Pada tanggal 2 Agustus 1939, saat sebelum pecah perang dunia kedua, Albert Eistein menulis surat yang ditujukan kepada Presiden Franklin D. Roosevelt. Dalam surat tersebut diberitahukan bahwa Nazi-Jerman sedang giat memurnikan U-235 dan kemungkinan bahan ini dipersiapkan untuk pembuatan bom atom. Tidak lama kemudian pemerintah Amerika Serikat menggelar suatu proyek rahasia yang disebut proyek Manhattan.Proyek ini menitik beratkan pada penelitian dan pembuatan bom atom.

Problem utama yang dihadapi adalah memisahkan isotop uranium yang ada di alam yang sebagian besar terdiri atas isotop uranium dengan nomor atom 238. Kadar U-235 hanya < 1% dari uranium metal yang berada di alam, padahal kadar uranium di alam dalam batuan hanya sekitar 0,7%. Uranium 238-merupakan bahan yang dapat diubah menjadi bahan fisil (dapat dibelah) Pu-239 setelah diradiasi dengan neutron di dalam reaktor. Uranium 235 juga bahan fisil, dan dapat dibelah menjadi fragmen nuklida yang lebih kecil dengan membebaskan energi yang cukup besar (sekitar 25,5 juta kilo kalori perkilogram uranium). Bandingkan dengan energi yang dibebaskan pada pembakaran 1 kilogram karbon yang hanya sebesar 8,5 kilokalori.Kesulitan dalam pemisahan U-235 dari U-238 adalah karena sifat-sifat kimia yang sama. Kesulitan ini dapat dibandingkan seperti sulitnya memisahkan sakarose dari larutan glukose.Karena pemisahan secara kimia sukar dilakukan, maka perlu dikembangkan cara-cara fisika. Metode yang pernah dikembangkan antara lain saat ini adalah metoda difusi gas, metoda pemisahan magnetik, dan metoda pemisahan isotop dengan laser (LIS).
Dalam pengayaan U-235, maka uranium perlu dijadikan gas dalam bentuk UF6 (Uranium Heksaflorida. Karena U-235 lebih ringan dari U-238, maka ia memiliki kelincahan yanglebih tinggi dan lebih mudah menembus membran yang terbuat berpori-pori sangat halus. Dengan suatu tekanan yang cukup maka campuran gas UF6 dari isotop U-235 dan U-238 dapat dilewatkan membran. Setelah melewati membran terjadi kenaikan konsentrasi U-235 F6. Hasil pengayaan ini dapat dilewatkan lagi pada membran berikutnya dan seterusnya, dan setelah melewati ribuan membran maka konsentrasi U-235 dapat dina35, tetapi tidak pada U-238. U-238 yang tereksitasi dapat diionkan yang seterusnya dapat dipisahkan secara elektromagnet, atau direaksikan dengan bahan perangkap yang membuat isotop terperangkap.
Pada saat itu Amerika membangun suatu laboratorium pusat pengayaan isotop di Oak Ridge, Tenessee,. Metode yang digunakan adalah metode sigusi gas dan didesain oleh H.H. Urey bersama ahli-ahli yang membantunya. Di California (Berkeley) juga dibangun laboratorium pemisahan dengan metode magnetik. Akselerator yang digunakan adalah akselerator siklotron hasil rekayasa Ernest O. Lawrence.
Sejak tahun 1939 sampai 1945, pemerintah Amerika telah mengeluarkan beaya sekitar 2 milyar dollar bagi proyek Manhattan. Pada jam 5:29:45 waktu setempat, tanggal 16 Juli 1945, kilatan putih menyilaukan menyambar cakrawala dari lembah gurun Jemez, di utara New Mexico. The Gadget berhasil menguak tenaga inti dan membuka era baru dalam tenaga atom. Kilatan cahayadi cakrawala mulai memudar dan berubah menjadi oranye, mewarnai tumbuhnya monster cendawan debu yang menggumpal membumbung tinggi dan membakar langit. Tokoh di belakang semua iini adalah J. Robert Oppenheimer. Sejak itu hanya ada dua bom atom yang pernah dijatuhkan untuk perang, yaitu bom atom yang pertama dijatuhkan di Hiroshima tanggal 6 Agustus 1945 jam 8:15 dan bom kedua yang dijatuhkan di Nagasaki. Bom pertama ini menggunakan bahan ledak uranium, massa superkritis uranium-235 adalah 50 kg, diberi nama sandi Little Boy, berat bom ini sekitar 4,5 ton. Bom atom kedua dijatuhkan di Nagasaki pada tanggal 9 Agustus 1945 dengan bahan ledak Plutonium. Plutonium 239 murni mempunyai massa superkritis 16 kg Bom atom yang kedua ini diberi sandi Fat Man. Daya ledak dari kedua bom tersebut masing-masing sekitar 10 kiloton (satu kiloton setara dengan satu juta kilogram bahan ledak TNT, bahan ledak bom konvensional).
Prinsip Reaksi Nuklir Berantai
Reaksi nuklir yang didapat digunakan untuk membangkitkan energi ada dua jenis yaitu reaksi nuklir fisi (pembelahan) dan reaksi nuklir fusi (penggabungan). Dalam reaksi nuklir fisi, atom-atom berat yang dapat belah (fisionable) terbelah oleh neutron, sedangkan reaksi fusi merupakan penggabungan inti-inti isotop hidrogen.
Ada tiga inti dapat belah yaitu U-235, U-233 dan Pu-239. Neutron merupakan partikel yang ideal untuk membelah inti. Ia tidak bermuatan listrik, sehingga mudah masuk ke dalam inti atom tanpa mengalami gaya tolak Coulomb. Sebagai diketahui atom tersusun atas neutron dan proton yang terikat dalam volum yang sangat kecil dan dikelilingi oleh elektron orbit. Ukuran atom berorde 10-10 m dan ukuran inti berorde 10-15 m. Seandainya elektron, proton dan neutron diperbesar seukuran kelereng dengan radius 1 cm. Maka kelereng elektron ini akan mmengitari kelereng inti dengan radius 1 km. Atom netral memiliki jumlah elektron sama dengan jumlah proton dan jumlah ini menggambarkan nomor atom. Jumlah proton dan neutron menggambarkan nomor massa. Untuk U-235, maka jumlah proton adalah 92 dan jumlah neutron ada 143. Untuk U-238, jumlah proton 92 dan jumlah neutron 146. Secara kimia sifat U-235 dan U-238 adalah sama. Walaupun proton dan neutron terpaket dalam volum yang sangat kecil, namun gaya-gaya repulsif coulomb antar proton dapat dikalahkan oleh gaya-gaya nuklir yang dangatkuat. Pada reaksi pembelahan inti dibebaskan energi sekitar 100 sampai 200 juta elektron volt. Di samping itu juga dibebaskan 2 sampai 3 neutron baru. Dalam waktu sekejap (seperjuta detik) gumpalan bahan fisi akan membebaskan energi yang sangat besar dan terjadilah ledakan. Reaksi berantai dapat terjadi pada gumpalan massa fisi yang mencapai massa super kritis.
Baik U-235 maupun U-238 adalah radioaktif. Uranium adalah metal yang berat jenisnya lebih besar dari emas dan setelah mengalami peluruhan lebih dari 100.000 tahun, maka uranium akan menjadi timbal (Pb). Kedua isitop di atas terdapat di alam dengan perbandingan (U-238/U-235)= 99,3 / 0,7.
Bahan uranium-235 sangat sukar untuk dipisahkan. Setiap 25.000 ton bijih uranium yang ditambang dari bumi, hanya menghasilkan 50 ton metal uranium. Dari metal uranium ini 99,3% adalah U-238 dan tidak dapat dijadikan bahan bakar langsung bagi bom atom. Andaikan terbentuknya uranium merupakan awal terbentuknya batuan atau bumi, maka dengan mengukur kadar Pb, dapatlah diperkirakan umur batuan. Demikianlah umur bumi diperkirakan sekitar empat setengah milyar tahun.
Unsur plutonium tidak terdapat di alam, dan kalau toh ditemukan hanya dalam bentuk unsur kelumit. Pu-239 dapat dibuat di dalam reaktor ketika U-238 mendapat hujan neutron yang bertubi-tubi yang mengubahnya menjadi U-239. Unsur yang terakhir ini setelah melepaskan positron mengalami transmutasi menjadi Pu-239. Ada metode kimia yang digunakan untuk memisahkan Pu-239 dari campurannya. Plutonium bahan yang mudah belah tetapi tidak semudah U-235. Ia juga bahan yang beracun.
Bahan-bahan yang murni nuklir perlu disimpan sedemikian massa kritis tidak dilampaui. Untuk bom nuklir maka bahan-bahan perlu dipisahkan sedemikian masing-masing tidakmencapai kritis. Kekritisan dapat dicapai dengan menyatukan bahan-bahan yang dibawah kritis tersebut sampai mencapai massa superkritis. Salah satu cara adalah dengan detonasi kimia.
Bahan lain yang merupakan bahan bom nukri adalah gas deuterium dan tritirium. Pada suhu yang sangat tinggi kedua bahan ini dapat bereaksi fusi nuklir dan menghasilkan panas. Reaksi ini terjadi di matahari dan merupakan sumber energi kehidupan dibumi. Setiap detiknya dibakar sekitar 6 juta ton gas hidrogen. Hasil gas bahan berupa gas He dan dalam reaksi dibebaskan neutron cepat. Bom atom fusi memerlukan kondisi awal dengan suhu yang tinggi sekali yaitu berorde jutaan derajat celcius. Suhu ini dapat dicapai dengan ledakan fisi U-235 atau fisi Pu-239. Dengan demikian bom atom hidrogrn merurpakan bom atom dua tngkat yaitu fisi diikuti fusi. Kekuatannyapun lebih dahsyat yaitu sekitar 15 Megaton.
Bom fusi dapat digunakan untuk meledakkan bom nuklir dengan bahan bakar U-238. Bahan ini sangat melimpah sehingga dapat dibuat bom nuklir yang dangat kuat. U-238 dapat dibelah oleh neutron cepat yang dibebaskan oleh reaksi fusi. Dengan fisi (U-238), fusi (D-T) dan fisi (U-238) maka dapat dicapai kekuatan 125 Megaton atau lebih.
Tabel 1. Melukiskan perbandingan kekuatan bim atom dibandingkan dengan bom konvensional.

Tabel 1
Perbandingan Kekuatan Bom Atom dan Bom Konvensional
Jenis Bom Kekutan
(dlm Ton TNT)
1. Bom atom jatuh di Nagasaki
2. Seluruh bom jatuh di Jerman selama perang dunia II
3. Seluruh bahan ledak kimia selama perang dunia II
4. Bom Hidrogen diledakkan di Bikini Atoll 1954 10.000
1.300.000
5.000.000
15.000.000

Dapat dihitung bahwa satu bom hidrogen yang melenyapkan Bikini Atoll ekivalen dengan 3 kali bahan ledak dalam perang dunia II.Tidaklah mengherankan kalau satu kapal selam nuklir yang membawa senjata nuklir taktis mempunyai kemampuan daya ledak 25 kali daya ledak seluruh mesiu yang pernah diledakkan dalam perang dunia II. Sebanyak lebih 15.000 senjata nuklir saat ini dimiliki oleh negara-negara nuklir.
Dampak Fisik Ledakan Nuklir
Bom yang dijatuhkan memerlukan ketepatan posisi ledak atas tanah. Untuk mengetahui posisi nol, maka di dalam bom ada peralatan pengukur ketinggian yang disebut altimeter. Pada saat posisi nol, maka detonator kimia akan bekerja. Detonator kimia ini akan menekan bahan-bahan uranium murni menyatu sehingga mencapai superkritis.
Ledakan nuklir pertama di New Mexico menggambarkan betapa dahsyatnya eneergi yang dibebaskan dalam sekejap. Hampir 80 % energi yang dibebaskan berupa energi kinetik produk-produk hasil fisi, ishock wavei, radiasi termal dan kilatan cahaya, 6% dibebaskan dalam bentuk radiasi temasuk 3% radiasi neutron. Sisanya 14% dibebaskan dalam bentuk debu-debu radioaktif hasil fisi.
Dampak fisik dari ledakan dapat diperhitungkan dan dibagi menjadi 5 zona, yaitu Zona-1, adalah zona dimana semua lenyap menjadi uap, 98% fasilitas, tekanan lebih 25 psi dan kecepatan angin sekitar 320 mph. Zona 2 adalah zona kerusakan total, 90% fasilitas, tekanan lebih 17 psi dan kecepatan angin 290 mph. Zona-3 adalah zona kerusakan dahsyat dimana bangunan-bangunan besar seperti pabrik,gedung-gedung, jalan tol, jembatan dan lain-lain, roboh berkeping-keping, fatalitas 65% dan 30% luka-luka, tekanan 9 psi dan kecepatan angin 260 mph, Zona-4 adalah zona kerusakan panas hebat, smuanya terbakar, penduduk kesesakan nafas karena oksigen disedot oleh pembakaran, fatalitas 50%, 45% luka-luka. Zona-5 adalah zona dengan kerusakan angin dan api, rumah-rumah penduduk rusak, banyak penduduk terlempar oleh angin, yang selamat dalam keadaan terbakar, 15% mati dan 50% luka-luka, tekanan 5 psi dan kecepatan angin 98 mph.
Radius zona bergantung dari kekuatan bom. Dalam Tabel 2 ditunjukkan jangkauan radius berbagi kekuatan bom dalam mil.

Tabel 2
Jangkauan Radius berbagai Kekuatan Bom dalam Mil
Kekuatan Bom 10 Kiloton 1 Megaton 20 Megaton
Zona-1
Zona-2
Zona-3
Zona-4
Zona-5 0,5
1
1,75
2,5
3 2,5
3,75
6,5
7,75
10 8,75
14
27
31
35

Pada Tabel 3. ditunjukkan angka kerusakan dan angka kematian dari dua bom yang jatuh di Jepang

Tabel 3
Angka Kerusakan dan Angka Kematian dari Dua Bom yang Jatuh di Jepang
Nagasaki REF.1 REF.2 REF.3
1. Tewas dan Hilang
2. Luka-luka 39,000
>25,000 25,677
23,345 36,000
40,000
Hirosima
1. Tewas dan Hilang
2. Luka-luka 66,000
69,000 92,133
37,424 70,000
70,000

Dampak Sosial-Ekonomi
Dengan jatuhnya kedua bom atom tersebut maka menyerahlah Jepang kepada Amerika Serikat. Hal ini bukan berarti terbebasnya penjajahan di Asia Tenggara terutama Indonesia. Delapan hari setelah bom atom menghancurkan Nagasaki, rakyat Indonesia memproklamasikan kemerdekaannya pada tanggal 17 Agustus 1945. Jatuhnya bom atom di jepang memberikan hikmah akan lepasnya belenggu kekejaman tentara jepang yang telah merampas hampir seluruh harta benda yang dimiliki penduduk.
Diperkirakan apabila kekejaman tentara Jepang sedikit lebih lama lagi, kemungkinan bangsa Melayu yang tinggal tulang dibalut kulit saat itu akan mengalami kematian massal dan kelaparan, walaupun penjajahan hanya berlangsung 3 1/2 tahun.
Potensi sumberdaya alam Jepang kurang mendukung, karena kesuburan tanah hanya 12% yang dapat dipergunakan untuk pertanian. Namun demikian dengan adanya cukup air hujan, kerja yang sangat keras dan keterampilan yang tinggi, negeri ini cukup produktif dalam pertanian. Produksi padi mencapai dua sampai empat kali lipat rat-rata yang dihasilkan oleh negara-negara Asia Tenggara. Disamping daratan, laut disekitarnya merupakan aset ekonomi yang berharga . Sumber protein mereka adalah ikan dan rumput laut yang kaya vitamin. Pertambahan penduduk dan standar hidup cepat meningkat karena tumbuhnya industrialisasi. Sumber daya alam yang kecil membuat Jepang tergantung pada impor energi dan bahan mentah. Hal ini memaksa Jepang untuk mengembangkan pasaran luar negeri. Jepang merupakan importir terbesar dalam minyak , batubara, bijibesi dan biji logam lainnya, kapas wool, dan lain-lain. Keberhasilan dalam mengelola ketergantungan ini mrupakan salah satu kunci keberhasilan ekonomi Jepang dalam era globalisasi.
Bila sebelumnya Jepang dilukiskan oleh indahnya seni kemudian oleh tentaranya yang fanatik, atau oleh gunung Fuji dan simbol bendera matahari terbit, maka Jepang sekarang lebih diwarnai oleh pabrik-pabriknya, robotnya, oleh derasnya mobil-mobil yang membanjiri pasaran dunia, oleh hiruk-pikuknya atase perdagangan dan pengusaha yang bergegas di berbagai bandara diseluruh dunia. Keberhasilan dalam perekonomia moderen Jepang tidak terlepas dari kerja keras, motivasi dalam mencapai sukses , usaha yang tak kenal menyerah dan keterampilan dengan kemampuan menguasai berbagai teknologi tinggi. Hal ini yang mendukung adalah adanya tingkat pendidikan yang tinggi sebagai hasil dari restorasi Meiji, adanya cukup teknisi, industrialis, pengusaha yang berpengalamam dan birokrasi pemerintah yang mendukung pembaharuan ekonomi dan lain-lain. Dalam bidang ekonomi, pada awalnya pemerintah menitik beratkan pada investasi industri dasar seperti perkapalan, pertambangan, batubara, pengecoran baja, tenaga listrik, industri pupuk dan kimia. Pada tahun 1960 Perdana Mentri Ikeda mengajukan program untuk meningkatkan pendapatan nasional dua kali lipat dalam tempo 10 tahun. Ternyata target ini dapat dicapai bahkan terlampaui.
Jepang memasuki abad moderen bukan saja karena keterampilan dan budaya yang mendukung, tetapi juga kelembagaan-kelembagaan yang telah berkembang. Mereka mengembangkan pasaran yangluas yang berakar pada sistem keuangan yang kuat. Perdagangan perbankan dan kegiatan manufaktur semua berpusat di Kyoto dan Osaka.
Memang pada awalnya setelah kalah perang, pemulihan perekonomian agak lambat, tetapi sejak tahun 1949, sejak Amerika Serikat membuat kebijaksanaan baru membeli semua produk Jepang bagi pasokan logistik untuk perang di Korea yang pecah tahun 1950, perekonomian Jepang mulai bangkit dengan cepat.
Tekstil merupakan ekspor utama sejak pasca perang. Munculnya industri tekstil baru Taiwan dan India, membuat Jepang menggeser ke Industri berat, industri baja dan seperti sepeda motor, mobil dan traktor. Dari sini kemudian berkembang ke industri elektronik dan akhirnya Jepang merupakan negara saingan Amerika Serikat dalam posisinya sebagai pusat finansial dunia. Peranan Amerika pada permulaan pembangunan Jepang tidak saja dalam ekonomi tetapi juga dalam militer. Dengan dibatasinya pengembangan militer Jepang, yang telah digunakan sebagai alat kekejaman dalam perang dunia II, mengharuskan Amerika menanggung beban biaya operasional di sekitar Jepang. Dengan posisi begini Jepang tidak perlu mengeluarkan beaya untuk pertahanan sebagaimana negara-negara maju harus membayaar sekitar 4 sampai 7% dari GNP-nya. Beaya pertahanan akhirnya tetap diperlukan setelah jepang membentuk pasukan beladiri, namun beaya untuk maksud ini tidak lebih dari 1% GNP.
Saat ini negara-negara berkembang mulai melirik ke jepang sebagai sumber memperoleh hasil-hasil industri dan teknologi yang mereka perlukan. Di mata negara-negara berkembang, Jepang merupakan model dalam sukses ekonomi. Di antara negara-negara yang muncul mengikuti Jepang dan muncul sebagai negara industri baru adalah empat macan kecil Asia yaitu Korea Selatan, Taiwan, Hongkong dan Singapore. Negara-negara ini memiliki latar belakang filsafat Kong Hu Chu yang sama dengan Kepang. Setelah negara-negara ini maka muncul pula India , China, Indonesia, Malaysia, Thailand, Philipina dan Vietnam yang telah memperkuat diri dengan industri tekstil. Negara-negara di belahan Asia Timur telah menjadi ajang perkembangan ekonomi yang dinamik dibawah pengaruh yang kuat dari Jepang. Perdagangan Amerikapun lebih banyak mengalir ke Barat menyeberang pasifik dari pada ke timur menyeberang Atlantik.
Dari sini pesimistik sementara berfikir bahwa perang dagang yang digelar oleh negara-negara kapital terutama Jepang, yang kelihatannya memberikan banyak keuntungan di awal perkembangan, perlu diwaspadai dengan hati-hati. Bantuan jepang kelihatan menjanjikan prospek kehidupan yang baik. Pengalaman menunjukkan janji tentara Jepang sebagai saudara tua sewaktu pertama menjajah bangsa-bangsa Asia berakhir dengan kekejamam yang tiada taranya. Pertanyaa juga timbul, akankah perekonomian Jepang menjerat negara berkembang dengan tidak ada kemungkinan lagi untuk ada jalan keluar? Restorasi Meiji telah membuka Jepang untuk memperoleh bantuan dalam berbagai pembangunan. Keberhasilan Jepang dalam restorasi Meiji telah menimbulkan kebangkitan Jepang dan mampu menantang Amerika dengan perang Pearl Harbournya. Bom atom akhirnya teleh menyelesaikan pertikaian ini dengan korban ratusan ribu orang sipil tak berdosa sebagai tumbal. Amerika juga membantu alih teknologi kepada perusahaan-perusahaan Jepang. Bantuan ini tak pernah terfikirkan bahwa suatu hari merupakan bumerang baginya. Dengan bantuan tersebut dan kemahiran Jepang untuk mengejar ketinggalan dalam teknologi, dan dengan organisasi perekonomian dan perdagangan yang baik, teknik pemasaran yang jitu. Jepang telah menjadi kompetitor ekonomi utama dari Amerika Serikat. Tantangan Jepang ini membuat Amerika Serikat kewalahan. Akankah muncul bom ekonomi sedahsyat bom atom dalam perang dagang ini?
Bagi negara berkembang yang berfikiran optimistik, pengalaman selama ini telah membawa perekonomian menjadi bertambah baik, terutama di Asia Timur. Daerah ini telah menjadi ajang perdagangan dan ekonomi yang dinamis dan telah memberi harapan seluas-luasnya bagi perekonomian masa depan.
Daftar Pustaka
1. Documentation and Diagrams of the Atomic Bomb, File Courtesy of Outlaw Labs, anonym,Oake Ridge, 1994.
2. Nuclear Explosion - A World Wide Hazard, Kuzin, A.M, Foreign Languages Publ. House, Moscow 1959.
3. The Effects of Nuclear Weapons, Glasstone, Samuel, United State Atomic Energy Commission, Washington DC, 1957.
4. Aspek fisika Ledakan Nuklir, budi Santoso, Berkala Ilmu Kedokteran, UGM, 1990.
Oleh: Budi Santoso, M.Sc, Ph. D. adalah Ahli Peneliti Utama Bidang Fisika, tinggal di Jakarta [http://www.elektroindonesia.com/elektro/no6a.html]