Daftar Isi Adrian - Copy.docx

BAB I PENDAHULUAN

Masalah energi merupakan salah satu isu penting yang sedang hangat dibicarakan. Semakin berkurangnya sumber energi, penemuan sumber energi baru, pengembangan energi-energi alternatif, dan dampak penggunaan energi minyak bumi terhadap lingkungan hidup menjadi tema-tema yang menarik dan banyak didiskusikan. Pemanasan global yang diyakini sedang terjadi dan akan memasuki tahap yang mengkhawatirkan disebut-sebut juga merupakan dampak penggunaan energi minyak bumi yang merupakan sumber energi utama saat ini. Dampak lingkungan dan semakin berkurangnya sumber energi minyak bumi memaksa kita untuk mencari dan mengembangkan sumber energi baru. Salah satu alternatif sumber energi baru yang potensial datang dari energi nuklir. Meski dampak dan bahaya yang ditimbulkan amat besar, tidak dapat dipungkiri bahwa energi nuklir adalah salah satu alternatif sumber energi yang layak diperhitungkan. Isu energi nuklir yang berkembang saat ini memang berkisar tentang penggunaan energi nuklir dalam bentuk bom nuklir dan bayangan buruk tentang musibah hancurnya reaktor nuklir di Chernobyl. Isu-isu ini telah membentuk

bayangan

buruk

dan

menakutkan

tentang

nuklir

dan

pengembangannya. Padahal, pemanfaatan yang bijaksana, bertanggung jawab, dan terkendali atas energi nuklir dapat meningkatkan taraf hidup sekaligus memberikan solusi atas masalah kelangkaan energi.

Apa Itu Nuklir? Nuklir adalah sebutan untuk bentuk energi yang dihasilkan melalui reaksi inti, baik itu reaksi fisi (pemisahan) maupun reaksi fusi (penggabungan). Sumber energi nuklir yang paling sering digunakan untuk PLTN adalah sebuah unsur radioaktif yang bernama Uranium. Bagaimana caranya sebuah unsur radioaktif mampu menghasilkan panas yang besar? Tentu saja bukan dengan dibakar. Namun melalui reaksi pemisahan inti (reaksi fisi). Biar tidak terlalu rumit penjelasannya, perhatikan gambar berikut :

Gambar 1 : Reaksi pemisahan inti (reaksi fisi)

Atom uranium (U-235) (digambarkan dengan warna hitam merah di sebelah kiri) memiliki inti yang tidak stabil ketika ada neutron (warna hitam di paling kiri) yang ditembakkan pada inti atom tersebut, maka inti atom uranium akan membelah menjadi dua buah inti atom, yakni atom Barium (Ba141) dan atom Kripton (Kr-92) serta tiga neutron (warna hitam di kanan). Jika ingat ama pelajaran kimia, silahkan cek nama-nama unsur tadi dalam sistem periodik unsur. Masih ingat dengan hukum kekekalan massa-energi bukan (pelajaran Fisika kelas 3 SMA)? Nah, karena massa atom sebelum pembelahan lebih besar dari pada massa atom setelah pembelahan, maka selisih massa (disebut defek massa) tersebut berubah menjadi energi panas yang besarnya sekitar 200 MeV (Mega elektron volt), ini baru satu buah inti atom. satu gram uranium saja tentu memiliki banyak inti. Sehingga panas yang dihasilkan pun luar biasa besar. Karena

Uranium

bahan

tambang,

maka

Gambar 2 : Bahan tambang Uranium

bentuknya

juga

padat

BAB II TENAGA NUKLIR SEBAGAI SUMBER ENERGI

Seiring dengan perkembangan dunia di mana populasi semakin bertambah, perkembangan teknologi yang semakin pesat, dan naiknya gaya hidup di negaranegara maju, maka dibutuhkan banyaknya sumber energi listrik. Sumber energi di dunia yang tersedia saat ini meliputi energi batu bara, nuklir, bensin, angin, matahari, hidrogen, dan biomassa. Dari masing-masing jenis energi di atas, terdapat kelebihan dan kelemahan masing-masing. a. Batu Bara Kelebihan : Tidak mahal bahan bakarnya, mudah untuk didapat. Kelemahan :

Dibutuhkan kontrol untuk polusi udara dari pembakaran batu bara

tersebut, berkontribusi terhadap peristiwa hujan asam dan pemanasan global. b. Nuklir Kelebihan

:

Bahan bakarnya tidak mahal, mudah untuk dipindahkan

(dengan sistem keamanan yang ketat). Energi yang dihasilkan sangat tinggi, dan tidak mempunyai efek rumah kaca dan hujan asam. Kelemahan : Butuh biaya yang besar untuk sistem penyimpanannya, disebabkan dari bahaya radiasi energi nuklir itu sendiri. Masalah kepemilikan energi nuklir, disebabkan karena bahayanya nuklir sebagai senjata pemusnah massal dan produk buangannya yang sangat radioaktif. c. Bensin Kelebihan

:

Sangat mudah untuk didistribusikan, mudah untuk

didapatkan, energinya cukup tinggi. Kelemahan :

Untuk sekarang, sumber bahan bakarnya sudah tinggal sedikit.

Berkontribusi terhadap pemanasan global, dan harganya semakin mahal seiring dengan ketersediaannya.

d. Matahari Kelebihan :

Energi matahari bebas untuk didapatkan.

Kelemahan :

Tergantung pada cuaca, waktu, dan area. Untuk teknologi saat ini,

masih dibutuhkan area yang luas untuk meletakkan panel surya dan energi yang dihasilkan dari panel surya tersebut masih sangat sedikit. e. Angin Kelebihan :

Angin mudah untuk didapatkan dan gratis. Biaya perawatan dan

meregenerasi energinya semakin murah dari waktu ke waktu. Sumber energi ini baik digunakan di daerah pedesaan terutama pada daerah pertanian. Kelemahan :

Membutuhkan banyak pembangkit untuk menghasilkan energi

yang besar. Terbatas untuk area yang berangin saja, membutuhkan sistem penyimpanan energi yang mahal. Pada saat musim badai, angin dapat merusak instalasi pembangkit listrik. f. Biomassa Kelebihan :

Masih dalam tahap pengembangan, membutuhkan instalasi

pembangkit yang tidak terlalu besar. Kelemahan : Tidak efisien jika hanya sedikit instalasi pembangkit yang dibangun, berkontribusi terhadap pemanasan global. g. Hidrogen Kelebihan :

Mudah dikombinasikan dengan oksigen untuk menghasilkan air

dan energi. Kelemahan :

Sangat mahal untuk biaya produksi, membutuhkan energi yang

lebih besar untuk membuat hidrogennya sendiri.

Dengan berdasarkan fakta di atas, dapat dilihat sumber energi dari nuklir sangat dibutuhkan, karena terdapat beberapa sumber energi (seperti bensin dan batu bara) yang ketersediaannya di alam semakin sedikit, sehingga dibutuhkan sumber energi yang baru.

Bahan Bakar Nuklir Bahan bakar nuklir adalah semua jenis material yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi nuklir, demikian bila dianalogikan dengan bahan bakar kimia yang dibakar untuk menghasilkan energi. Hingga saat ini, bahan bakar nuklir yang umum dipakai adalah unsur berat fissil yang dapat menghasilkan

reaksi nuklir berantai di dalam reaktor nuklir. Bahan bakar fissil yang sering digunakan adalah

235

U dan

239

Pu, dan kegiatan yang berkaitan dengan

penambangan, pemurnian, penggunaan, dan pembuangan dari material-material ini termasuk dalam siklus bahan bakar nuklir. Siklus bahan bakar nuklir penting adanya karena terkait dengan PLTN dan senjata nuklir.

Gambar 3 : Proses pengolahan Uranium

Bahan bakar nuklir tradisional yang digunakan di USA dan beberapa negara yang tidak melakukan proses daur ulang bahan bakar nuklir bekas mengikuti empat tahapan seperti yang terdapat dalam gambar di atas. Proses di atas berdasarkan siklus bahan bakar nuklir. Pertama, uranium diperoleh dari pertambangan. Kedua, uranium diproses menjadi “Yellow Cake”. Langkah berikutnya adalah mengubah “Yellow Cake” menjadi UF6 untuk proses pengkayaan dan kemudian diubah menjadi uranium dioksida, atau tanpa proses pengkayaan untuk kemudian langsung ke tahap ke-4 sebagaimana yang terjadi untuk bahan bakar reaktor nuklir pada umumnya.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) menyediakan sekitar 17 persen dari total tenaga listrik dunia. Beberapa negara membutuhkan tenaga nuklir yang lebih besar daripada negara lain. Di Prancis, menurut International Atomic Energy Agency (IAEA), 75 persen tenaga listriknya dihasilkan oleh reaktor nuklir. Jumlah

pembangkit tenaga listrik di dunia diperkirakan lebih dari 400 buah dengan 100 buah di antaranya berada di Amerika Serikat.

Desain PLTN Salah satu jenis PLTN adalah Pressurized Water Reactor (PWR), Reaktor jenis ini adalah reaktor paling umum, 230 PLTN di seluruh dunia menggunakan jenis ini. gambar skemanya :

Gambar 4 : Salah satu desain PLTN Lihat, air yang bersuhu tinggi dan yang bersentuhan langsung dengan bahan bakar Uranuim (warna merah) selalu berada di dalam containment, containmentnya sendiri dibuat dengan bahan struktur yang tidak mampu ditembus oleh radiasi yang dipancarkan saat terjadi reaksi inti. di dalam reactor vessel juga terdapat control

rod

yang

berfungsi

sebagai

batang

Di dunia ini sudah ada berapa banyak PLTN?

pengendali

reaksi

inti.

Tabel 1 : Status PLTN di Dunia

BAB III PENGGUNAAN NUKLIR UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK

Secara umum yang dimaksudkan dengan PLTN adalah pembangkit listrik tenaga

nuklir

yang

merupakan suatu

kumpulan

mesin

yang

dapat

membangkitkan tenaga listrik dengan memanfaatkan tenaga nuklir sebagai tenaga awalnya. Sebelum melanjutkan ke prinsip kerja dari PLTN ini, ada baiknya penyusun terangkan sedikit tentang Proses Fisi dan Fusi Nuklir. -Fisi Nuklir Proses fisi adalah proses utama pada reaktor nuklir terjadi ketika sebuah inti bermassa berat. Pada reaksi fisi, inti senyawa yang terangsang terbelah menjadi dua inti massa yang lebih rendah, disebut produk isi, dan produk ini disertai oleh dua atau tiga neutron dan radiasi fisi gamma. Adapun tiga bahan bakar yang dapat berfisi antara lain : Uranium-235 (U235), Uranium-233 (U233) dan Plutonium-239 (Pu239). Ketiga bahan bakar ini besifat radioaktif tetapi mereka mempunyai massa paruh yang sangat lama. -Fusi Nuklir Proses fusi pada dasarnya adalah sebuah anti tesis dari proses fisi. Dalam proses fisi, inti bermasa berat membelah menjadi inti bermasa ringan, sambil melepaskan kelebihan energi pengikatan. Sedangkan pada reaksi fusi, inti bermasa ringan bergabung dalam rangka melepaskan kelebihan energi pengikatan. Jadi reaksi fusi adalah reaksi umum yang “meminyaki” matahari dan telah dipakai di bumi untuk melepaskan energi dalam jumlah yang besar didalam termonuklir atau bom hydrogen. Dalam fisika, fusi nuklir (reaksi termonuklir) adalah sebuah proses di mana dua inti atom bergabung,

membentuk

inti atom yang lebih besar dan

melepaskan energi. Fusi nuklir adalah sumber energi yang menyebabkan bintang bersinar, dan senjata nuklir meledak. Proses ini membutuhkan energi yang besar untuk menggabungkan inti nuklir, bahkan elemen yang paling ringan, hidrogen. Tetapi fusi inti atom yang ringan, yang membentuk inti atom yang lebih berat dan netron bebas, akan menghasilkan energi yang lebih besar

lagi dari energi yang dibutuhkan untuk menggabungkan mereka maka sebuah reaksi eksotermik yang dapat menciptakan reaksi yang terjadi sendirinya. Energi yang dilepas di banyak reaksi nuklir lebih besar dari reaksi kimia, karena energi pengikat yang mengelem kedua inti atom jauh lebih besar dari energi yang menahan elektron ke inti atom. Contoh: energi ionisasi yang diperoleh dari penambahan elektron ke hidrogen adalah 13.6 elektron volt lebih kecil satu per sejuta dari 17 MeV yang dilepas oleh reaksi Deuterium Tritium

(D-T) fusion seperti gambar di bawah

ini.

Gambar 5 : Reaksi D-T Fusion

Energi Nuklir Di dalam inti atom tersimpan besarnya.

Tenaga

pembakaran bahan

tenaga inti (nuklir)

nuklir itu hanya dapat bakar

nuklir.

Proses

yang luar biasa

dikeluarkan

ini

sangat

melalui

berbeda

proses dengan

pembakaran kimia biasa yang umumnya sudah dikenal, seperti pembakaran kayu, minyak dan batubara. Besar energi yang tersimpan (E) di dalam inti atom adalah seperti dirumuskan dalam kesetaraan massa dan energi oleh Albert Einstein : E=mC

Dimana m

: massa bahan (kg)

C

: kecepatan cahaya (3 x 108 m/s).

Energi nuklir berasal dari perubahan sebagian massa inti dan keluar dalam

bentuk panas. Dilihat dari proses berlangsungnya,

ada dua jenis reaksi

nuklir, yaitu reaksi nuklir berantai tak terkendali dan reaksi nuklir berantai terkendali. Reaksi nuklir tak terkendali terjadi misal pada ledakan bom nuklir. Dalam peristiwa ini reaksi nuklir sengaja tidak dikendalikan agar dihasilkan panas yang luar biasa besarnya sehingga ledakan bom memiliki daya rusak yang maksimal. Agar reaksi nuklir yang terjadi dapat dikendalikan secara aman dan energi yang dibebaskan dari

reaksi

nuklir

tersebut

dapat

dimanfaatkan, maka manusia berusaha untuk membuat suatu sarana reaksi yang dikenal sebagai reaktor nuklir. Jadi reaktor nuklir sebetulnya hanyalah tempat dimana reaksi nuklir berantai terkendali dapat dilangsungkan. Reaksi berantai di dalam reaktor nuklir ini tentu sangat berbeda dengan reaksi berantai pada ledakan bom nuklir. Untuk

mendapatkan

gambaran

tentang

besarnya

energi

yang

dapat

dilepaskan oleh reaksi nuklir, berikut ini diberikan contoh perhitungan sederhana. Ambil 1 g (0,001 kg) bahan bakar nuklir U235. Jumlah atom di dalam bahan bakar ini adalah : N = (1/235) x 6,02 x 1023 = 25,6 x 1020 atom U235. Karena setiap proses fisi bahan bakar nuklir U235 disertai dengan pelepasan energi sebesar 200 MeV, maka 1 g U235 yang melakukan reaksi fisi sempurna dapat melepaskan energi sebesar : E = 25,6 x 1020 (atom) x 200 (MeV/atom) = 51,2 x 1022 MeV Jika energi tersebut dinyatakan dengan satuan Joule (J), di mana 1 MeV = 1.6 x 10-13 J, maka energi yang dilepaskan menjadi : E = 51,2 x 1022 (MeV) x 1,6 x 10-13 (J/MeV) = 81,92 x 109 J Dengan menganggap hanya 30 % dari energi itu dapat diubah menjadi energi listrik, maka energi listrik yang dapat diperoleh dari 1 g U235 adalah : E listrik = (30/100) x 81,92 x 109 J = 24,58 x 109 J Karena 1J = 1 W.s ( E = P.t), maka peralatan elektronik seperti pesawat tv dengan daya (P) 100 W dapat dipenuhi kebutuhan listriknya oleh 1 g U235 selama : t = E listrik / P = 24,58 x 109 (J) / 100 (W) = 24,58 x 107 s

Angka 24,58 x 107 sekon (detik) sama lamanya dengan 7,78 tahun terusmenerus tanpa dimatikan. Jika diasumsikan pesawat TV tersebut hanya dinyalakan selama 12 jam/hari, maka energi listrik dari 1 g U235 bisa dipakai untuk mensuplai kebutuhan listrik pesawat TV selama lebih dari 15 tahun.

Prinsip Kerja PLTN Proses

kerja

pembangkit

PLTN

sebenarnya

listrik konvensional

hampir

sama

dengan

seperti pembangkit

listrik

proses

kerja

tenaga uap

(PLTU), yang umumnya sudah dikenal secara luas. Yang membedakan antara dua jenis pembangkit listrik itu adalah sumber panas yang digunakan. PLTN mendapatkan suplai panas dari reaksi nuklir, sedang PLTU mendapatkan suplai panas dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara atau minyak bumi. Reaktor daya dirancang untuk memproduksi energi listrik melalui PLTN. Reaktor daya hanya memanfaatkan energi panas yang timbul dari reaksi fisi, sedang kelebihan neutron dalam teras reaktor akan dibuang atau diserap menggunakan batang kendali. Karena memanfaatkan

panas hasil

fisi, maka reaktor daya dirancang berdaya thermal tinggi dari orde ratusan hingga ribuan MW. Proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik di dalam PLTN adalah sebagai berikut : 1. Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi dalam bentuk panas yang sangat besar. 2. Panas hasil reaksi nuklir tersebut dimanfaatkan untuk menguapkan air pendingin, bisa pendingin primer maupun sekunder bergantung pada tipe reaktor nuklir yang digunakan. 3. Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga dihasilkan energi gerak (kinetik). 4. Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator sehingga dihasilkan arus listrik.

Secara ringkas dan sederhana, rancangan PLTN terdiri dari air mendidih, boiling

water reactor bisa mewakili PLTN pada umumnya, yakni setelah ada reaksi nuklir fisi, secara bertubi-tubi, di dalam reaktor, maka timbul panas atau tenaga lalu dialirkanlah air di dalamnya. Kemudian uap panas masuk ke turbin dan turbin

berputar poros turbin dihubungkan dengan generator yang

menghasilkan listrik. Reaktor Nuklir

adalah

suatu

alat

dimana

reaksi berantai

dapat

dilaksanakan berkelanjutan dan dikendalikan. Atau dengan kata lain reaktor nuklir merupakan

suatu wadah bahan-bahan

fisi dimana

proses reaksi

berantai terjadi terus menerus tanpa berhenti atau tempat terjadinya reaksi pembelahan inti (nuklir). Bagian utama dari reaktor nuklir yaitu: elemen bakar

(batang-batang bahan bakar), perisai (perisai termal), moderator dan

elemen kendali. Bahan bakar yang digunakan didalam reaktor nuklir ada tiga jenis antara lain : - Uranium-235 (U235), - Uranium-233 (U233), - Plutonium-239 (Pu239). Dari ketiga jenis bahan bakar diatas, yang paling sering digunakan sebagai bahan bakar reaktor adalah Uranium-235 (U235).

Gambar 6: Reaksi berantai divergen

Reaksi fisi berantai terjadi apabila inti dari suatu unsur dapat belah

(Uranium-235, Uranium-233) bereaksi dengan neutron termal/lambat yang akan menghasilkan unsur-unsur lain dengan cepat serta menimbulkan energi panas dan neutron-neutron baru. Untuk mengendalikan reaksi berantai dalam reaktor nuklir maka digunakanlah bahan yang dapat menyerap neutron, misalnya Boron dan Cadmium. Yang bertujuan untuk mengatur kerapatan dari

neutron.

Dengan mengatur kerapatan neutron ini maka tingkat daya

raktor nuklir dapat ditentukan, bahkan reaksi dapat dihentikan sama sekali (sampai 0) pada saat semua neutron terserap oleh bahan penyerap. Perangkat pengatur kerapatan neutron pada reaktor nuklir ini disebut dengan elemen kendali. Jika elemen kendali disisipkan penuh diantara elemen bakar, maka elemen kendali akan menyerap neutron secara maksimum sehingga reaksi berantai akan dihentikan dan daya serap batang kendali akan berkurang bila batang kendali ditarik menjauhi elemen bakar. Di sini pengendalian dilakukan terhadap

pelepasan

dan

penyerapan

neutron

selama

berlangsungnya reaksi berantai. Neutron

yang

dilepaskan

dalam

suatu

reaksi

berantai

dapat

dibagi

menjadi empat kelompok, yaitu : 1. Meninggalkan material fisi. 2. Tidak berfisi, ditangkap oleh U238 membentuk Pu239. 3. Tidak berfisi, ditangkap oleh material batang kendali (control-rod). 4. Berfisi, ditangkap oleh U239 dan U233. Apabila jumlah nutron yang dilepaskan oleh proses fisi sama dengan jumlah empat bagian nutron diatas, maka energi panas yang dihasilkan adalah konstan. Atau sebaliknya jika jumlah nutron yang dihasilkan lebih kecil, maka reaksi berantai akan berhenti. Apabila lebih besar, maka laju fisinya naik dan menjadi tidak terkendali. Gambar dibawah menunjukkan skema sebuah reaktor nuklir.

Gambar 7 : Skema reactor nuklir Komponen utama reaktor nuklir antara lain : 1. Inti reactor

5. Tangki Reaktor

2. Moderator

6. Fluida Pendingin

3. Perisai Termal

7. Perisai Biologi

4. Reflektor

8. Batang-batang kendali

1. Inti reaktor :

Dibuat dari batang-batang bahan bakar yang berisi uranium

alam, uranium yang dipercaya, plutoium, atau U-233. Batang-batang bahan bakar tersebut dapat dicampur dengan material-material tidakberfisi. 2.Moderator :

Berfungsi untuk memperlambat kecepatan nutron sehingga

berkecepatan termal. Biasanya dibuat dari granit yang membungkus bahan bakar, tetapi mungkin juga air berat, air ringan (normal), atau berilium. Moderator dapat juga dicampur dengan bahan bakar. 3. Perisai Termal : Berfungsi menyerap radiasi (parikelb , nutron yang Makalah PLTN2005 12 terlepas, dan sinar gamma) yang terjadi karena proses fisi. Karena itu perisai menyelubungi inti reaktor, biasanya dibuat dari besi, menyerap energi dan menjadi panas. 4. Reflektor :

Berfungsi

untuk

memantulkan

kembali

nutron

yang

meninggalkan inti bahan bakar. Pada gambar diatas menunjukkan bahwa tepi moderator juga berfungsi sebagai reflektor, selain reflektor yang diletakkan di dalam perisai termal dan menyelubungi inti reaktor.

5. Tangki Reaktor : Berfungsi untuk membungkus seluruh inti reaktor, reflektor dan perisai termal. Dengan demikian tangki reaktor membentuk pula saluran untuk mengatur aliran pendingin melalui dan mengelilingi inti reaktor. 6. Fluida Pendingin: Membawa panas yang dihasilkan dari proses fisi untuk berbagai keperluan, antara lain sebagai pemanas air ketel pada pusat tenaga uap. Menjaga agar bahan bakar reaktor dan perlengkapannya ada pada temperature yang diperbolehkan (aman dan tidak rusak). 7. Perisai Biologi : Membungkus reaktor untuk menahan dan melemahkan semua radiasi yang mematikan sebagai akibat dari proses fisi. Perisai biologi dapat dibuat dari besi, timah hitam atau beton tebal dicampur oksida besi. 8. Batang-batang kendali: Berfungsi mengendalikan proses fisi (pembangkitan panas) di dalam reaktor, yaitu dengan menyerap nutron berlebihan yang terjadi dari proses fisi. Batang-batang kendali biasanya terbuat dari boron atau hafnium yang dapat menyerap nutron.

Ga mbar 8: Bentuk nyata dari inti reaktor

Gambar 9: Bentuk nyata dari batang-batang kendali

Jenis-jenis Reaktor Nuklir Teknologi PLTN dirancang agar energi nuklir yang terlepas dari proses fisi dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi dalam kehidupan sehari-hari. PLTN merupakan sebuah sistim yang dalam operasinya menggunakan reaktor daya yang berperan sebagai tungku penghasil panas. Dewasa ini ada berbagai jenis PLTN yang beroperasi. Perbedaan tersebut ditandai dengan perbedaan tipe reaktor daya yang digunakannya. Masing-masing jenis PLTN / tipe reaktor daya umumnya

dikembangkan

oleh negara-negara

tertentu,

sehingga seringkali suatu jenis PLTN sangat menonjol dalam suatu negara, tetapi tidak dioperasikan oleh negara lain. Perbedaan berbagai tipe reaktor daya

itu

bisa

terletak

pada penggunaan bahan bakar, moderator, jenis

pendinging serta perbedaan-perbedaan lainnya. Perbedaan jenis reaktor daya yang dikembangkan antara satu negara dengan negara lain juga dipengaruhi oleh tingkat penguasaan teknologi yang terkait dengan

nuklir

oleh

masing-masing

negara.

Pada

awal

pengembangan

PLTN pada tahun 1950-an, pengayaan uranium baru bisa dilakukan oleh Amerika Serikat dan Rusia, sehingga kedua negara tersebut pada saat itu

sudah mulai mengembangkan reaktor daya berbahan bakar uranium diperkaya. Sementara itu di Kanada, Perancis dan Inggris pada saat itu dipusatkan pada program pengembangan reaktor daya berbahan bakar uranium alam. Oleh sebab itu, PLTN yang pertama kali beroperasi di ketiga negara tersebut menggunakan

reaktor berbahan

perkembangan

berikutnya,

bakar uranium

terutama Inggris

alam. Namun

dan

Perancis

dalam juga

mengoperasikan PLTN berbahan bakar uranium diperkaya. Macam-Macam Reaktor Nuklir : a. LWR : Light Water Reactor / Reaktor air Ringan.  PWR : Presured Water Reactor / Reaktor Air Tekan.  BWR : Boiling Water Reactor / Reaktor Air Mendidih. b. HWR : Heavy Water Reactor / Reaktor Air Berat. c. HTGR : High Temperatur Gas Reactor / Reaktor Gas Suhu Tinggi. d. LMFBR : Liquit Metal Fast Breder Reactor / Reaktor Pembiak Cepat Logam Cair. e. GCFBR : Gas Coold Fast Breder Reactor / Reaktor Pembiak Cepat Pendingin Gas. f. LWBR : Light Water Breder Reactor / Reaktor Pembiak Air Ringan. g. SGHWR : Steam Generating Heavy Water Reactor / Reaktor Air Berat Generator Uap. h. MSBR : Molten Salt Breder Reactor / Reaktor Pembiak Garam Meleleh. Berikut ini adalah beberapa keterangan yang akan menjelaskan tentang jenisjenis dari reaktor nuklir, antara lain : 1. LWR (Light Water Reactor) / Reaktor air Ringan Sebagian besar reaktor daya yang beroperasi dewasa ini adalah jenis Reaktor

Air Ringan

atau

LWR

mula dikembangkan di AS dan H2O reaktor.

kemurnian Reaktor

(Pressurized

tinggi ini

Water

Reactor)

Rusia. Disebut Reaktor Air

sebagai terdiri

(Light

bahan

atas

moderator

Reaktor

Air

yang

mula-

Ringan karena

sekaligus pendingin tekan

atau

PWR

Water Reactor) dan Reaktor Air Didih atau BWR (Boiling

Water Reactor) dengan jumlah yang dioperasikan masing-masing mencapai 52 % dan 21,5 % dari total reaktor daya yang beroperasi. Sedang sisanya

sebesar 26,5 % terdiri atas berbagai type reaktor daya lainnya. a. PWR (Presured Water Reactor) / Reaktor Air Tekan Reaktor Air Tekan juga menggunakan H2O sebagai pendingin sekaligus moderator. Bedanya dengan Reaktor Air Didih adalah penggunaan dua macam pendingin, yaitu pendingin primer dan sekunder. Panas yang dihasilkan dari reaksi fisi dipakai untuk memanaskan

air pendingin

primer. Dalam

reaktor ini dilengkapi dengan alat pengontrol tekanan (pessurizer) yang dipakai untuk

mempertahankan

tekanan

sistim

pendingin

primer. Pada pendigin

primer memakai air dan dipanaskan inti sampai 600˚F tetapi air ini tidak mendidih karena berada didalam bejana yang bertekanan tinggi (sebesar 2250 psi). Air in dimasukkan kedalam pembangkit uap (satu atau dua) dengan tekanan 1000 psi, dan suhu 500˚F. Setelah melalui turbin uap dikembalikan ke kondensor. Sistim pressurizer terdiri atas sebuah tangki yang dilengkapi dengan pemanas listrik dan penyemprot air. Jika tekanan dalam teras reaktor berkurang, pemanas listrik akan memanaskan

air yang terdapat di dalam tangki

pressurizer sehingga terbentuklah uap tambahan yang akan menaikkan tekanan dalam sistim pendingin primer. Sebaliknya apabila tekanan dalam sistim pendingin

primer

bertambah,

maka

sistim

penyemprot

air

akan

mengembunkan sebagian uap sehingga tekanan uap berkurang dan sistim pendingin primer akan kembali ke keadaan semula. Tekanan pada sistim pendingin primer dipertahankan pada posisi 150 Atm untuk mencegah agar air pendingin primer tidak mendidih pada suhu sekitar 300 ºC. Pada tekanan udara normal, air akan mendidih dan menguap pada suhu 100 ºC. Dalam

proses

kerjanya,

air

pendingin

primer

dialirkan

ke

sistim

pembangkit uap sehingga terjadi pertukaran panas antara sistim pendingin primer dan sistim pendingin sekunder. Dalam hal ini antara kedua pendingin tersebut hanya terjadi pertukaran panas tanpa terjadi kontak atau percampuran, karena antara kedua pendingin itu dipisahkan oleh sistim pipa. Terjadinya pertukaran panas menyebabkan air pendingin sekunder menguap. Tekanan pada sistim pendingin sekunder dipertahankan pada tekanan udara normal sehingga air dapat menguap pada suhu 100 ºC. Uap yang terbentuk di dalam

sistim pembangkit uap ini selanjutnya dialirkan untuk memutar turbin. Pada Reaktor Air Tekan perputaran sistim pendingin primernya betul-betul tertutup, sehingga apabila terjadi kebocoran bahan radioaktif di dalam teras reaktor tidak akan menyebabkan kontaminasi pada turbin. Reaktor Air Tekan juga mempunyai keandalan operasi dan keselamatan yang sangat baik. Salah satu faktor penunjangnya

adalah karena reaktor ini mempunyai koefisien

reaktivitas negatif. Apabila terjadi kenaikan suhu dalam teras reaktor secara mendadak, maka daya reaktor akan segera turun dengan sendirinya. Namun karena menggunakan dua sistim pendingin, maka efisiensi thermalnya sedikit lebih rendah dibandingkan dengan Reaktor Air Didih.

Gambar 10, Diagram Alir Reaktor Air Tekan

Gambar 10, Diagram Alir Reaktor Air Tekan b. BWR (Boiling Water Reactor) / Reaktor Air Mendidih Reaktor

jenis

ini

menggunakan

air

biasa

(H2O)

sebagai

moderator maupun

pendinginnya, sehingga termasuk kelompok reaktor air biasa / ringan. Pada reaktor air didih ini, panas hasil fisi dipakai secara langsung untuk menguapkan air pendingin dan uap yang terbentuk langsung dipakai untuk memutar turbin. Turbin tekanan tinggi menerima uap pada suhu sekitar 290 ºC dan tekanan sebesar 7,2 MPa. Sebagian uap diteruskan lagi ke turbin tekanan rendah. Dengan sistim ini dapat diperoleh efisiensi thermal sebesar 34 %. Efisiensi thermal ini menunjukkan prosentase panas hasil fisi yang dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Setelah melalui turbin, uap tersebut akan mengalami proses pendinginan sehingga berubah menjadi air yang langsung dialirkan ke teras reaktor untuk diuapkan lagi dan seterusnya. Dalam reaktor ini digunakan bahan bakar U235 dengan tingkat pengayaannya 3-4 % dalam bentuk UO2.

Gambar 11, Diagram Alir Reaktor Air Didih 2. HWR (Heavy Water Reactor) / Reaktor Air Berat Reaktor ini mempergunakan air berat (D2O, D = Deuterium sebagai moderatornya. Jenis

reaktor

ini

sering

disebut

CANDU

(Canada

Deuterium Uranium)

dan

dikembangkan oleh Atomic Energi Commission dari Kanada. Bilamana pada reaktor air biasa moderator (H2O) berada dalam sebuah bejana, pada reaktor ini moderatornya (D2O) berada didalam pipa-pipa tekanan yang besar (calandria). Selanjutnya dapat pula dikemukakan, bahwa sebuah reaktor air berat uranium dioksida alam (UO2) dapat dipakai sebagai bahan bakar. Reaktor ini menggunakan bahan bakar uranium alam sehingga harus digunakan air berat yang penampang lintang serapannya terhadap neutron sangat kecil. Seperti halnya Reaktor Air tekan, Reaktor CANDU juga mempunyai sistim pendingin

primer dan sekunder, pembangkit uap dan pengontrol tekanan untuk mempertahankan tekanan tinggi pada sistim pendingin primer. D2O dalam reaktor CANDU hanya dimanfaatkan

sebagai

sistim

pendingin

primer,

sedang

sistim

pendingin

sekundernya menggunakan H2O. Dalam pengoperasian reaktor CANDU, kemurnian D2O harus dijaga pada tingkat 9599,8 %. Air berat merupakan bahan yang harganya sangat mahal dan secara fisik maupun kimia tidak dapat dibedakan secara langsung dengan H2O. Oleh sebab itu, perlu adanya usaha penanggulangan kebocoran D2O baik dalam bentuk uap maupun cairan. Aliran ventilasi dari ruangan dilakukan secara tertutup dan selalu dipantau tingkat kebasahannya, sehingga kemungkinan adanya kebocoran D2O dapat diketahui secara dini.

G a m b a r 1 2 , D i a g r a m Alir Reaktor Air Berat

3. HTGR (High Temperatur Gas Reactor) / Reaktor Gas Suhu Tinggi Reaktor Gas Suhu Tinggi adalah jenis reaktor yang menggunakan pendingin helium (He) dan moderator

grafit. Reaktor

gas

ini mampu menghasilkan panas hingga

750 ºC dengan efisiensi thermalnya sekitar 40 %. Panas

yang

dibangkitkan

dalam

teras reaktor dipindahkan menggunakan pendingin He (sistim primer) ke pembangkit uap. Dalam pembangkit uap ini panas akan diserap oleh sistim uap air umpan (sistim sekunder) dan uap yang dihasilkannya dialirkan ke turbin. Dalam reaktor ini juga ada sistim pemisah antara sistim pendingin primer yang radioaktif dan sistim pendingin sekunder yang tidak radioaktif. Elemen bahan bakar yang digunakan dalam Reaktor Gas

Suhu Tinggi berbentuk bola, tiap elemen mengandung 192 gram carbon, 0,96 gram U235 dan 10,2 gram Th232 yang dapat dibiakkan menjadi bahan bakar baru U233. Proses fisi dalam teras reaktor mampu memanaskan gas He hingga mencapai suhu 750 ˚C. Setelah terjadi pertukaran panas dengan sistim sekunder, suhu gas He akan turun menjadi 250 ºC. Gas He selanjutnya dipompakan lagi ke teras reaktor untuk mengambil panas fisi, demikian seterusnya. Dalam operasi normal, reaktor ini membutuhkan bahan bakar bola berdiameter 60 mm sebanyak ± 675.000 butir yang diletakkan di dalam teras reaktor. Rata-rata setiap butir bahan bakar tinggal di dalam teras selama enam bulan pada operasi beban penuh.

Gambar 13, Diagram Alir Reaktor Gas Suhu Tinggi 4. LMFBR (Liquit Metal Fast Breder Reactor) / Reaktor Pembiak Cepat Logam Cair. Selain yang telah dipaparkan diatas reaktor juga ada yang berupa reaktor pembiak cepat logam cair (LMFBR). Sistem dari reaktor ini adalah sejenis reaktor cepat pendingin sodium dan programnya disempurnakan beberapa kali. Reaktor ini adalah prototip daya 975-MWth

(375 MWe) dan berguna untuk persediaan listrik bagi kisi TVA. Dalam

sistem ini, seperti halnya

dalam setiap reaktor daya pendingin-sodium, energi fisi di

transfer ke sodium primer, dari sodium primer kesodium didalam penukar gas menengah (IHX), dan ak

di dalam

loop sekunder

Pemanfaat Tenaga Nuklir

Tenaga nuklir diharapkan bisa menjadi sumber energi masa depan Indonesia. Karena tenaga nuklir memiliki manfaat yang sangat banyak. Dengan adanya tenaga nuklir, diyakini bisa menambah pasokan listrik di Indonesia, terutama di pulau padat penduduk seperti yang ada di pulau Jawa. Selain itu diharapkan masyarakat Indonesia tidak memiliki ketergantungan yang tinggi terhadap petroleum, dengan demikian Indonesia dapat memproduksi minyak bumi lebih banyak. Selain itu, emisi gas dapat berkurang. Tenaga nuklir juga dimanfaatkan pada bidang-bidang lainnya seperti bidang pertanian, peternakan, hidrologi, industri, kesehatan, penggunaan zat radioaktif dan sinar-X untuk radiografi, logging, gauging, analisa bahan, kaos lampu, perunut (tracer) dan lain-lain. Dalam bidang penelitian terutama banyak dilakukan oleh BATAN mulai dari skala kecil sampai dengan skala besar. Pemanfaatan dalam bidang kesehatan dapat dilihat seperti untuk diagnosa, kedokteran nuklir, penggunaan untuk terapi dimana radiasi digunakan untuk membunuh selsel kanker. hirnya ke sistem uap air.

BAB V DAMPAK DAN PENANGANAN DARI PEMANFAATAN NUKLIR SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK

 Dampak positif adanya PLTN Dampak positif dari adanya PLTN ini, adalah dapat menghasilkan daya listrik yang cukup besar sehingga pada saat terjadi beban puncak pemakaian daya listrik, kita tidak perlu kuatir lagi akan adanya pemadaman bergilir.  Dampak negatif adanya PLTN Reaktor nuklir sangat membahayakan dan mengancam keselamatan jiwa manusia. Radiasi yang diakibatkan oleh reaktor nuklir ini ada dua, yaitu : a.

Radiasi Langsung yaitu radiasi yang terjadi bila radio aktif yang dipancarkan mengenai langsung kulit atau tubuh manusia.

b. Radiasi tak langsung adalah radiasi yang terjadi lewat makanan dan minuman yang tercemar zat radio aktif, baik melalui udara, air, maupun media lainnya. Baik radiasi langsung maupun tidak langsung, akan mempengaruhi fungsi organ tubuh melalui sel-sel pembentukannya.

Organ-organ tubuh yang

sensitif akan dan menjadi rusak. Sel-sel tubuh bila tercemar radio aktif uraiannya sebagai berikut: terjadinya ionisasi akibat radiasi dapat merusak hubungan antara atom dengan molekul-molekul sel kehidupan, juga dapat mengubah kondisi atom itu sendiri, mengubah fungsi asli sel atau bahkan dapat membunuhnya.Pada prinsipnya, ada tiga akibat radiasi yang dapat berpengaruh pada sel, antara lain : a. Sel akan mati. b. Terjadi penggandaan sel, pada akhirnya dapat menimbulkan kanker. c. Kerusakan dapat timbul pada sel telur atau testis, yang akan memulai proses bayi-bayi cacat.