Kekritisan (status)

Dalam pengoperasian reaktor nuklir, kekritisan adalah keadaan di mana reaksi berantai nuklir dapat bertahan sendiri yaitu, ketika reaktivitasnya nol. Dalam keadaan superkritis, reaktivitas lebih besar dari nol.

Aplikasi 
Kekritisan adalah kondisi operasi normal reaktor nuklir, di mana bahan bakar nuklir mempertahankan reaksi berantai fisi. Sebuah reaktor mencapai kekritisan (dan dikatakan kritis) ketika setiap fisi melepaskan sejumlah neutron yang cukup untuk mempertahankan serangkaian reaksi nuklir yang sedang berlangsung.

Badan Energi Atom Internasional mendefinisikan tanggal kekritisan pertama sebagai tanggal ketika reaktor dibuat kritis untuk pertama kalinya. Ini adalah tonggak penting dalam pembangunan dan commissioning pembangkit listrik tenaga nuklir.

Kekritisan dalam Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir 
Ketika reaktor pemecah atom dari pembangkit listrik tenaga nuklir beroperasi secara normal, dikatakan "kritis" atau dalam keadaan "kritis". Ini adalah keadaan yang diperlukan untuk proses ketika listrik esensial diproduksi.

Menggunakan istilah "kekritisan" mungkin tampak kontra-intuitif sebagai cara untuk menggambarkan kenormalan. Dalam bahasa sehari-hari, kata tersebut sering menggambarkan situasi yang berpotensi bencana.

Dalam konteks tenaga nuklir, kekritisan menunjukkan bahwa sebuah reaktor beroperasi dengan aman. Ada dua istilah yang terkait dengan kekritisan — superkritisitas dan subkritisitas, yang keduanya juga normal dan penting untuk pembangkit tenaga nuklir yang tepat.

Kekritisan keadaan seimbang 
Reaktor nuklir menggunakan batang bahan bakar uranium—panjang, ramping, tabung logam zirkonium yang berisi pelet bahan fisi untuk menciptakan energi melalui fisi. Fisi adalah proses pemisahan inti atom uranium untuk melepaskan neutron yang pada gilirannya membelah lebih banyak atom, melepaskan lebih banyak neutron.

Kekritisan berarti bahwa reaktor mengendalikan reaksi berantai fisi yang berkelanjutan, di mana setiap peristiwa fisi melepaskan sejumlah neutron yang cukup untuk mempertahankan serangkaian reaksi yang sedang berlangsung. Ini adalah keadaan normal pembangkit listrik tenaga nuklir.

Batang bahan bakar di dalam reaktor nuklir menghasilkan dan kehilangan jumlah neutron yang konstan, dan sistem energi nuklir stabil. Teknisi tenaga nuklir memiliki prosedur, beberapa di antaranya otomatis, jika muncul situasi di mana lebih banyak atau lebih sedikit neutron diproduksi dan hilang.

Fisi menghasilkan banyak energi dalam bentuk panas dan radiasi yang sangat tinggi. Itu sebabnya reaktor ditempatkan dalam struktur yang disegel di bawah kubah beton bertulang logam tebal. Pembangkit listrik memanfaatkan energi dan panas ini untuk menghasilkan uap guna menggerakkan generator yang menghasilkan listrik.

Mengontrol kekritisan 
Ketika sebuah reaktor mulai, jumlah neutron meningkat perlahan secara terkendali. Batang kendali penyerap neutron di teras reaktor digunakan untuk mengkalibrasi produksi neutron. Batang kendali terbuat dari elemen penyerap neutron seperti kadmium, boron, atau hafnium.

Semakin dalam batang diturunkan ke teras reaktor, semakin banyak neutron yang diserap batang dan semakin sedikit fisi yang terjadi. Teknisi menarik ke atas atau ke bawah batang kendali ke teras reaktor tergantung pada apakah lebih banyak atau lebih sedikit fisi, produksi neutron, dan daya yang diinginkan.

Jika terjadi kerusakan, teknisi dari jarak jauh dapat memasukkan batang kendali ke dalam inti reaktor untuk menyerap neutron dengan cepat dan mematikan reaksi nuklir.

Superkritisitas 
Saat start-up, reaktor nuklir sebentar dimasukkan ke dalam keadaan yang menghasilkan lebih banyak neutron daripada yang hilang. Kondisi ini disebut keadaan superkritis, yang memungkinkan populasi neutron meningkat dan menghasilkan lebih banyak daya.

Ketika produksi daya yang diinginkan tercapai, penyesuaian dilakukan untuk menempatkan reaktor ke keadaan kritis yang menopang keseimbangan neutron dan produksi daya. Kadang-kadang, seperti untuk penghentian pemeliharaan atau pengisian bahan bakar, reaktor ditempatkan dalam keadaan subkritis, sehingga produksi neutron dan daya berkurang.

Jauh dari keadaan mengkhawatirkan yang disarankan oleh namanya, kekritisan adalah keadaan yang diinginkan dan diperlukan untuk pembangkit listrik tenaga nuklir yang menghasilkan aliran energi yang konsisten dan stabil.

Referensi 

Teknologi nuklir
Radioaktivitas
Kimia nuklir
Fisika nuklir
Fisi nuklir
Reaktor nuklir
Pembangkit listrik tenaga nuklir
Moderator neutron
Sumber neutron
Operasi reaktor