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 comments:
Post a Comment