang terjadi secara spontan di bintang, misalnya, Matahari, tetapi juga telah dihasilkan secara artifisial.

Secara umum, reaksi nuklir menghasilkan atom yang tidak stabil, yang, untuk menstabilkan diri, memancarkan energi berlebih ke lingkungan untuk waktu yang ditentukan. Energi yang dipancarkan ini disebut radiasi pengion, yang memiliki energi yang cukup untuk mengionisasi urusan di sekitarnya, itulah sebabnya radiasi sangat berbahaya bagi semua bentuk kehidupan.

Untuk apa energi nuklir?

Penggunaan damai energi nuklir sangat banyak, tidak hanya untuk pembangkit listrik (yang sudah sangat penting di dunia industri saat ini) tetapi juga untuk produksi energi panas yang dapat digunakan dan ditarik kembali, atau energi mekanik, dan bahkan bentuk radiasi pengion yang dapat digunakan untuk mensterilkan bahan medis atau bedah. Ini juga digunakan untuk menggerakkan kendaraan, seperti kapal selam atom.

Keuntungan dari energi nuklir

Keuntungan dari energi nuklir adalah:

  • Sedikit polusi. Selama tidak ada kecelakaan dan limbah radioaktif dibuang dengan benar, pembangkit listrik tenaga nuklir mencemari lingkungan lebih sedikit daripada pembakaran bahan bakar fosil.
  • Aman. Selama persyaratan keamanan, tenaga nuklir dapat diandalkan, konsisten, dan bersih.
  • Efisien. Jumlah energi yang dilepaskan oleh jenis reaksi nuklir ini sangat besar dibandingkan dengan jumlah bahan baku mereka menuntut.
  • Serbaguna. Penerapan radiasi dan bentuk energi nuklir lainnya di berbagai bidang pengetahuan manusia, seperti kedokteran, adalah penting.

Kekurangan energi nuklir

Energi nuklir berbahaya bagi penduduk sipil dan bahkan kehidupan hewan.

Kerugian dari tenaga nuklir adalah:

  • Berisiko Dalam kasus kecelakaan, seperti yang terjadi dengan reaktor nuklir Chernobyl di bekas Uni Soviet, penduduk sipil dan bahkan kehidupan hewan berada pada risiko tinggi kontaminasi radioaktif.
  • Pembuangan. Produk sampingan radioaktif dari pembangkit listrik tenaga nuklir sulit ditangani dan beberapa memiliki waktu paruh yang sangat lama (waktu yang dibutuhkan atom radioaktif untuk hancur).
  • Mahal Penciptaan pembangkit listrik tenaga nuklir dan penggunaannya teknologi itu biasanya sangat mahal.

Karakteristik energi nuklir

Secara garis besar, energi nuklir sangat kuat, efisien, pencapaian sejati penguasaan manusia atas fisika. Namun, ini juga merupakan teknologi yang berisiko: setelah melihat bencana yang disebabkan oleh bom atom di Hiroshima dan Nagasaki, atau kecelakaan Chernobyl di Uni Soviet, diketahui bahwa jenis teknologi ini merupakan bahaya nyata bagi kehidupan di planet ini. kami tahu itu.

Contoh energi nuklir

Contoh damai dari penggunaan energi ini adalah pembangkit listrik tenaga nuklir, seperti yang ada di Ikata, di Jepang. Contoh penggunaannya yang suka berperang adalah pemboman kota Wanita Jepang dari Hiroshima dan Nagasaki pada tahun 1945 selama Perang Dunia II.

!-- GDPR -->