Download - PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir)
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
NAMA :
• ARYA FAUZI SETIAWAN (07) /LT 1C
• DANANG HUTAMA (08) /LT 1C
• DIMAS ANAS ADITYA (09) /LT 1C
• FAELA MA’ANA SHUFA (10) /LT 1C
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
PENGERTIAN
PRINSIP KERJA
PEMBENTUKAN PANAS
LIMBAH NUKLIR
KEKURANGAN KELEBIHAN
PengertianPembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah
stasiun pembangkit listrik thermal dimana panas
yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih
reaktor nuklir pembangkit listrik.
PLTN termasuk dalam pembangkit daya base load,
yang dapat bekerja dengan baik ketika daya
keluarannya konstan (meskipun boiling water reactor
dapat turun hingga setengah dayanya ketika malam
hari). Daya yang dibangkitkan per unit pembangkit
berkisar dari 40 MW hingga 1000 MW.Back
Proses pembentukan panas
Apa itu Fisi Nuklir_.mp4
Proses pembentukan panasApabila satu neutron (dihasilkan dari sumber neutron)
tertangkap oleh satu inti atom uranium-235, inti atom ini
akan terbelah menjadi 2 atau 3 bagian / fragmen. Sebagian
dari energi yang semula mengikat fragmen-fragmen
tersebut dalam bentuk energy kinetik, sehingga mereka
dapat bergerak dengan kecepatan tinggi. Oleh karena
fragmen-fragmen itu berada di dalam struktur Kristal
uranium, mereka tidak dapat bergerak jauh dan
gerakannya segera diperlambat.
Back
Dalam proses perlambatan ini energy kinetic diubah
menjadi panas (energy termal). Sebagai gambaran dapat
dikemukakan bahwa energy termal yang dihasilkan dari reaksi
pembelahan 1 kg uranium-235 murni besarnya adalah 17 milyar
kilo kalori, atau setara dengan energy termal yang dihasilkan
dari pembakaran 2,4 juta kg (2400 ton) batubara. Selain
fragmen-fragmen tersebut reaksi pembelahan menghasilkan
pula 2 atau 3 neutron yang dilepaskan dengan kecepatan lebih
besar dari 10.000 km per detik.
Agar mudah ditangkap oleh inti atom uranium guna
menghasilkan reaksi pembelahan, kecepatan neutron ini harus
diperlambat. Zat yang dapat memperlambat kecepatan neutron
disebut moderator.
1. Air Sebagai Pemerlambat Neutron (Moderator)
Seperti telah disebutkan di atas, panas yang dihasilkan dari
reaksi pembelahan, oleh air yang bertekanan 160 atmosfir dan
suhu 3000oC secara terus menerus dipompakan kedalam reactor
melalui saluran pendingin reaktor. Air bersirkulasi dalam saluran
pendingin ini tidak hanya berfungsi sebagai pendingin saja
melainkan juga bertindak sebagai moderator, yaitu sebagai
medium yang dapat memperlambat neutron.
Neutron cepat akan kehilangan sebagian energinya selama
menumbuk atom-atom hidrogen. Setelah kecepatan neutron turun
sampai 2000 m per detik atau sama dengan kecepatan molekul
gas pada suhu 3000oC, barulah ia mampu membelah inti atom
uranium-235. Neutron yang telah diperlambat disebut neutron
termal.
2. Reaksi Pembelahan Inti Berantai Terkendali
Untuk mendapatkan keluaran termal yang mantap,
perlu dijamin agar banyaknya reaksi pembelahan inti yang
terjadi dalam teras reactor dipertahankan pada tingkat tetap,
yaitu 2 atau 3 neutron yang dihasilkan dalam reaksi itu hanya
satu yang dapat meneruskan reaksi pembelahan .
Neutron lainnya dapat lolos keluar reaktor, atau terserap
oleh bahan lainnya tanpa menimbulkan reaksi pembelahan
atau diserap oleh batang kendali. Batang kendali dibuat dari
bahan -bahan yang dapat menyerap neutron, sehingga jumlah
neutron yang menyebabkan reaksi pembelahan dapat
dikendalikan dengan mengatur keluar atau masuknya batang
kendali kedalam teras reactor
Sehubungan dengan uraian di atas perlu digaris
bawahi bahwa :
a. Reaksi pembelahan berantai hanya dimungkinkan
apabila ada moderator.
b. Kandungan uranium-235 di dalam bahan bakar
nuklir maksimum adalah 3,2 %.
Kandungan ini kecil sekali dan terdistribusi secara
merata dalam isotop uranium-238, sehingga tidak
mungkin terjadi reaksi pembelahan berantai secara
tidak terkendali di dalamnya.
3. Radiasi dan Hasil Belahan
Fragmen-fragmen yang diproduksi selama reaksi
pembelahan inti disebut hasil belahan, yang kebanyakan
berupa atom-atom radioaktif seperti xenon-133, kripton-85
dan iodium-131. Zat radioaktif ini meluruh menjadi atom lain
dengan memancarkan radiasi alpha, beta, gamma atau
neutron. Selama proses peluruhan, radiasi yang dipancarkan
dapat diserap oleh bahan-bahan lain yang berada di dalam
reactor, sehingga energi yang dilepaskan berubah menjadi
panas.
Panas ini disebut panas peluruhan yang akan terus diproduksi
walaupun reactor berhenti beroperasi. Oleh karena itu reactor
dilengkapi dengan suatu sistem pembuangan panas
peluruhan.
Reaksi pembelahan tersebut menghasilkan tenaga panas
(termal) dalam jumlah yang sangat besar serta
membebaskan 2 sampai 3 buah neutron. Sebagai
pemindah panas biasa digunakan air yang disalurkan
secara terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses
pembangkit yang menggunakan bahan bakar uranium ini
tidak melepaskan partikel seperti C02, S02, atau Nox, juga
tidak mengeluarkan asap atau debu yang mengandung
logam berat yang dilepas kelingkungan.
Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang
ramah lingkungan
Namun disamping itu PLTN menghasilkan bahan radioaktif
sebagai hasil aktivitas neutron. Bahan radioaktif ini terjadi
karena bahan-bahan lain yang berada di dalam reaktor (seperti
kelongsongan atau bahan struktur) menangkap neutron
sehingga berubah menjadi unsur lain yang bersifat radioaktif.
Radioaktif adalah sumber utama timbulnya bahaya dari suatu
PLTN, oleh karena itu semua system pengamanan PLTN
ditujukan untuk mencegah atau menghalangi terlepasnya zat
radioaktif kelingkungan dengan aktivitas yang melampaui nilai
batas ambang yang diizinkan menurut peraturan yang berlaku.
Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN,
adalah berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat.
Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan di
lokasi PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.Back
Prinsip Kerja PLTN
Prinsip kerja PLTN sebenarnya mirip dengan pembangkit listrik
lainnya, misalnya Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).
Namun pada PLTN panas yang akan digunakan untuk
menghasilkan uap, dihasilkan dari reaksi pembelahan inti
bahan fisi (uranium) dalam reaktor nuklir. Panas yang
digunakan untuk membangkitkan uap diproduksi sebagai hasil
dari pembelahan inti atom .
Back
Working Principle of Nuclear Power Plants _ Nuclear Energy (Animation).mp4
1
23
4
578
9
10
11
12
13
14
15
Containment Building
Tangki ini bisa berupa tabung (silinder) atau bola yang dibuat
dengan fungsi sebagai wadah untuk menempatkan komponen-
komponen reaktor lainnya dan sebagai tempat berlangsungnya
reaksi nuklir. Tangki yang berdinding tebal ini juga berfungsi sebagai
penahan radiasi agar tidak keluar dari sistem reaktor.
Reaktor Vessel
Komponen reaktor yang berfungsi sebagai tempat
untuk reaksi fisi bahan bakar. Teras reaktor dibuat
berlubang (kolom) untuk menempatkan bahan bakar
reaktor yang berbentuk batang. Teras reaktor dibuat
dari logam yang tahan panas dan tahan korosi.
Moderator
Fungsi dari moderator adalah untuk memperlambat
laju neutron cepat (moderasi) yang dihasilkan dari
reaksi inti hingga mencapai kecepatan neutron
thermal untuk memperbesar kemungkinan terjadinya
reaksi nuklir selanjutnya (reaksi berantai). Bahan
yang digunakan untuk moderator adalah air atau
grafit.
Uranium fuel
Bahan bakar adalah komponen utama yang
memegang peranan penting untuk berlangsung
nya reaksi nuklir. Bahan bakar dibuat dari isotop
alam seperti Uranium, Thorium yang
mempunyai sifat dapat membelah apabila
bereaksi dengan neutron
Control rods
Reaksi nuklir bisa tidak terkendali apabila partikel-partikel
neutron yang dihasilkan dari reaksi sebelumnya sebagian
tidak ditangkap atau diserap. Untuk mengendalikan
reaksi ini, reaktor dilengkapi dengan elemen kendali yang
dibuat dari bahan yang dapat menangkap atau menyerap
neutron. Elemen kendali juga berfungsi untuk
menghentikan operasi reaktor (shut down) sewaktu-
waktu apabila terjadi kecelakaan. Sebuah batang kendali
adalah batang yang digunakan dalam reaktor nuklir untuk
mengontrol laju fisi uranium dan plutonium.
Steam Generator
Suatu bejana yang berfungsi sebagai tempat
pemindahan panas dari reactor untuk memasak air
yang dimana dalam generator ini berlangsung proses
terbentuknya uap bertekanan sehingga dapat
memutar turbin.
Turbine
Condenser
Tempat dimana uap bertekan yang telah
menggerakkan turbin diubah menjadi air dengan
cara mendinginkan uap tersebut dengan air dingin
sehingga uap berubah menjadi air yang dapat
disirkulasikan kembali menuju steam generator
Cooling tower
Menara yang difungsikan untuk menstransferkan panas dari pembangkit menuju atmosfir sehingga suhu ruangan pembangkit lebih stabil.
Back
Siklus Bahan Bakar Nuklir
Pada teknologi nuklir, hal-hal yang berkaitan dengan
pertanyaan-pertanyaan semacam di atas, dikenal dengan
istilah siklus bahan bakar nuklir. Ada tiga bagian pada
siklus ini, yaitu bagian depan (front end), bagian
pembangkitan daya, dan bagian belakang (back end). Secara
sederhana siklus bahan bakar nuklir dapat diilustrasikan
seperti pada gambar di bawah ini.
Back
Pada reaksi fisi akan dihasilkan produk-produk fisi yang sifatnya
radioaktif, oleh karenanya setelah keluar dari reaktor, perangkat
bahan bakar harus didinginkan terlebih dahulu. Untuk itu perangkat
bahan bakar akan dimasukkan ke dalam kolam bahan bakar bekas
(spent fuel pool) selama beberapa tahun. Selanjutnya bahan bakar
akan dipindahkan ke tempat penyimpanan kering (dry cask storage).
Baik kolam bahan bakar bekas maupun tempat penyimpanan kering,
keduanya masih berada di lokasi sekitar reaktor.
Penyimpanan bahan bakar bekas
Untuk mengolah bahan bakar bekas, tabung penyimpan kering akan
dibawa ke pabrik pengolah ulang (reprocessing plant). Di pabrik ini
bahan bakar bekas akan dipisahkan menjadi tiga kategori, yaitu
uranium, plutonium dan limbah yang mengandung produk fisi.
Uranium yang masih mengandung U-235 lebih tinggi daripada
uranium alami kemudian akan dilakukan konversi dan dikirim ke
pabrik pengkayaan. Dengan kata lain uranium akan didaur ulang
kembali ke tahapan 2 dan 3. Plutonium dapat dimanfaatkan sebagai
bahan bakar. Oleh karena itu plutonium dari pabrik pengolah ulang
akan dikirim ke fasilitas fabrikasi agar dibuat pelet plutonium
dioksida (PuO2) dan bersama-sama dengan pelet UO2 akan dijadikan
sebagai bahan bakar MOX (Mixed OXide) untuk reaktor yang
menggunakannya.
Pengolahan ulang
Limbah yang telah dipisahkan di pabrik pengolahan ulang akan diolah
tersendiri. Agar bisa disimpan untuk jangka panjang, limbah perlu
distabilkan terlebih dahulu dalam bentuk atau struktur yang tidak
akan bereaksi maupun berkurang kekuatannya. Ada beberapa cara
untuk melakukannya, antara lain dengan melakukan vitrifikasi yaitu
dengan mengubahnya material limbah menjadi gelas Pyrex dan
disimpan di dalam tabung baja tahan karat. Gelas yang terbentuk
sangat tahan terhadap air. Cara yang lain adalah dengan
menggunakan metode Synroc atau Syntethic Rock. Pada metode ini,
limbah nuklir dicampur dengan tiga buah mineral yaitu hollandite
(BaAl2Ti6O16), zirconolite (CaZrTi2O7) dan perovskite (CaTiO3).
Selanjutnya dengan memberikan tekanan pada suhu yang tinggi,
campuran tersebut akan membentuk struktur yang padat dan keras
seperti batu cadas.
Pengolahan limbah
Kontainer limbah maupun synroc selanjutnya akan diletakkan di
tempat penyimpanan lestari (final waste repository). Lokasi ini dipilih
di kawasan yang stabil secara geologis dan berada di bawah tanah,
biasanya pada kedalaman lebih dari 500 m di bawah permukaan.
Tujuan utamanya adalah untuk mengisolasi limbah nuklir (yang
sudah diolah tentu saja) dari jangkauan khalayak ramai.
Penyimpanan lestari
Back
• Kelebihan dan Kekurangan
Kelebihan :
1. Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal). Gas rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat dinyalakan dan hanya sedikit menghasilkan gas.
2. Tidak mencemari udara dan tidak menghasilkan gas-gas berbahaya seperti Karbon Monoksida, Sulfur Dioksida, Aerosol, Mercury, Nitrogen Oksida, partikulate atau asapfotokimia.
3. Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal).
4. Biaya bahan bakar rendah karena hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan dan ketersedian bahan bakar yang melimpah.
Kekurangan :
5. Risiko kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan Chernobyl (yang tidak mempunyai containment building).
6. Limbah nuklir radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat bertahan hingga ribuan tahun.
Back