Bagaimana Pembelahan Nuklear Berlaku

Oleh: Zamir Mohyedin
Mahasiswa Fizik UiTM

Objek terdiri daripada susunan atom. Atom ini pula terdiri daripada zarah-zarah. Zarah-zarah ini termasuklah elektron, proton dan neutron. Proton dan neutron berada dalam nukleus. Elektron pula bergerak mengelilingi nukleus tersebut.

Nukleus dalam atom mengandungi tenaga nuklear iaitu tenaga ikatan (binding energy). Tenaga ikatan cukup kuat untuk mengikat proton-proton dan neutron-neutron dalam nukleus.

Kalau diikutkan proton-proton ini akan menolak antara satu sama lain kerana mereka mempunyai caj yang sama. Tapi tenaga ikatan ini menahan tolakan tersebut.

[Baca – Projek Manhattan: Sejarah Penciptaan Bom Nuklear]

Bahan yang mempunyai atom yang tidak stabil adalah bahan yang mempunyai radioaktif. Atom menjadi tidak stabil apabila bilangan proton dan neutron dalam nukleus melebihi tenaga nuklear yang mengikat.

Terdapat satu lagi istilah yang dipanggil sebagai ‘isotop (isotope)’. Isotop adalah istilah yang merujuk pada atom-atom yang mempunyai bilangan proton yang sama, tetapi mempunyai bilangan neutron yang berbeza.

Contohnya karbon mempunyai 6 proton dan 6 neutron. Ini adalah karbon yang terdapat dalam jadual berkata (periodic table). Atom karbon ini kadangkala dipanggil karbon-12. Atom ini stabil. Jadi, ia juga dipanggil sebagai isotop stabil.

Tetapi terdapat atom karbon yang lain mempunyai jumlah neutron yang berbeza, lantas memberikan jisim yang berbeza. Contohnya karbon-13 yang mempunyai jumlah neutron sebanyak 7. Karbon-13 masih lagi merupakan isotop yang stabil.

Karbon-14 mempunyai 8 neutron. Ini merupakan isotop karbon yang tidak stabil kerana bilangannya neutronnya menyebabkan tenaga nuklear tidak cukup untuk mengikat. Jadi, karbon-14 merupakan isotop yang tidak stabil. Inilah yang menyebabkan proses radioaktiviti.

Pembelahan Nuklear

Dalam nuklear, terdapat dua jenis proses. Proses ini juga berlaku dalam atom dan ia melibatkan nukleon dan tenaga ikatan tadi. Proses tersebut adalah pembelahan (fission) nuklear dan pelakuran (fusion) nuklear. Kedua-dua proses ini juga dipanggil sebagai tindak balas nuklear (nuclear reaction).

Pembelahan nuklear adalah proses memecahkan isotop menjadi beberapa isotop yang lebih kecil dan ringan. Proses pembelahan nuklear ini selalunya dilakukan ke atas isotop-isotop yang berat sepert uranium, plutionium, iridium dan banyak lagi atom berjisim berat.

[Baca-Fizik di sebalik Teknologi Reaktor Nuklear]

Proses pembelahan ini berlaku dengan menembak sejenis neutron ke atom yang berat tadi. Untuk menghasilkan bom atom, saintis menggunakan uranium-235. Uranium-235 jugalah bahan yang digunakan untuk mencipta bom atom yang pertama di dunia kerana uranium adalah atom yang jisimnya paling berat di dunia.

Setelah isotop yang berat itu ditembak, uranium-235 contohnya, ia akan terbelah menjadi menjadi beberapa isotop yang lebih ringan dan melepaskan sejumlah tenaga yang kuat.

Selepas uranium-235 dibelah, ia akan menghasilkan krypton-92, barium-141, 3 neutron dan sejumlah tenaga yang besar. Biasanya produk isotop yang dihasilkan selepas proses pembelahan nuklear lebih stabil berbanding isotop utama tadi. Maksudnya, krypton-92 dan barium-141 lebih stabil berbanding uranium-235.

Proses pembelahan ini biasanya tidak dilakukan ke atas satu isotop uranium-235. Tetapi sejumlah uranium-235. Maksudnya, ia melibatkan banyak isotop. Apabila melibatkan banyak isotop, maka akan berlaku proses tindak balas berantai (chain reaction).

Setelah satu isotop dibelah, ia akan melepas 3 neutron. 3 neutron ini pula akan terpelanting ke isotop-isotop lain. Lalu, isotop-isotop lain ini pula terbelah dan melepaskan lebih banyak neutron dan membelah lebih banyak isotop.

Akhirnya, tenaga yang dihasilkan sangatlah kuat. Sekuat bom atom apabila tidak dapat dikawal dengan baik.

Selain, pembelahan nuklear, pelakuran nuklear merupakan satu lagi tindak balas nuklear. Manusia masih belum mampu mengawal proses pelakuran nuklear.

Kalau manusia dapat mengawalnya, ia mampu mencipta nuklear yang mampu memusnahkan Bumi sekaligus kerana tenaga yang dihasilkan lebih kuat berbanding pembelahan nuklear.

…bersambung (pelakuran nuklear)

Foto kredit – Wikipedia