Kimia - Energi Nuklir

pengantar

Reaksi nuklir melepaskan sejumlah besar energi (dikenal sebagai energi nuklir), yang digunakan untuk menghasilkan listrik di pembangkit listrik tenaga nuklir.

Energi nuklir biasanya diproduksi oleh nuclear fission, nuclear fusion, dan nuclear decay.
Pada tahun 1938, ahli kimia Jerman Otto Hahn, Fritz Strassmann, dan fisikawan Austria Lise Meitner melakukan eksperimen di mana produk uranium yang dibombardir neutron. Sebagai hasil dari percobaan ini, neutron yang relatif kecil membelah inti atom uranium masif menjadi dua bagian yang kira-kira sama dan melepaskan energi masif.
Eksperimen nuklir Otto Hahn dan rekan-rekannya populer sebagai fisi nuklir.

Proses fisi nuklir menghasilkan neutron dan foton gamma bebas, sementara proses ini juga melepaskan energi yang sangat besar.
Fisi nuklir merupakan reaksi eksotermik, yang dapat melepaskan energi dalam jumlah besar dalam bentuk radiasi elektromagnetik serta energi kinetik.
Fisi nuklir, terkadang, dapat terjadi secara alami (tanpa bombardir neutron) sebagai jenis peluruhan radioaktif.

Berikut adalah jenis utama dari Fisi Nuklir -
- Chain Reaction and
- Fission Reaction

Mari kita bahas secara singkat -

Ketika satu reaksi nuklir tunggal menyebabkan satu atau lebih reaksi nuklir berikutnya, ini dikenal sebagai reaksi berantai.
Reaksi berantai seperti itu meningkatkan kemungkinan rangkaian reaksi nuklir yang menyebar sendiri.
Reaksi berantai nuklir melepaskan energi jutaan kali lebih banyak per reaksi daripada reaksi kimia lainnya; oleh karena itu, ini juga dikenal sebagai reaksi berantai eksplosif atau tidak terkontrol.
Ketika sebuah atom berat mengalami fisi nuklir, biasanya atom tersebut pecah menjadi dua atau lebih fragmen fisi. Selama proses tersebut, beberapa neutron bebas, sinar gamma, dan neutrino dipancarkan, dan akhirnya sejumlah besar energi dilepaskan.
Berikut adalah dua contoh reaksi berantai -
- ²³⁵ U + → Fragmen fisi neutron + 2,4 neutron + 192,9 MeV
- ²³⁵ Pu + → Fragmen fisi neutron + 2,9 neutron + 198,9 MeV
Dalam bom atom, teknologi reaksi berantai digunakan karena membutuhkan sumber energi yang konsisten.

Reaksi fisi di mana neutron (dihasilkan oleh fisi atom bahan bakar) digunakan untuk menginduksi lebih banyak fisi untuk pelepasan energi berkelanjutan, yang dikenal sebagai reaksi fisi.
Reaksi seperti itu lambat dan terkendali; oleh karena itu, juga dikenal sebagai reaksi berantai terkontrol.
Tenaga (listrik) yang menghasilkan reaktor nuklir adalah contoh ideal dari reaksi berantai terkontrol.
Berdasarkan sifat dan jenis penggunaannya, reaksi berantai fisi / terkontrol diklasifikasikan sebagai -
- Power reactors
- Research reactors
- Breeder reactors
Reaktor daya ini umumnya mengubah energi kinetik produk fisi menjadi panas; Selanjutnya, panas digunakan untuk memanaskan fluida kerja yang menggerakkan mesin panas, yang pada akhirnya menghasilkan tenaga mekanik atau listrik.

Berikut adalah komponen penting dari reaktor nuklir -
- Nuclear fuels- Seperti Uranium ( ²³³ U, ²³⁵ U), thorium (Th ²³² ), plutonium (Pu ²³⁹ ).
- Moderators- Digunakan untuk mengontrol neutron yang dipancarkan. Misalnya air berat, berilium, grafit, dll.
- Coolant- Digunakan untuk mendinginkan reaktor. Misalnya air, uap, helium, CO ₂ , udara, logam cair, dll.
- Control rods- Digunakan untuk menjalankan dan menghentikan reaksi fisi. Misalnya batang kadmium atau boron digunakan untuk tujuan tersebut.

Proses peleburan dua inti ringan untuk membentuk inti yang berat dikenal sebagai fusi nuklir; selama proses ini, sejumlah besar energi dilepaskan yang dikenal sebagai energi nuklir.
Contoh terbaik fusi nuklir adalah - bom hidrogen.
Bom hidrogen sekitar 1.000 kali lebih kuat dari bom atom.