Daya nuklir
Daya nuklir adalah penggunaan terkendali reaksi nuklir guna menghasilkan energi panas, yang digunakan untuk pembangkit listrik. Penggunaan daya nuklir guna kepentingan manusia saat ini masih terbatas pada reaksi fisi nuklir dan peluruhan radioaktif.
Para peneliti sedang melakukan percobaan fusi nuklir untuk menghasilkan energi. Energi panas dari fusi nuklir jauh lebih banyak dari fisi nuklir, tetapi sampai saat ini belum dapat ditemukan wadah atau tempat sebagai reaktornya. Semua jenis batu kawah gunung meleleh jika dipakai fusi, jadi sampai saat ini fusi nuklir belum dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik.
Daya nuklir menyumbangkan sekitar 6% dari seluruh kebutuhan energi dunia, dan 13-14% kebutuhan listrik di dunia. Gabungan energi nuklir di Amerika Serikat, Perancis, dan Jepang menyumbang 50% dari seluruh pembangkit listrik nuklir yang ada.
Penggunaan energi nuklir sampai saat ini masih kontroversial dan banyak memunculkan perdebatan. Para pendukungnya, seperti Asosiasi Nuklir Dunia dan IAEA, mengatakan bahwa energi nuklir adalah salah satu sumber energi yang dapat mengurangi emisi karbon. Yang menolak, seperti Greenpeace dan NIRS, mempercayai bahwa nuklir akan membahayakan manusia dan lingkungan.
Beberapa kecelakaan akibat nuklir dan radiasi telah bermunculan. Kecelakaan akibat pembangkit listrik tenaga nuklir di antaranya Bencana Chernobyl (1986), Bencana nuklir Fukushima Daiichi (2011), dan Bencana Three Mile Island (1979). Untuk kecelakaan kecil pada Kapal selam bertenaga nuklir misalnya pada K-19 (1961), K-27 (1968), dan K-431 (1985). Penelitian internasional terus melakukan peningkatan keamanan energi nuklir, seperti dengan pengamanan nuklir pasif, dan adalanya kemungkinan untuk menggunakan fusi nuklir.
Sampai tahun 2005, pembangkit listrik nuklir menyediakan 6.3% dari jumlah energi dunia, dan 15% dari listrik terpasang dunia. Negara-negara seperti Amerika Serikat, Perancis, dan Jepang menyumbang 56.5% dari seluruh energi nuklir dunia. Tahun 2007, IAEA melaporkan ada 439 reaktor nuklir yang dioperasikan di 31 negara di dunia. Pada bulan Desember 2009, jumlahnya turun menjadi 436
reaktor. Sejak energi nuklir komersial mulai digunakan tahun 1950an, tahun 2008 adalah tahun pertama dimana tidak ada satu pun reaktor nuklir yang dibangun, meskipun tahun berikutnya ada 2 reaktor baru lagi yang dibangun.
Penggunaan energi nuklir belakangan ini sedikit menurun sejak tahun 2007, turun 1.8% pada tahun 2009 menjadi 2558 TWh dengan menyumbang 13-14% kebutuhan listrik dunia. Salah satu faktor penyebabnya adalah karena penutupan reaktor besar di Jepang di Pembangkit listrik nuklir Kashiwazaki-Kariwa karena adanya Gempa Chetsu 2007.
Amerika Serikat memproduksi paling banyak energi nuklir, dengan 19% dari konsumsi listrik mereka diambil dari nuklir. Sedangkan Perancis adalah negara pengguna nuklir dengan persentase terbesar- negara ini mengandalkan 80% kebutuhan listriknya pada tahun 2006 dari nuklir. Di Uni Eropa secara keseluruhan, energi nuklir menyediakan 30% kebutuhan listrik di kawasan itu. Peraturan energi nuklir di setiap negara Uni
Eropa berbeda-beda. Contohnya, ada beberapa negara Uni Eropa seperti Austria, Estonia, Irlandia dan Italia, tidak mempunyai reaktor nuklir aktif. Di sisi lain, Perancis memiliki pembangkit nuklir dalam jumlah besar, ada 16 pembangkit nuklir multi-unit yang sekarang digunakan.
Reaksi fusi nuklir mempunyai potensi karena diyakini lebih aman dan mengeluarkan sifat radioaktif lebih kecil daripada fisi nuklir. Meski begitu, secara teknik masih susah untuk direalisasikan, dan masih butuh pengembangan lagi sehingga skala penggunaannya bisa cocok untuk sebuah pembangkit listrik. Penelitian terhadap digunakannya fusi nuklir sudah dilakukan sejak tahun 1950-an.
Penggunaan energi nuklir sebagai membangkitkan listrik dimulai pada awal abad ke-20, ketika elemen-elemen radioaktif seperti radium, dapat menghasilkan energi yang sangat besar, sesuai dengan prinsip E=mc2. Penggunaan energi nuklir saat itu masih sulit untuk dilakukan karena elemen radiokatifnya mempunyai paruh waktu yang pendek. Situasi ini mulai agak berubah pada tahun 1930-an dengan adanya penemuan fisi nuklir.
Tahun 1932, James Chadwick menemukan neutron, yang kemudian dengan cepat menjadi alat yang potensial untuk eksperimen nuklir karena tidak adanya muatan listrik. Eksperimen dengan neutron membuat Frédéric dan Irène Joliot-Curie menemukan radioaktivitas induksi tahun 1934, yang bisa membuat elemen "seperti radium" yang harganya lebih murah daripada radium asli. Selanjutnya
pada tahun 1930-an Enrico Fermi berfokus untuk menyempurnakan keefektifan dari radioaktivitas induksi ini. Percobaan yang terus ia lakukan membuatnya menemukan satu elemen baru yang dinamakan hesperium. Pada tahun 1938, seorang ahli kimia asal Jerman Otto Hahn and Fritz Strassmann, bersama dengan fisikawan asal Austria Lise Meitner dan keponakan Meitner, Otto Robert Frisch, melakukan
eksperimen dengan hasil dari uranium-dengan-neutron, untuk meneliti lebih lanjut klaim Fermi. Mereka menemukan bahwa neutron tersebut dapat membelah nukleus atom uranium menjadi 2 bagian sama persis, kebalikan dari Fermi. Hasilnya adalah seseatu yang sangat mengejutkan: semua bentuk peluruhan nuklir hanya berakibat kecil bagi massa dari nuklues, dimana proses ini kemudian
dinamakan sebagai fisi. Para peneliti selanjutnya, termasuk Leó Szilárd, kemudian ia mengetahui, jika reaksi fisi melepaskan neutron tambahan, sebuah reaksi rantai nuklir yang stabil bisa dihasilkan. Setelah hasil percobaan ini diumumkan oleh Frédéric Joliot-Curie tahun 1939, para peneliti dari banyak negara (termasuk Amerika Serikat, Britania Raya, Perancis, Jerman, dan Uni Soviet)
memberikan petisi pada pemerintah mereka masing-masing untuk mendukung penelitian nuklir fisi, tepat saat jatuhnya Perang Dunia II.
Di Amerika Serikat sendiri, mereka mulai membuat reaktor buatan manusia pertama, yang kemudian dikenal sebagai Chicago Pile-1, tanggal 2 Desember 1942. Proyek ini kemudian menjadi bagian dari Proyek Manhattan, yang membuat uranium yang diperkaya dan membangun reaktor besar untuk membuat plutonium yang akan digunakan sebagai senjata nuklir pertama di dunia, yang kemudian dipakai untuk mengebom
kota Hiroshima dan Nagasaki. Pasca Perang Dunia II, kemungkinan digunakannya energi atom untuk penggunaan sehari-hari, tidak untuk perang, diusahakan secara meluas sehingga digunakan sebagai alasan agar semua penelitian nuklir tidak mesti diawasi oleh sebuah lembaga militer. Meski begitu, para peneliti tetap setuju kalau seorang sipil yang belajar nuklir membutuhkan
sedikitnya satu dekade untuk dapat menguasai nuklir. Fakta lainnya adalah reaktor nuklir juga dapat digunakan untuk memproduksi senjata nuklir (plutonium) yang membuat pemerintahan di berbagai negara (termasuk Amerika Serikat, Britania Raya, Kanada, dan Uni Soviet) mencoba menerapkan aturan agar semua percobaan nuklir berada di bawah kontrol dan klasifikasi pemerintah. Di
Amerika Serikat, penelitian reaktor berada di bawah Komisi Energi Atom Amerika Serikat, yang berlokasi di Oak Ridge, Tennessee, Situs Hanford, dan Laboratorium Nasional Argonne.
Pekerjaan mengenai nuklir terus berlanjut di Amerika Serikat, Kanada, Inggris, dan Uni Soviet di akhir 1940-an dan awal 1950-an. Listrik pertama yang dihasilkan oleh reaktor nuklir untuk pertama kali terjadi pada tanggal 20 Desember 1950 di stasiun percobaan EBR-I dekat Arco, Idaho, dan berhasil memproduksi listrik sekitar 100 kW. Nuklir juga digunakan pada kapal selam Amerika Serikat, seperti pada kapal selam USS
Nautilus milik AS yang diluncurkan tahun 1955. Tahun 1953, Presiden Amerika Dwight Eisenhower memberikan pidatonya yang berjudul "Atom untuk Perdamaian" di Perserikatan Bangsa-Bangsa, ia menginginkan agar pengembangan energi nuklir untuk tujuan "damai" dapat terealisasi dengan cepat.