Menunggu Rampungnya Reaktor Fusi

(Kompas Minggu, 14 April 1996)

K eputusan pemerintah  membangun  instalasi pembangkit listrik tenaga nuklir  (PLTN) mengundang  banyak  reaksi  pro maupun kontra. Reaksi pro memandang masalah mendesaknya kebutuhan tenaga listrik  di  Pulau   Jawa   dan  perlunya penguasaan teknologi tinggi oleh bangsa Indonesia sebagai argumen mutlak.

Reaksi kontra melihat  bahaya  radiasi  yang ditimbulkan PLTN, yang mengandalkan reaksi fisi atau pemecahan atom isotop uranium atau U 235, menjadi ancaman keselamatan penduduk yang tinggal di sekitar reaktor  khususnya,  dan  umat  manusia  umumnya.  Orang  pun  lalu bertanya, mungkinkah diciptakan pembangkit listrik yang berdaya setara dengan dayaPLTN, menggunakan bahan bakar yang banyak tersedia, dan tidak mengundang bahaya radiasi?

Jawabnya ya, tetapi relatif. Reaktor fusi menawarkan jawaban, namun tidak ada jaminan reaktor tipe ini akan sama sekali bebas dari masalah radiasi. Reaksi fusi Proses reaksi fusi kebalikan dari reaksi fisi.   Seperti  arti  harafiahnya,  proses  ini  merupakan  reaksipenggabungan dua inti menjadi inti lain yang lebih besar disertai satu atau beberapa partikel tambahan. Reaksi ini sama dengan proses pembakaran hidrogen di matahari atau bintang. Sebenarnya, banyak tipe reaksi fusi yang dapat  terjadi  di matahari yang sering disebut siklusproton-proton, mulai dari penggabungan dua  inti  hidrogen  menjadi  inti deuterium hingga penggabungan inti deuterium dan  inti tritium. Namun, kebanyakan reaksi ini membutuhkan kondisi tertentu, misalnyatekanan sangat tinggi, yang hanya terdapat di dalam inti matahari  atau  pun  bintang.  Satu-satunya  reaksi  fusi yang diyakini dapat digunakan untuk tujuan komersil ialah penggabungan deuterium dan tritium pada kondisi tertentu akan menghasilkan inti helium yang stabil dan sebuah netron  yang  membawa sebagian besar energi hasil fusi. Banyak masalah yang masih harus dipecahkan sebelum reaktor fusi dapat digunakan secara komersil.Untuk menggabungkan inti deuterium dengan tritium,  gaya  tolak-menolak  akibat muatan positif  kedua  inti  harus  diatasi.   Cara yang paling mungkin adalah dengan  menaikkan  suhu  kedua inti hingga energikinetiknya dapat mengatasi gaya coulomb tadi.   Untuk  mengatasi  gaya ini dibutuhkan suhu sekitar 50 juta derajat celsius. Untuk menaikkan suhu  plasma  ada  beberapa  metode yang dapat digunakan antara lain  dengan memanfaatkan  sifat  resistensi  plasma atau dengan  injeksi  gelombang  radio pada frekuensi  antara 50 megahertz hingga 100 gigahertz, mirip seperti oven microwave yang dipakai sehari-hari.

Tetapi  karena  tidak  ada material di atas permukaan bumi yang dapat menahan suhu setinggi ini, makadiperlukan teknik supercanggih untuk melokalisir plasma (inti bermuatan yang memiliki suhu  sangat tinggi)  pada  proses  fusi agar tidak bersentuhan dengan instrumen-instrumen reaktor.

 Dua  cara

Ada dua cara paling  efektif untuk melokalisir plasma selama  proses  fusi  berlangsung,  yaitu cara magnetis dan cara inersial. Cara pertama dilakukan di dalam instrumen berbentuk seperti donat yang disebut tokamak. Tokamak menggunakan kombinasi dua medan magnet yang  sangat kuat,  yang dihasilkan  oleh  superkonduktor,   untuk  menahan plasma bersuhu sekitar 50 juta derajat celsius agar tetap berada  di tengah-tengah  "donat"  itu.    Sebagian  besar  netron yang dihasilkan  dalam  proses  fusi  akan  terhambur  ke  dinding  pertama "donat" yang harus dibuat dari material khusus mengingat beban panas yang dialaminya berkisar 10 juta watt per meter kuadrat. Netron yang diserap dinding ini akan  melepaskan  sebagian  besar  energinya. Energi  inilah yang kelak dipergunakan menggerakkan turbin pembangkit listrik.

Selain itu, dinding ini juga berguna sebagai media untuk proses breeding tritium untuk kembali diinjeksikan  ke  dalam  plasma  sebagai bahan bakar. Contoh reaktor tipe ini adalah Tokamak Fusion  Test  Reactor  (TFTR)  yang  dibangun  di  Princeton  USA,  Joint  European  Torus  di Culham Laboratory Oxford Inggris, atau Tokamak JT-60 yang baru dibangun di Jepang. Cara kedua adalah dengan menggunakan target yang memiliki kerapatan sangat tinggi yang ditembaki dengan puluhan sinar laser terfokus secara  simultan.  Intensitas  sinar  laser  di sini harus cukup  tinggi  agar  target  dapat  seketika  menguap.   Partikel-partikel  yang  dihasilkan  akan berusaha  bergerak  ke  luar sehingga menimbulkan  tekanan  ke dalam  yang  sangat dahsyat. Tekanan yang naik secara  drastis  ini akan  mengakibatkan  naiknya  suhu  target  yang  pada akhirnya dapat menyalakan  proses  fusi.   Sebenarnya, proses ini merupakan bentuk miniatur bom  hidrogen.       Eksperimen  yang  menggunakan  prinsip  inersial,  contohnya  terdapat   di Lawrence Livermore Laboratory,  AS,  sekitar  20  laser sinkron disusun untuk menghasilkan energi total sebesar 200 kilojoule dalam sepermilyar  detik,  yang berartidaya sebesar 200 juta megawatt.

Tampaknya problem suhu tinggi sudah dapat diselesaikan para ilmuwan. Meskipun demikian, masih adamasalah cukup pelik yang harus diatasi sebelum reaktor fusi dapat digunakan sebagai  pembangkit  tenaga  listrik.  Pada  reaktor  konvensional dikenal istilah titik kritis yang menentukan kondisi saat mana reaksi fisimulai berlangsung secara terkendali. Reaktor fusi juga memiliki semacam titik kritis yang sering disebut sebagai kriteria Lawson. Kriteria ini menuntut  kerapatan  dan lamanya waktu lokalisir plasma pada hargatertentu agar proses fusi dapat berlangsung.   Beberapa  reaktor  test  yang  ada  saat  ini  sudah hampir mencapai kriteria itu.
 

 Limbah reaktor fusi

Mungkin, pertanyaan serius yang segera diajukan masyarakat jika reaktor fusi jadi dibangun adalah  masalah pengolahan limbahnya.  Berlainan  dengan  reaktor  fisi,  yang  bahan bakar maupun unsur hasilreaksi bersifat radioaktif,  pada  reaktor  fusi  hanya  tritium  yang  bersifat radioaktif. Selain itu, tritium memiliki waktu  paruh  sekitar  12  tahun,   jauh  lebih cepat stabil ketimbang uranium yang waktu  paruhnya  sekitar  100  juta  tahun.   Selain  itu,  tritium  akan diproduksi di tempat yang sama melalui proses breeding.

Sumber radioaktif paling serius di sini adalah material instrumen reaktor yang menjadi radio- aktif karenadihujani bom netron, misalnya dinding pertama reaktor yang bertugas menyerap energi netron selama proses fusi berlangsung. Demi keamanan, para ahli di  Pemerintah  AS mengajukan tiga klasifikasi limbah. Limbah kelas A, terdiridari material yang  dapat  mencapai tingkat "cukup aman" setelah disimpan selama tidak lebih 10 tahun. "Cukup aman" disini didefinisikan sebagai tingkat radiasi lima kali lebih tinggi daripada radiasi latarbelakang, yaitu radiasi yang kita terima sehari-hari dari sinar kosmis ataupun sumber radiasi lain seperti  pesawat TV, komputer, dan lain sebagainya. Limbah kelas B, terdiri dari material yang secara kimiawi stabil dan dapat mencapai tingkatan "cukupaman" dalam waktu 100 tahun. Limbah tipe ini harus diletakkan di tempat yang stabil dan  dikubur  di  kedalaman  tertentu  sehingga radiasi yang diterima oleh penduduk, yang secara tidak sengaja memasuki lokasi  penimbunan limbah, hanya beberapa kali lebih besar dari radiasi latar belakang.

Limbah  kelas  C,   seperti  limbah  kelas B, namun baru dapat mencapai level "cukup aman" dalam kurun waktu  tidak  lebih dari 500 tahun. Limbah tipe ini harus dikubur sedikitnya lima meter di bawah permukaan bumi. Lokasi penimbunan limbah harus dibatasi dan diberi tanda khusus agar tidak mudahdilalui orang.

Material yang tidak memenuhi ketiga klasifikasi di atas harus ditangani khusus, sebagaimana penanganan limbah nuklir konvensional. Jadi limbah reaktor fusi lebih aman dan lebih mudah penanganannya.

Perkembangan terakhir

Saat ini para ahli telah mampu melokalisir reaksi fusi tidak hanya dalam hitungan persepuluh an detik,  melainkan dalam ribuan detik. Keberhasilan ini merupakan pertanda reaktor fusi untuk tujuan komersil dapat dibayangkan  beroperasi sekitar lima dekade mendatang. Untuk  mermpercepat riset termonuklir,  kerja sama  riset  internasional  antara AS,  Jepang,  Rusia, dan Eropa telah menelurkan proposal pembangunan  reaktor  eksperimen termonuklir inter nasional, disingkat ITER,  yang  direncanakan berdiameter sekitar 16 meter, memiliki bahan bakar tritium,  pembangkit magnet superkonduktor, serta dapat dikendalikan dari jarak jauh. Rencananya,  keputusan akhir pembangunan reaktor riset ini akan dilaksanakan tahun 1998. Di lain pihak, produksi sampingan reaktor riset seperti proton dapat dimanfaatkan, sementara para ahli masih mengembangkan reaktor untuk tujuan  pembangkit  tenaga  listrik. Proton dapat diubah dengan reaksi nuklir tertentu menjadi positron  atau  anti-elektron  yang sangat berguna di bidang medis untuk tujuan tomografi.

Para  ahli  optimis  reaktor  fusi  dapat  digunakan  dalam  waktu  setengah  abad mendatang. Cukup banyakproblem fisik yang dapat diatasi, namun belum ada perhitungan efisiensi penggunaan reaktor secara komersil. Jika reaktor fusi dapat berfungsi, maka manfaat yang dapat dipetik ummat manusia antara lain adalah:tersedianya sumber bahan bakar yang sangat ber limpah,  bahaya  radiasi  yang  relatif  lebih  rendah,  lenyapnya  bahan baku bom nuklir (pada prinsipnya reaksi fusi adalah dasar kerja bom hidrogen, namun teknologi untuk menciptakan bom ini sangat pelik ketimbang teknologi bom nuklir konvensional), dan akhirnya pemanfaatan produksi sampingan reaktor untuk sektor medis. ***

(Terry Mart, peneliti, sedang melakukan penelitian produksi partikel kaon pada nukleon dan inti helium di Institut fur Kernphysik Unive rsitat Mainz, Jerman, dan Center for Nuclear Stu dies, The George Washington University, AS)