Reaktor Nuklir versus Bom mengingatkan saya akan Prof Achmad Baiquni. Seorang profesor yang mumpuni dibidang ilmunya,sangat jujur dan cinta tanah air. Beliau pernah jadi Kepala BATAN menggantikan Menteri G.A.Siwabessy yang merangkap sebagai Menteri Kesehatan dan Kepala BATAN.

Ketika saya akan diangkat menjadi Kepala Operasi Reaktor Triga di Bandung,setelah persyaratan administrasi/manajemen,saya diminta menghadap beliau sebagai Ka.BATAN.

Pertanyaan beliau mirip ujian terhadap mahasiswa,bedanya reaktor nuklir dan bom nuklir. Bagaimana kalau batang kendali reaktor Triga saya naikkan terus sehingga cukup tinggi, sedangkan sistem pengaman untuk membatasi kenaikan daya reaktor atau apa yang disebut perioda/pengaman, saya by-pass.Saya harus menerangkan latar belakang fisikanya dan korelasi matematiknya.

Reaktor adalah sistem dimana didalamnya terdapat reaksi berantai secara terkendali,sedangkan bom nuklir bedanya adalah tidak terkendali. Dalam reaktor Triga yang disebut reaktor termal,menggunakan netron termal untuk melaksanakan reaksi berantai nuklirnya.Netron termal yang digunakan adalah netron dengan energi 0.025 eV yang menembaki inti U-235 sehingga terjadi fissi atau pembelahan inti,jadi ada dua inti terbagi dua inti kira-kira 1/2 dari inti U-235.

Selain itu lahir pula secara statistik 2,5 netron cepat, energi tinggi orde 1 MeV yang kemudian diperlambat oleh moderator sehingga mencapai energi yang tepat untuk membelah U-235 yaitu energi 0.025 eV. Caranya adalah dengan tumbukan dengan atom Hidrogen sebagai moderator.Sewaktu penurunan energi U-238 yang merupakan komponen utama dari bahan bakar nuklir mempunyai sifat untuk menyerap netron didaerah yang disebut resonansi.

Dari 2,5 netron, kalau mau kritis maka satu netron akan dipakai untuk menggunakan reaksi fissi agar terjadi reaksi nuklir berantai. Bagaimana mengendalikan reaktor,biasanya digunakan boron carbida atau cadmium yang mempunyai sifat menyerap netron. Begitu batang kendali berada didalam reaktor maka semua netron yang ada akan terserap oleh batang kendali, jadi semacam rem dari reaksi berantai.Begitu keluar dari teras reaktor maka netron bebas untuk melakukan reaksi dengan inti U-235.Jadi begitu keluar mirip kita memberi akselerasi pada reaksi berantai.

Pertanyaan Prof Baiquni, saya jawab dengan begitu ada kenaikan jumlah reaksi berantai yang cepat karena kita menaikkan batang pengendali, maka daya reaktor akan naik, yang mengakibatkan kenaikan temperatur dari bahan bakar termasuk U-238. Dengan naiknya temperatur bahan bakar maka daerah resonansi akan melebar yang menyebabkan lebih banyak netron terserap didaerah resonansi, sehingga lebih sedikit yang mencapai energi termal untuk dapat bereaksi dengan inti U-235.

Jadi reaktor dayanya secara inherent akan turun begitu temperatur /daya naik. Biasanya dengan adanya kendali reaktor maka perioda 7 detik saja reaktor akan scram atau mati secara otomatis/namun sistem ini di by-pass,sehingga kita menggunakan prompt negative response dari reaktor untuk mengatasi kenaikan daya. Artinya reaktor tetap terkendali meskipun sistem pengamannya kita by-pass.

Koefisien temperatur serentak (prompt temperature coefficient) selalu merupakan persyaratan untuk desain reaktor, kalau tidak maka jangan harap akan mendapat lisensi atau izin konstruksi. Semua persyaratan ini merupakan syarat yang harus diberikan untuk izin konstrusi,kususnya Safety Analysis Report dari reaktor.

Resonansi ini berkat adanya Doppler Effect yang diturunkan berdasarkan Breit-Wigner formula. Selain itu yang menyebabkan reaktor dapat dikendalikan adalah adanya netron kasip atau delay neutron yang menyebabkan pengendalian reaktor lebih mudah. Ada lagi rem lainnya yaitu moderator air karena panas akibat naiknya daya maka jarak atomnya menjadi lebih luas sehingga lebih banyak netron yang bocor keluar dari pada diperlambat untuk bisa bereaksi dengan inti U-235.

Jadi intinya bahwa tidak mungkin reaktor bisa meledak seperti bom nuklir. Memang kalau kita membaca umur netron yang ordenya 10 pangkat minus 4, maka orang akan bingung bagaimana sistem untuk mengaturnya, padahal alam itu ternyata punya mekanisme yang dapat dimanfaatkan oleh designer untuk pengendalian sistem. Karena mekanisme alam juga mempunya response yang sama cepatnya sehingga reaktor nuklir dapat dikendalikan secara 100 persen. Jadi reaktor bukan bom nuklir.

Sudah tentu ditambah pengaman dan batang kendali yang mempunyai redundansi maka pengamanan akan lebih tinggi lagi. Sebagai bayangan Rem mobil kita hanya satu sistem, mungkin ditambah dengan rem tangan.Di reaktor seluruh sistem pengaman ada 3 secara paralel,sehingga satu gagal ada yang kedua dan kalau yang kedua gagal ada yang ketiga. Hal yang membuat sistem lebih mahal namun lebih aman.

Suatu hal yang menarik dari reaksi inti adalah berkat korelasi E=mc2, Einstein, kita bisa mendapatkan energi sebesar 200 MeV per reaksi inti, bayangkan bedanya dengan reaksi kimia dalam bahan bakar fosil yaitu sebesar 3 eV per reaksi kimia. Karenanya Perencana Agung,memakai energi Fusi Nuklir untuk Matahari. Seandanya matahari menggunakan energi fosil maka sudah pasti tidak akan bisa berkiprah hingga 10 Milyar tahun.

Untuk lengkapnya bisa baca Introduction to Nuclear Engineering karangan J.R..Lamarsh. Dosen yang mumpuni tentang Fisika Reaktor ; di ITB adalah Prof.Dr.Zaki Suud,jurusan Fisika,di UGM,Prof Dr.Prayoto,sudah pensiun atau bisa ke Dr.Kusnanto di Teknik Fisika UGM. Saya sendiri hanya pengguna teori-teori Fisika, sehingga beliau-beliau yang lebih baik sebagai referensi.

Sangat disayangkan sebenarnya bahwa prinsip pendidikan sebagai proses untuk membebaskan diri dari ketidaktahuan, gagal berfungsi, dalam arti kita tidak berhasil mencerdaskan bangsa, terutama yang 10.000 itu. Kasihan bangsaku.

Salam Hormat,

Bakri Arbie.