Konsep dasar reaktor nuklir

Sebuah reaktor nuklir mendapatkan energi dari proses “pembakaran” bahan fisil seperti U235 atau Pu239 yang disebut reaksi fisi. Reaksi fisi ini akan terus dipertahankan selama reaktor dikatakan “hidup”. Pada saat neutron menumbuk bahan fisil akan terjadi reaksi

Penumbukan neutron dengan bahan fisil ini akan menghasilkan 2 nuklida yang massanya lebih kecil yang disebut produksi fisi ditambah sejumlah neutron dengan rata-rata sebesar 2.42.
Energi yang dihasilkan dari reaksi fisi inilah yang digunakan untuk membangkitkan listrik. Neutron yang digunakan dalam reaksi fisi tersebut akan efektif pada energi sebesar kira-kira 1eV. Sedangkan neutron yang dihasilkan reaksi fisi berkisar 2MeV. Untuk mempertahankan supaya tetap terjadi reaksi fisi, reaktor harus menggunakan moderator yang berfungsi untuk menurunkan energi neutron. Prinsip penggunaan moderator ini digunakan untuk jenis reaktor thermal (energi neutron yang digunakan pada energi thermal).

Konsep lain adalah reaktor tanpa menggunakan moderator, disebut reaktor cepat. Karena neutron yang digunakan adalah neutron berenergi tinggi, maka neutron yang dilahirkan tidak perlu dimoderasi lagi. Peluang untuk terjadi reaksi fisi menggunakan neutron cepat paling besar adalah pada Pu239. Oleh karena itulah, Pu239 adalah jenis bahan bakar yang biasa digunakan dalam reaktor cepat.

Reaktor nuklir sangat efisien. Energi yang dihasilkan dalam setiap reaksi fisi adalah 200MeV. Jika dalam Uranium alam terkandung 0.7% U235 dan jumlah inti U235 dalam 1 gr U235 (1 mol=235gr=Bilangan Avogadro, maka 1gr = (1/235)xBilangsn Avogadro). Anda bisa hitung berapa energi yang dihasilkan oleh 1 gram Uranium.

Keadaan reaktor terkendali (kritis) dinyatakan dalam besaran faktor multifikasi (keff). keff ini adalah perbandingan jumlah neutron yang lahir dengan jumlah neutron yang hilang (banyak reaksi yang bisa menyebabkan neutron hilang dalam reaktor nuklir). Reaktor terkendali jika harga keff-nya dalah 1.00. Artinya jumlah neutron yang lahir sama dengan jumlah neutron yang hilang, sehingga reaktor tidak kekurangan atau kelebihan jumlah neutron. Jika kekurangan neutron disebut subkritis, jika kelebihan neutorn disebut superkritis