Mungkin anda pernah terdengar istilah pembelahan nuklear (nuclear fission) dan pelakuran nuklear (nuclear fusion). Kalau pun anda tak pernah dengar, tak apa! Kita akan bincangkan dua proses ini secara mudah dalam artikel kali ini.
Pembelahan nuklear adalah proses pemisahan nukleus atom. Sebelum itu, nukleus adalah bahagian tengah sesuatu atom yang mengandungi neutron dan proton (elektron tidak termasuk dalam nukleus). Proses pembelahan nuklear inilah yang berlaku di dalam loji janaan kuasa (power plant) semasa menghasilkan tenaga nuklear.
Pelakuran nuklear pula adalah sebaliknya – ia merupakan proses pencantuman antara dua atau lebih nukleus atom. Proses ini giat berlaku di dalam teras bintang seperti Matahari kita dan bertanggungjawab memastikan ia terus bersinar.
“Ini definisi je bang!”. Ya betul. Jadi apa sebenarnya yang berlaku semasa dua proses ini? Untuk memahami lebih mendalam, kita perlu meneliti struktur sebuah nukleus. Nukleus, seperti yang disebutkan tadi, mengandungi neutron yang bercas neutral dan proton yang bercas positif. Maka, nukleus secara keseluruhan sentiasa bercas positif. Keadaan ini adlaah penting bagi mengimbangi awanan elektron yang mengelilinginya yang bercas negatif.
Proses pembelahan nuklear berpunca dari neutron bebas yang menghentam sesebuah nukleus lalu menjadikan ia tidak stabil. Ketidakstabilan nukelus inilah yang menyebabkan ia terbelah kepada dua nukleus baharu yang lebih kecil. Namun, bagi nukleus yang lebih besar, pelanggaran oleh neutron ini bukan sahaja menghasilkan dua atau lebih nukleus baharu, tetapi turut membebaskan beberapa neutron bebas. Sebagai contoh, atom Uranium – apabila dihentam oleh neutron bebas, mampu menghasilkan tiga nukleus baharu bersama tiga neutron bebas. Neutron-neutron bebas ini begitu penting kerana mereka akan menghentam nukleus Uranium yang lain dan menyebabkan proses pembelahan nuklear terus berlaku. Proses yang berterusan ini dinamakan tindakbalas rantaian (chain reaction).
Selain daripada nukleus dan neutron baharu yang terhasil, tenaga turut terbebas – dan ia dalam kuantiti yang sangat besar. 1 kg Uranium mampu menghasilkan tenaga setara dengan 12,000 liter minyak semulajadi atau 19,000 kg arang batu!
Jadi, bagaimana tenaga sebegitu besar boleh terhasil daripada proses nuklear ini?
Ulangkaji: di dalam nukleus, selain neutron, ia hanya mengandungi proton yang bercas positif. Sama seperti batang magnet, dua kutub yang sama (positif dan positif atau negatif dan negatif) sentiasa menolak antara satu sama lain. Namun, perkara ini tidak berlaku di dalam nukleus – jika tidak, semua atom di alam semesta ini sudah tentu berkecai dan bertebaran ke merata-rata tempat serta tiada satu jasad mahupun objek pun yang mampu terbentuk. Mengapa? Hal ini kerana terdapat sebuah daya yang dipanggil daya kuat (strong force) yang memegang proton-proton ini. Daya kuat ini merupakan salah satu daripada empat daya asas (fundamental forces) di alam semesta.
Daya ini boleh diibaratkan seperti gelang getah yang sangat kuat yang mengikat proton-proton ini bersama. Namun, apabila proses pembelahan nukleus berlaku, tenaga yang disimpan di dalam “gelang getah” ini yang terbebas dalam bentuk tenaga nuklear.
Sebaliknya, dalam proses pelakuran nuklear, nukleus yang terlibat adalah yang kecil, seperti atom Hidrogen. Nukleus bagi atom Hidrogen, misalnya, mempunyai satu proton. Proton yang bercas positif ini sentiasa menolak nukleus lain yang cuba menghampirinya. Daya tolakan ini dinamakan sebagai daya Couloumb. Cara daya ini berfungsi boleh dianalogikan kepada pagar yang mengelilingi sesebuah proton. Namun, apabila kita memaksa dua proton untuk bercantum, semakin lama, daya tolakan Coulomb ini melawan. Pada jarak tertentu, daya kuat akan memainkan peranan untuk membantu pencantuman ini. Sebaik sahaja pencantuman atau pelakuran berlaku, tenaga yang besar akan terbebas.
Bagi memastikan dua atau lebih proton untuk bercantum, suhu dan tekanan yang sangat tinggi diperlukan. Keadaan ini boleh dicapai di dalam teras Matahari dan disebabkan itulah proses pelakuran nuklear boleh berlaku di sana. Walaubagaimanapun, kondisi tekanan dan suhu yang tinggi ini boleh direplikakan di Bumi seperti yang berlaku di loji janaan kuasa. Tenaga nuklear adalah antara tenaga terbersih di alam semesta serta paling efisien kerana mampu terhasil dalam kuantiti yang besar dari sumber yang sedikit.
Semuanya boleh berlaku, terima kasih kepada dua proses mudah, cantum dan cerai!
