Makalah: Pemanfaatan Nuetrino Sebagai Penghancur Bom Nuklir Lengkap Dapus

Layarpustaka.com-Pada kesempatan kali ini penulis akan membagikan atau membantu para sahabat dalam hal berbagi Tugas makalah yang kerap dibahas dalam matakuliah Fisika inti, nah pada makalah ini membahas tentang Pemanfaatan Nuetrino sebagai Penghancur Bom Nuklir, adapaun makalah ini disusun dari beberapa sumber terpercaya seperti, wikipedia, dan situs lainnya.

Latar Belakang  

Minat fisikawan dunia terhadap neutrino memang sangat meningkat akhir-akhir ini, terutama setelah penelitian Super-Kamiokande di Jepang pada tahun 1998 berhasil membuktikan bahwa neutrino memiliki massa, tidak seperti yang diramalkan oleh Pauli lebih dari 70 tahun lalu. Ide dasarnya adalah dengan menggunakan energi neutrino balok yang sangat tinggi yang menembus bumi dan berinteraksi hanya beberapa meter dari senjata nuklir berpotensi tersembunyi. Itu energi yang tepat ternyata menjadi sekitar 1000 TeV. Ini adalah energi mana neutrino berarti jalan bebas menjadi kurang lebih sama dengan diameter bumi.

Ini sejalan dengan makalah yang ditulis ketiga fisikawan Jepang berjudul “Destruction of Nuclear Bombs Using Ultra-High Energy Neutrino Beam atau Pemusnahan Bom-bom Nuklir dengan Menggunakan Berkas Neutrino Berenergi Tinggi” yang pada akhirnya mengusulkan dua skenario untuk melindungi negara musuh yang memiliki senjata (bom) nuklir. Pada skenario pertama, bom nuklir yang disimpan di atas atau pun di bawah permukaan bumi dapat dihancurkan dengan sinar neutrino yang ditembakkan menembus perut bumi. Skenario kedua digunakan untuk menghancurkan rudal-rudal yang memiliki hulu-ledak nuklir yang sudah terlanjur diluncurkan dari permukaan bumi.

Jika alat ini dapat diciptakan, tentulah setiap negara ingin memilikinya, terutama Di lain pihak, negara kecil juga akan sangat senang jika dapat menghancurkan bom-bom nuklir yang dimiliki negara adidaya. Namun untuk mengerti cara kerja penghancur bom nuklir tersebut kita harus memahami dahulu sifat-sifat neutrino dan prinsip dasar bom nuklir.

Gambar Penghancuran Bom Nuklir

  1. Penemuan Neutrino

Neutrino adalah partikel dasar penyusun alam semesta, termasuk golongan fermion. Massanya sangat kecil, hamper dikatakan tidak bermassa. Neutrino hanya berinteraksi lewat gravitasi dan interaksi lemah. Ia merupakan “produk sampingan” dari peluruhan radioaktif tertentu, sperti reactor nuklir atau sinar kosmik yang membentuk sekelompok atom. Neutrino hadir dalam tiga jenis yaitu neutrino electron, neutrino muon, dan neutrino tauon. Selain itu neutrino juga memiliki pasangan yang dikenal dengan sebutan anti neutrino (Anonim1, 2015).

Neutrino mulanya dianggap sebagai partikel hantu karena tidak memiliki muatan maupun massa. Neutron pertama kali diperkenalkan sebagai partikel hipotetik oleh Wolfgang Pauli pada tahun 1931. (Anisah, 2013). Pauli menamati ketidakkonsistenan koservasi energy dan momentum padda peluruhan radioaktif. Pauli menyatakan momentum dan energi yang hilang dari proses tersebut dibawa oleh partikel yang tidak memiliki muatan dan tidak memiliki massa sehingga tidak dapat diamati dengan eksperimen (Sugawara, 2003).

Ramalan pauli didukung Enrico Fermi, yang kemudian mengembangkan teori peluruhan radioaktif yang lebih komprensif, yang hanya dapat dikembangkan dengan neutrino. Setelah 28 tahun kemudian, Clyde cowan dan fred reines berhasil membuktikan eksistensi neutrino melalui percobaan pasa tangki berisi 200 liter larutan CdCl2. Dalam tangki tersebut, berkas anti-neutrino dari reactor nuklir ditangkap proton yang kemudian berubah menjadi neutron dan positron (Anonim2, 2003).

Sejak itu keberadaan neutrino bukan lagi sebatas hipotesis. Massa neutrino yang sama dengan nol mendorong penelitian yang lebih jauh. Pada tahun 1985, sekelompok peneliti dari rusia unutk petama kali mengklaim telah mengamati massa neutrino tidak sama dengan nol, yang lebih kecil dari 1/10.000 massa electron. Akan tetapi, eksperimen yang dilakukan di tempat yang berbeda tidak berhasil membuktikannya. Pada tahun 1998, melalui eksperimen dengan detector super kamiokande yang menggunakan tangki berisi 50.000 ton air murni dan diletakkan sekitar 1.000 meter dibawah tanah permukaan tanah, telah dibuktiksnn bahwa neutrino memiliki massa. Neutrino susah dideteksi, itulah kenapa ia bisa dibuktikan keberadaannya, baru 25 tahun setelah dipostulatkan pertama kali oleh wolfgang pauli pada thaun 1930. Namun eksperimen itu tetap tidak dapat mengukur massa neutrino (Anonim3, 2015).

Neutrino tidak hanya dihasilkan reactor nuklir. Matahari serta bintang-bintang yang masih bersinar juga memancarkan neutrino. Demeikian juga radiasi sinar kosmik yang memborbardir atmosfer Bumi. Jadi, pada siang hari bumi dihujani oleh neutrino dari atas dan pada malam hari menembus tubuh manusia dari bawah kasur. Untunglah neutrino tidak bermuatan tidak bermuatan dan bermassa kecil sekali sehingga tidak sempat berinteraksi dengan atom-atom penyusun sel tubuh. Kalaupun terjadi, maka proses tersebut sangat jarang (Anonim2, 2015).

  1. Tipe Dan Prinsip Kerja Bom Nuklir Fisi
  2. Tipe Senjata nuklir

Senjata nuklir mempunyai dua tipe dasar. Tipe pertama menghasilkan energi ledakannya hanya dari proses reaksi fisi. Senjata tipe ini secara umum dinamai bom atom (atomic bomb, A-bombs). Energinya hanya diproduksi dari inti atom. Pada senjata tipe fisi, masa fissile material (uranium yang diperkaya atau plutonium) dirancang mencapai supercritical mass – jumlah massa yang diperlukan untuk membentuk reaksi rantai- dengan menabrakkan sebutir bahan sub-critical terhadap butiran lainnya (the “gun” method), atau dengan memampatkan bulatan bahan sub-critical menggunakan bahan peledak kimia sehingga mencapai tingkat kepadatan beberapa kali lipat dari nilai semula. (the “implosion” method). Metoda yang kedua dianggap lebih canggih dibandingkan yang pertama. Dan juga penggunaan plutonium sebagai bahan fisil hanya bisa di metoda kedua (Anonim3, 2015).

Tantangan utama di semua desain senjata nuklir adalah untuk memastikan sebanyak mungkin bahan bakar fisi terkonsumsi sebelum senjata itu hancur. Jumlah energi yang dilepaskan oleh pembelahan bom dapat berkisar dari sekitar satu ton TNT ke sekitar 500.000 ton (500 kilotons) dari TNT. Tipe kedua memproduksi sebagian besar energinya melalui reaksi fusi nuklir. Senjata jenis ini disebut senjata termonuklir atau bom hidrogen (disingkat sebagai bom-H), karena tipe ini didasari proses fusi nuklir yang menggabungkan isotop-isotop hidrogen (deuterium dan tritium).

Dasar kerja desain Tellr-Ulam pada bomb hidrogen: sebuah bomb fisi menghasilkan radiasi yang kemudian mengkompresi dan memanasi butiran bahan fusi pada bagian lain. Senjata termonuklir bisa berfungsi dengan melalui sebuah bomb fisi yang kemudian memampatkan dan memanasi bahan fisi. Pada desain Teller-Ulam, yang mencakup semua senjata termonuklir multi megaton, metoda ini dicapai dengan meletakkan sebuah bomb fisi dan bahan bakar fusi (deuterium atau lithium deuteride) pada jarak berdekatan di dalam sebuah wadah khusus yang dapat memantulkan radiasi. Setelah bomb fisi didetonasi, pancaran sinar gamma and sinar X yang dihasilkan memampatkan bahan fusi, yang kemudian memanasinya ke suhu termonuklir (Anonim3, 2015).

Reaksi fusi yang dihasilkan, selanjutnya memproduksi neutron berkecepatan tinggi yang sangat banyak, yang kemudian menimbulkan pembelahan nuklir pada bahan yang biasanya tidak rawan pembelahan, sebagai contoh depleted uranium. Setiap komponen pada design ini disebut “stage” (atau tahap). Tahap pertama pembelahan atom bom adalah primer dan fusi wadah kapsul adalah tahap sekunder. Di dalam bom-bom hidrogen besar, kira-kira separuh dari ‘yield’ dan sebagian besar nuklir fallout, berasal pada tahapan fisi depleted uranium. Dengan merangkai beberapa tahap-tahap yang berisi bahan bakar fusi yang lebih besar dari tahap sebelumnya, senjata termonuklir bisa mencapai “yield” tak terbatas. Senjata terbesar yang pernah diledakan (the Tsar Bomba dari USSR) merilis energi setara lebih dari 50 juta ton (50 megaton) TNT. Hampir semua senjata termonuklir adalah lebih kecil dibandingkan senjata tersebut, terutama karena kendala praktis seperti perlunya ukuran sekecil ruang dan batasan berat yang bisa di dapatkan pada ujung kepala roket dan misil (Anonim3, 2015).

Ada juga tipe senjata nuklir lain, sebagai contoh boosted fission weapon, yang merupakan senjata fisi yang memperbesar ‘yield’-nya dengan sedikit menggunakan reaksi fisi. Tetapi fisi ini bukan berasal dari bom fusi. Pada tipe ‘boosted bom’, neutron-neutron yang dihasilkan oleh reaksi fusi terutama berfungsi untuk meningkatkan efisiensi bomb fisi. Contoh senjata didesain untuk keperluan khusus; bomb neutron adalah senjata termonuklir yang menghasilkan ledakan relatif kecil, tetapi dengan jumlah radiasi neutron yang banyak.

Meledaknya senjata nuklir ini diikuti dengan pancaran radiasi neutron. Senjata jenis ini, secara teori bisa digunakan untuk membawa korban yang tinggi tanpa menghancurkan infrastruktur dan hanya membuat fallout yang kecil. Membubuhi senjata nuklir dengan bahan tertentu (sebagain contoh cobalt atau emas) menghasilkan senjata yang dinamai “salted bomb”. Senjata jenis ini menghasilkan kontaminasi radioactive yang sangat tinggi. Sebagian besar variasi di disain senjata nuklir terletak pada beda “yield” untuk berbagai keperluan, dan untuk mencapai ukuran fisik yang sekecil mungkin.

  1. Prinsip dasar bom nuklir

Rancangan bom nuklir tentu saja sangat dirahasiakan dan tidak pernah dipublikasikan. Namun, prinsip dasar sebuah bom nuklir dapat ditemukan di beberapa buku fisika nuklir. Bagran sederhana bom nuklir implosive yang diperlihatkan pada gambar 2 merupakan salah satu bahan kuliah pendahuluan fisika nuklir pada mahasiswa fisika tingkat tiga. Gambar tersebut menunjukkan bahan peledak nuklir dikelilingi peledak konvensional (TNT). Yang di desain khusus agar ledakannya menghasilkan gelombang kejut.

Untuk menghasilkan ledakan nuklir optimal, detonasi dari peledak konvensional harus disinkronkan dengan reaksi fisi. Ini agar ledakan TNT menghasilkkan gelombang kejut untuk menekan Plutonium-239 ke kondisi superkritis dimana reaksi fisi dapat membiakkan lebih dari satu neutron. Hal ini merupakan bagian tersulit bom nuklir. Neutron kemudian dilepas initiator untuk memulai reaksi berantai. Selubung Plutonium-238 yang menutupi bahan peledak plutonium-239 berguna untuk mengembalikan neutron yang keluar dari inti bom, dapat juga menghasilkan neutron-neutron.

N tambahan melalui reaksi fisi yang dipicu oleh neutron-neutron cepat yang bergerak keluar dari inti atom. Proses-proses tersebut terjadibegitu singkat, dengan peeriode nano-detik. Jika bom nuklir dapat diledakkan optimal maka utuk ledakan setara dengan 20.000 otn TNT, yang dibutuhkan Plutonium 10 kg saja. Dengan berat ttersebut, diameter plutonium hannya sekitar 10 cm.

Bersama dengan selubung TNT, bom ukuran ini sedikit lebih besar dari bom teroris pada fil-film Hollywood. Meski ukurannya relatif kecil, hasil ledakan sangat dramatis. Pada jarak 2 km dari pusat ledakan tekanan bertambah sekitar 0.25 atm. Perubahan tekanan ini dapat mengancurkan bangunan dari kayu dan menerbangkan serpihan dengan kecepatan 150 km/jam. Pada jarak 2 km dari pusat leakan terjadi gelombang panas yang dapat membakar kulit dan menyulut (menyalakan) benda yang mudah terbakar. Selain itu kombinasi gelomabng panas dan angina mengakibatkan badai apai dengan kecepatan 75-150km/jam. Akibat lain adalh radiasi dan sinar gamma yang dapat menyebabkan leukemia, kanker, dan kerusakan genetic.

  1. Pengaruh Neutrino Terhadap Bom Nuklir

Energi neutrino balok yang sangat tinggi yang menembus bumi dan berinteraksi hanya beberapa meter dari senjata nuklir berpotensi tersembunyi. Itu energi yang tepat ternyata menjadi sekitar 1000 TeV. Ini adalah energi mana neutrino berarti jalan bebas menjadi kurang lebih sama dengan diameter bumi. Neutrino balok menghasilkan Hadron mandi dan kamar mandi hits plutonium atau uranium di bom dan menyebabkan reaksi fission. Reaksi-reaksi ini akan memanas bom dan baik mencair down atau memicu reaksi nuklir jika bahan peledak sudah mengelilingi plutonium. Kita akan menghitung intensitas sinar neutrino yang dibutuhkan dan durasi waktu yang seluruh proses akan berlangsung untuk intensitas tertentu (Sugawara, 2003).

  1. Penghancuran Bom Nuklir

Ide dasar penghancuran bom nuklir adalah menembakkan berkas neutrino berenergi sangat tinggi yang dapat menembus lokasi bom nuklir di dalam Bumi untuk memicu reaksi fisi. Untuk itu dibutuhkan berkas neutrino berenergi paling tidak 1000 TeV (Tera atau triliun electron Volt), dengan satu electron Volt adalah energi yang diberikan oleh beda potensial satu Volt pada sebuah elektron. Tentu saja angka tersebut belum pernah dicapai eksperimen mana pun (Sugawara, 2003).

Kalaupun ingin membuat eksperimennya maka dibutuhkan sebuah akselerator muon sepanjang 1.000 km dengan magnet berkekuatan 10 Tesla. Jika angka-angka tersebut tidak menjadi masalah untuk direalisasi, biaya yang harus dikeluarkan tak kurang dari 100 triliun dollar AS. Fantastisnya angka-angka tersebut membuat pencetus ide ini memperkirakan tidak akan ada satu negara yang sanggup membuat pemusnah bom nuklir. Kecuali jika seluruh negara dunia bersatu. Untuk membuat neutrino dengan energi 1.000 TeV diperlukan sebuah cincin penyimpan muon (muon storage ring).

Pada cincin tersebut partikel muon (yang bermuatan) dipercepat pada energi tertentu sehingga meradiasikan neutrino dengan energi yang diinginkan. Neutrino dengan energi ini tentu amat berbahaya, karena radiasi yang dihasilkan dapat mencapai 1 Sievert per detik. Bandingkan dengan radiasi latar belakang yang diterima manusia dari alam, hanya berkisar 1 milli Sievert per tahun.

Neutrino kemudian diarahkan ke bagian inti bom nuklir, yaitu elemen Plutonium-239. Sebelum memasuki inti Plutonium-239 neutrino tersebut akan menghasilkan pancaran (shower) hadron yang akan memicu reaksi fisi di dalam Plutonium-239. Patut diingat bahwa ledakan bom nuklir akan efektif jika proses reaksi fisi yang berantai disinkronisasi dengan ledakan TNT pembungkus bom tersebut. Ada kemungkinan bom nuklir tidak akan meledak secara efektif, karena pada proses ini TNT meledak setelah reaksi fisi berjalan dan temperatur TNT di atas 250C.

Pada kenyataannya, hasil perhitungan ketiga penulis memperlihatkan bahwa dengan menggunakan berkas neutrino berkekuatan 1000 TeV, bom nuklir akan meledak dengan kekuatan hanya tiga persen dari kekuatan penuh. Tentu saja penurunan daya ledak sangat diinginkan, mengingat penghancuran bom nuklir harus diusahakan se”aman” mungkin meski tampaknya mustahil. Pada rudal nuklir yang telah diluncurkan, penulis makalah mengusulkan penggunaan berkas proton karena proton dapat ditembakkan langsung di tempat terbuka.

Untuk menghasilkan berkas proton, sebuah akselerator proton yang jauh lebih sederhana dibanding cincin penyimpan muon, dapat ditempatkan pada sebuah satelit. Karena proton adalah partikel masif, energi yang dibutuhkan hanyalah sekitar 100 GeV (Giga electron Volt). Proses selanjutnya sama dengan skenario pertama. Masalahnya adalah bagaimana menempatkan akselerator proton pada sebuah satelit atau pesawat ulang-alik, karena akselerator lazimnya punya berat ratusan atau bahkan ribuan ton. Namun, jika teknologi pemercepat dengan menggunakan laser atau plasma sudah dikuasai, dimensi akselerator dapat direduksi sehingga hal di atas tidak lagi jadi kendala.

Daftar Pustaka

Anonim1.  2015. www.neutrino/fisik@net.html. Neutrino bom nuklir. Diakses pada tanggal 12 mei 2015. Makassar.

Anonim2. 2003. www.Menghancurkan%20Bom%20Nuklir%20(T.%20Mart.html Diakses pada tanggal 8 juni 2015. Makassar.

Anonim3. 2015. www.neutrino/Senjata%20nuklir%20-%20Wikipedia%20bahasa%20Indonesia, %20ensiklopedia%20bebas.html. Diakses pada tanggal 12 juni 2015. Makassar.

Nur Anisah. 2013. Telaah Teoritis Pembangkitan Massa Neutrino Menggunakan Mekanisme Seesaw Tipe-I, Tipe-II, Tipe-III. Program Studi Fisika Fakultas Sains Dan Teknologi Uin Kalijaga. Yogyakarta.

Sugawara Hirotaka ∗, dkk. 2003. Destruction of Nuclear Bombs Using Ultra-High Energy Neutrino Beam. Department of Physics and Astronomy, University of Hawaii at Manoa, HI, USA

 

Silahkan di bagikan .. Share on FacebookShare on Google+Tweet about this on TwitterShare on LinkedInPin on PinterestPrint this page
Makalah: Pemanfaatan Nuetrino Sebagai Penghancur Bom Nuklir Lengkap Dapus | admin | 4.5

Leave a Reply