Language
Country/Area
No result found
Senjata Rahasia Batang Kendali: Mengapa Mereka Menghentikan Reaksi Nuklir Begitu Cepat?
Batang kendali memainkan peran penting dalam reaktor nuklir. Fungsi utamanya adalah mengatur laju fisi bahan bakar nuklir (seperti uranium atau plutonium). Batang kendali ini terbuat dari unsur kimia yang merupakan penyerap neutron yang efektif, seperti boron, kadmium, perak, hafnium, atau indium, yang dapat menyerap sejumlah besar neutron tanpa meluruh sendiri. Unsur yang berbeda memiliki penampang lintang penangkapan neutron yang berbeda, yang membuat desain batang kendali sangat erat kaitannya dengan jenis reaktor nuklir.
Prinsip Operasi
Batang kendali dimasukkan ke dalam inti reaktor nuklir. Dengan menyesuaikan kedalaman penyisipan batang kendali, laju reaksi berantai nuklir dikendalikan, yang pada gilirannya memengaruhi keluaran daya termal reaktor, laju pembangkitan uap, dan keluaran daya pembangkit listrik. Jumlah batang kendali yang dimasukkan dan kedalamannya sangat memengaruhi reaktivitas reaktor. Artinya, ketika reaktivitas melebihi 1, laju reaksi berantai nuklir akan meningkat secara eksponensial; sebaliknya, ketika reaktivitas lebih rendah dari 1, reaktivitas akan menurun secara eksponensial.
Dengan semua batang kendali terpasang sepenuhnya, reaktivitas dapat dipertahankan pada tingkat mendekati nol, yang memungkinkan reaktor yang sedang berjalan diperlambat dengan cepat dan tetap dimatikan.
Menjaga keluaran daya yang stabil memerlukan menjaga faktor perkalian neutron rata-rata jangka panjang mendekati satu. Ketika reaktor baru dirakit, batang kendali terpasang sepenuhnya dan kemudian ditarik secara bertahap untuk memulai reaksi berantai nuklir dan meningkatkan daya ke tingkat yang diperlukan.
Pemilihan material
Pemilihan material untuk batang kendali sangat penting karena harus memiliki penampang penangkapan neutron yang tinggi. Perak, indium, dan kadmium adalah beberapa material yang umum digunakan, namun elemen lain seperti boron, aluminium, hafnium, cerium, titanium, silikon, dll. juga dianggap sebagai material yang potensial. Selain itu, batang kendali biasanya terbuat dari paduan atau senyawa, seperti baja boron tinggi, paduan perak-indium-kadmium, dll.
Batang kendali, yang harus mampu menahan ekspansi yang disebabkan neutron dan memiliki sifat mekanis yang baik, biasanya berbentuk struktur tubular yang diisi dengan partikel atau bubuk penyerap neutron.
Misalnya, dalam reaktor air bertekanan, paduan perak-indium-kadmium (biasanya 80% perak, 15% indium, dan 5% kadmium) banyak digunakan. Material ini memiliki karakteristik yang berbeda dalam kisaran penyerapan neutron, menjadikan paduan ini sebagai media penyerap neutron yang sangat baik. Pada saat yang sama, material ini juga perlu mencegah korosi pada suhu air yang tinggi.
Pertimbangan keamanan
Untuk alasan keamanan, dalam sebagian besar desain reaktor, batang kendali dihubungkan ke mesin pengangkat melalui perangkat elektromagnetik. Dengan cara ini, jika terjadi kegagalan daya, batang kendali dapat secara otomatis jatuh karena gravitasi dan dimasukkan sepenuhnya ke dalam reaktor untuk menghentikan reaksi dengan cepat. Proses mematikan reaktor dengan cepat ini disebut "scramming."
Cara lain untuk mengatur responsivitas
Pada beberapa reaktor, reaktivitas juga dapat disesuaikan dengan menambahkan penyerap neutron yang dapat larut seperti asam borat ke dalam pendingin. Perangkat fiksasi kimia ini, bersama dengan racun neutron yang dapat dibakar yang digunakan dalam partikel bahan bakar, dapat digunakan untuk menyesuaikan reaktivitas reaktor nuklir dalam jangka panjang. Selain itu, operator yang mengoperasikan BWR melakukan kontrol reaktivitas dengan menyesuaikan kecepatan pompa sirkulasi reaktor.
Pencegahan Kecelakaan Kritis
Kesalahan pengelolaan atau kegagalan batang kendali sering kali menjadi penyebab kecelakaan nuklir, seperti ledakan SL-1 dan bencana Chernobyl. Untuk mengelola krisis ini, penyerap neutron seragam sering digunakan. Penerapan metode ini sangat penting untuk keselamatan tenaga nuklir.
Kesimpulan
Dengan mempertimbangkan secara komprehensif desain batang kendali, bahan, dan regulasi reaktivitas, kita dapat membantu menciptakan lingkungan reaksi nuklir yang terkendali untuk memastikan penggunaan energi nuklir yang aman. Namun, menurut Anda, apa saja ruang dan peluang yang ada untuk peningkatan teknologi nuklir di masa mendatang?
