artikel pltn
Post on 12-Jul-2016
234 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
A. PENDAHULUAN
Sejarah pemanfaatan energi nuklir melalui
Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) dimulai
beberapa saat setelah tim yang dipimpin Enrico
Fermi berhasil memperoleh reaksi nuklir
berantai terkendali yang pertama pada tahun
1942. Reaktor nuklirnya sendiri sangat
dirahasiakan dan dibangun di bawah stadion
olah raga Universitas Chicago. Mulai saat itu
manusia berusaha mengembangkan pemanfaatan
sumber tenaga baru tersebut. Namun pada
mulanya, pengembangan pemanfaatan energi
nuklir masih sangat terbatas, yaitu baru
dilakukan di Amerika Serikat dan Jerman. Tidak
lama kemudian, Inggris, Perancis, Kanada dan
Rusia juga mulai menjalankan program energi
nuklirnya. Listrik pertama yang dihasilkan dari
PLTN terjadi di Idaho, Amerika Serikat, pada
tahun 1951. Selanjutnya pada tahun 1954 PLTN
skala kecil juga mulai dioperasikan di Rusia.
PLTN pertama di dunia yang memenuhi syarat
komersial dioperasikan pertama kali pada bulan
Oktober 1956 di Calder Hall, Cumberland.
Sistim PLTN di Calder Hall ini terdiri atas dua
reaktor nuklir yang mampu memproduksi sekitar
80 juta Watt tenaga listrik. Sukses
pengoperasian PLTN tersebut telah mengilhami
munculnya beberapa PLTN dengan model yang
sama di berbagai tempat. Proses rencana
pembangunan PLTN di Indonesia cukup
panjang. Tahun 1972, telah dimulai pembahasan
awal dengan membentuk Komisi Persiapan
Pembangunan PLTN. Komisi ini kemudian
melakukan pemilihan lokasi dan tahun 1975
terpilih 14 lokasi potensial, 5 di antaranya
terletak di Jawa Tengah. Lokasi tersebut diteliti
Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN)
bekerjasama dengan NIRA dari Italia. Dari
keempat belas lokasi tersebut, 11 lokasi di pantai
utara dan 3 lokasi di pantai selatan.
Gambar 2.1, Reaktor Penembak Cepat (Fast
Breeder Reactor) di Monju, Jepang
Pada Desember 1989, Badan Koordinasi Energi
Nasional (BAKOREN) memutuskan agar
BATAN melaksanakan studi kelayakan dan
terpilihlah NewJec (New Japan Enginereering
Consoltan Inc) untuk melaksanakan studi tapak
dan studi kelayakan selama 4,5 tahun, terhitung
sejak Desember 1991 sampai pertengahan 1996.
Pada 30 Desember 1993, NewJec menyerahkan
dokumen Feasibility Study Report (FSR) dan
Prelimintary Site Data Report ke BATAN.
Rekomendasi NewJec adalah untuk bidang studi
non-tapak, secara ekonomis, PLTN kompetitif
dan dapat dioperasikan pada jaringan listrik
Jawa – Bali di awal tahun 2000-an. Tipe PLTN
direkomendasikan berskala menengah, dengan
calon tapak di Ujung Lemahabang,
Grenggengan, dan Ujungwatu.
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
B. Pengertian PLTN
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.
1. 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.
2. 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 energy 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 energy 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
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
Gambar 2.2, Reaksi D-T Fusion
C. Energi Nuklir
Di dalam inti atom tersimpan tenaga inti
(nuklir) yang luar biasa besarnya. Tenaga nuklir
itu hanya dapat dikeluarkan melalui proses
pembakaran bahan bakar nuklir. Proses ini
sangat berbeda 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 = m C
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 reactor 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 energy 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
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
Dengan menganggap hanya 30 % dari energi itu
dapat diubah menjadi energy 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 terus-menerus 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.
D. Prinsip Kerja PLTN
Proses kerja PLTN sebenarnya hampir sama
dengan proses kerja pembangkit listrik
konvensional seperti pembangkit listrik 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 energy 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
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
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 2.3, 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
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
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 reactor nuklir.
Gambar 2.4, Skema reaktor nuklir
Komponen utama reaktor nuklir antara lain :
1. Inti reaktor
2. Moderator
3. Perisai Termal
4. Reflektor
5. Tangki Reaktor
6. Fluida Pendingin
7. Perisai Biologi
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 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
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
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.
Gambar Bentuk nyata dari inti reaktor.
Gambar Bentuk nyata dari batang-batang
kendali
E. 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 reactor
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-
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
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
reactor berbahan bakar uranium alam.
Namun dalam perkembangan
berikutnya, terutama Inggris dan
Perancis juga mengoperasikan PLTN
berbahan bakar uranium diperkaya.
Macam-Macam Reaktor Nuklir
1. LWR : Light Water Reactor / Reaktor
air Ringan.
a. PWR : Presured Water Reactor /
Reaktor Air Tekan. BWR : Boiling
Water Reactor / Reaktor Air
Mendidih.
b. HWR : Heavy Water Reactor /
Reaktor Air Berat.
2. HTGR : High Temperatur Gas Reactor /
Reaktor Gas Suhu Tinggi.
3. LMFBR : Liquit Metal Fast Breder
Reactor / Reaktor Pembiak Cepat
Logam Cair.
4. GCFBR : Gas Coold Fast Breder
Reactor / Reaktor Pembiak Cepat
Pendingin Gas.
5. LWBR : Light Water Breder Reactor /
Reaktor Pembiak Air Ringan.
6. SGHWR : Steam Generating Heavy
Water Reactor / Reaktor Air Berat
Generator Uap.
7. MSBR : Molten Salt Breder Reactor /
Reaktor Pembiak Garam Meleleh.
Berikut ini adalah beberapa keterangan
yang akan menjelaskan tentang jenis-jenis 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 (Light Water Reactor) yang
mula-mula dikembangkan di AS dan Rusia.
Disebut Reaktor Air Ringan karena
menggunakan H2O kemurnian tinggi sebagai
bahan moderator sekaligus pendingin reaktor.
Reaktor ini terdiri atas Reaktor Air tekan atau
PWR (Pressurized Water Reactor) dan Reaktor
Air Didih atau BWR (Boiling Water Reactor)
dengan jumlah yang dioperasikan masing-
masing mencapai 52 % dan 21,5 % dari total
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
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
reactor 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
reactor secara mendadak, maka daya reaktor
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
akan segera turun dengan sendirinya. Namun
karena menggunakan dua sistim pendingin,
maka efisiensi thermalnya sedikit lebih rendah
dibandingkan dengan Reaktor Air Didih.
Gambar Diagram Alir Reaktor Air Tekan
Gambar 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 untukmemutar 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 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-
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
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 95-99,8 %. 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.
Gambar 2.11, Diagram Alir Reaktor Air Berat
3. HTGR (High Temperatur Gas Reactor) /
Reaktor Gas Suhu Tinggi
Reaktor Gas Suhu Tinggi adalah jenis
reaktor yang menggunakan pendingin gas
helium (He) dan moderator grafit. Reaktor 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
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
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 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 reactor pembiak
cepat logam cair (LMFBR). Sistem dari reaktor
ini adalah sejenis reactor 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 di
dalam loop sekunder didalam penukar gas
menengah (IHX), dan akhirnya ke sistem uap
air.
F. Dampak-dampak yang ditimbulkan dari
adanya PLTN.
1. 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.
2. 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
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
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.
Masalah lain juga ditimbulkan oleh
limbah/sampah nuklir terhadap tingkat
kesuburan tanah limbah/sampah nuklir
merupakan semua sisa bahan (padat atau cair)
yang dihasilkan dari proses pengolahan uranium,
misalnya sisa bahan bakar nuklir yang tidak
digunakan lagi, dan bersifat radioaktif, tidak bisa
dibuang atau dihilangkan seperti jenis sampah
domestik lainnya (sampah organic dan lain-lain.)
Sampah nuklir ini harus ditimbun dengan cara
yang paling aman. Hal yang saat ini dapat
dilakukan oleh manusia hanyalah menunggu
sampai sampah nuklir tersebut tidak lagi bersifat
radioaktif, dan itu memerlukan waktu ribuan
tahun.
Selain itu ada 3 metode lain yang dapat
digunakan untuk membuang limbah radioaktif
yaitu:
1. Pengenceran dan penyebaran (Dilute and
Disprese): Limbah dengan konsentrasi rendah
dilepas ke udara, air atau tanah untuk diencerkan
atau dilarutkan sampai ke tingkat yang aman.
2. Penundaan dan Perusakan (Delay and Decay):
Dapat digunakan untuk limbah radioaktif dengan
waktu paro (half-lives) relatif singkat. Zat-zat
tersebut disimpan dalam bentuk cair atau lumpur
di dalam tangki. Setelah 10-20 kali waktu
paronya, zat-zat tersebut mengalami perusakan
atau pembusukan ke tingkat yang tidak
berbahaya atau kemudian dapat diencerkan dan
disebarkan ke lingkungan.
3. Konsentrasi dan Pengepakan (Concentration
and Containment): digunakan untuk limbah
radioaktif yang sangat toksik dengan dengan
waktu yang panjang. Limbah tersebut harus
disimpan dalam puluhan, ratusan bahkan ribuan
tahun, tergantung dari komposisinya. Zat-zatnya
tidak hanya sangat radioaktif tapi juga bersuhu
yang sangat panas.
Gambar Para pekerja sedang menangani sampah
Nuklir
Gambar Drum baja penyimpanan sampah
Nuklir
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
Gambar tempat penyimpanan sampah Nuklir
Ada beberapa bahaya lain dari PLTN
yang perlu dipertimbangkan, antara lain :
a. Kesalahan manusia (human error) yang
bisa menyebabkan kebocoran, yang
jangkauan radiasinya sangat luas dan
berakibat fatal bagi lingkungan dan
makhluk hidup.
b. Salah satu yang dihasilkan oleh PLTN,
yaitu Plutonium memiliki hulu ledak
yang sangat dahsyat. Sebab Plutonium
inilah, salah satu bahan baku pembuatan
senjata nuklir. Kota Hiroshima hancur
lebur hanya oleh 5 kg Plutonium.
c. Limbah yang dihasilkan (Uranium) bisa
berpengaruh pada genetika. Di samping
itu, tenaga nuklir memancarkan radiasi
radio aktif yang sangat berbahaya bagi
manusia
TAHUN LOKASI JENIS KECELAKAAN
10 Juli 1976
seveso, Italia
ledakan zat kimia: sejumlah 0,5 - 10 kg Dioksin beracun tersebar pada daerah seluas 18 km2
11 Juli 1978
San Carlos, de la Rapita Spanyol,
Lori seberat 36 ton, mengangkut gas propylene menabrak dinding perkemahan dan meledak, menyebabkan kobaran api setinggi 30 meter
25 Februari 1984
Cubatao, Brazil
Sati pipa rusak dan gasolin bocor kemudian meledak menyebabkan kebaran api raksasa.
Universitas Negeri semarangPembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )
top related