Makalah Fisika Modern

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Fisika Modern

Dosen pengampu :

Dr.Parlindungan Sinaga, M.Si

Disusun Oleh :

Iif Latifah (1401257)

DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2016

A. PENGERTIAN PLTN

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah stasiun

pembangkit listrik thermal di mana 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 MWe hingga 1000 MWe. Unit baru yang

sedang dibangun pada tahun 2005 mempunyai daya 600-1.

Gambar 1 sketsa PLTN

Pada dasarnya sistem kerja dari PLTN sama dengan pembangkit

listrik konvensional, yaitu: air diuapkan di dalam suatu ketel melalui

pembakaran. Ulang yang dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan

bergerak apabila ada tekanan uap. Perputaran turbin digunakan untuk

menggerakkan generator, sehingga menghasilkan tenaga listrik. Satu gram

U-235 setara dengan 2650 batu bara.

Pada PLTN panas yang digunakan untuk menghasilkan uap yang

sama,dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium) dalam

reactor nuklir. Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang

disirkulasikan secara terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses

pembangkit yang menggunakan bahan bakar uranium ini tidak melepaskan

partikel seperti CO2, SO2, atau NOx, juga tidak mengeluarkan asap atau

debu yang mengandung logam berat yang dilepas ke lingkungan. Oleh

karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan.

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.

B. JENIS – JENIS PLTN

1. Pressurized Water Reactor (PWR)/Reaktor Air Tekan

PWR adalah jenis reaktor daya nuklir yang menggunakan air ringan

biasa sebagai pendingin maupun moderator neutron. Reaktor ini

pertama sekali dirancang oleh Westinghouse Bettis Atomic Power

Laboratory untuk kepentingan kapal perang, tetapi kemudian

rancangan ini dijadikan komersial oleh Westinghouse Nuclear Power

Division. Reaktor jenis ini merupakan jenis reaktor yang paling umum.

Lebih dari 230 buah reaktor digunakan untuk menghasilkan listrik, dan

beberapa ratus lainnya digunakan sebagai tenaga penggerak kapal.

Gambar 2 Pressurized Water Reactor (PWR)

Pada reaktor jenis PWR, aliran pendingin utama yang berada di teras

reaktor bersuhu mencapai 325oC sehingga perlu diberi tekanan

tertentu (sekitar 155 atm) oleh perangkat pressurizer sehingga air tidak

dapat mendidih. Pemindah panas, generator uap, digunakan untuk

memindahkan panas ke aliran pendingin sekunder yang kemudian

mendidih menjadi uap air dan menggerakkan turbin untuk

menghasilkan listrik. Uap kemudian diembunkan di dalam kondenser

menjadi aliran pendingin sekunder. Aliran ini kembali memasuki

generator uap dan menjadi uap kembali, memasuki turbin, dan

demikian seterusnya.

2. Boiling Water Reactor (BWR)/Reaktor Air Didih

Reaktor jenis BWR merupakan rancangan reaktor jenis air ringan

sebagai pendingin dan moderator, yang juga digunakan di beberapa

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. Reaktor BWR pertama sekali

dirancang oleh Allis-Chambers dan General Electric (GE). Sampai saat

ini, hanya rancangan General Electric yang masih bertahan. Reaktor

BWR rancangan General Electric dibangun di Humboldt Bay di

California. Reaktor ini mempunyai banyak persamaan dengan reaktor

PWR; perbedaan yang paling kentara ialah pada reaktor BWR, uap

yang digunakan untuk memutar turbin dihasilkan langsung oleh teras

reaktor.

Gambar 3 Skema Boiling Water Reactor

Pada reaktor BWR hanya terdapat satu sirkuit aliran pendingin yang

bertekanan rendah (sekitar 75 atm) sehingga aliran pendingin tersebut

dapat mendidih di dalam teras mencapai suhu 285oC. Uap yang

dihasilkan tersebut mengalir menuju perangkat pemisah dan pengering

uap yang terletak di atas teras kemudian menuju turbin. Karena air

yang berada di sekitar teras selalu mengalami kontaminasi oleh

peluruhan radionuklida, maka turbin harus diberi perisai dan

perlindungan radiasi sewaktu masa pemeliharaan. Kebanyakan zat

radioaktif yang terdapat pada airtersebut beumur paro sangat singkat,

misalnya N-16 dengan umur paro 7 detik sehingga ruang turbin dapat

dimasuki sesaat setelah reaktor dipadamkan. Uap tersebut kemudian

memasuki turbin-generator. Setelah turbin digerakkan, uap

diembunkan di kondenser menjadi aliran pendingin, kemudian

dipompa ke reaktor dan memulai siklus kembali.

3. Reaktor Air Didih Lanjut (Advanced Boiling Water Reactor,

ABWR)

ABWR adalah reaktor air didih lanjut, yaitu tipe modifikasi dari

reaktor air didih yang ada pada saat ini. Perbaikan ditekankan pada

keandalan, keselamatan, limbah yang rendah, kemudahan operasi dan

faktor ekonomi. Perlengkapan khas ABWR yang mengalami perbaikan

desain adalah (1) pompa internal, (2) penggerak batang kendali, (3)

alat pengatur aliran uap, (4) sistem pendinginan teras darurat, (5)

sungkup reaktor dari beton pra-tekan, (6) turbin, (7) alat pemanas

untuk pemisah uap (penurun kelembaban), (8) sistem kendali dijital

dan lain-lain.

4. Reaktor Tabung tekan

Reaktor tabung tekan merupakan reaktor yang terasnya tersusun atas

pendingin air ringan (ada juga air berat) dan moderator air berat atau

pendingin air ringan dan moderator grafit dalam pipa kalandria. Bahan

pendingin dan bahan moderator dipisahkan oleh pipa tekan, sehingga

bahan pendingin dan bahan moderator dapat dipilih secara terpisah.

Pada kenyataannya terdapat variasi gabungan misalnya pendingin air

ringan moderator air berat (Steam-Generating Heavy Water

Reactor,SGHWR), pendingin air berat moderator air berat (Canadian

Deuterium Uranium,CANDU), pendingin air ringan moderator grafit

(Channel Type Graphite-moderated Water-cooled Reactor, RBMK).

Teras reaktor terdiri dari banyak kanal bahan bakar dan dideretkan

berbentuk kisi kubus di dalam tangki kalandria, bahan pendingi

mengalir masing-masing di dalam pipa tekan, energi panas yang

timbul pada kanal bahan bakar diubah menjadi energi penggerak turbin

dan digunakan pada pembangkit listrik. Disebut juga rektor nuklir tipe

kanal.

C. KOMPONEN PLTN

1. Reaktor

Reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi pembelahan inti (nuklir)

atau dikenal dengan reaksi fisi berantai yang terkendali.

Gambar 4 Reaktor

Bagian utama dari reaktor nuklir yaitu: elemen bakar, perisai,

moderator dan elemen kendali. 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.

2. Komponen Dasar Reaktor Nuklir

Gambar 5 komponen dasar reaktor

2.1. Elemen Bahan Bakar

Elemen bahan bakar ini berbentuk batang-batang tipis dengan

diameter kirakira 1 cm. Dalam suatu reaktor daya besar, ada ribuan

elemen bahan bakar yang diletakkan saling berdekatan. Seluruh

elemen bahan bakar dan daerah sekitarnya dinamakan teras reaktor.

Umumnya, bahan bakar reaktor adalah uranium-235.

2.2. Moderator Neutron

Netron yang mudah membelah inti adalah netron lambat yang

memiliki energi sekitar 0,04 eV (atau lebih kecil), sedangkan

netron-netron yang dilepaskan selama proses pembelahan inti (fisi)

memiliki energi sekitar 2 MeV. Oleh karena itu, sebuah reaktor

atom harus memiliki materaial yang dapat mengurangi kelajuan

netron-netron yang energinya sangat besar sehingga netron-netron

ini dapat dengan mudah membelah inti. Material yang

memperlambat kelajuan netron dinamakan moderator.

Moderator yang umum digunakan adalah air. Ketika netron

berenergi tinggi keluar dari sebuah elemen bahan bakar, netron

tersebut memasuki air di sekitarnya dan bertumbukan dengan

molekul-molekul air. Netron cepat akan kehilangan sebagian

energinya selama menumbuk molekul air (moderator) terutama

dengan atom-atom hidrogen. Sebagai hasilnya netron tersebut

diperlambat.

2.3. Batang Kendali

Jika keluaran daya dari sebuah reactor dikehendaki konstan, maka

jumlah netron yang dihasilkan harus dikendalikan. Sebagaimana

diketahui, setiap terjadi proses fisi ada sekitar 2 sampai 3 netron

baru terbentuk yang selanjutnya menyebakan proses berantai.

Batang kendalli terbuat dari bahan-bahan penyerap netron, seperti

boron dan kadmium. Jika reaktor menjadi superkritis, batang

kendali secara otomatis bergerak masuk lebih dalam ke dalam teras

reaktor untuk menyerap kelebihan netron yang menyebabkan

kondisi itu kembali ke kondisi kritis.

Sebaliknya, jika reaktor menjadi subkritis batang kendali sebagian

ditarik menjauhi teras reactor sehingga lebih sedikit netron yang

diserap. Dengan demikian, lebih banyak netron tersedia untuk

reaksi fisi dan reaktor kembali ke kondisi kritis. Untuk

menghentikan operasi reaktor (missal untuk perawatan) batang

kendali turun penuh sehingga seluruh netron diserap dan reaksi fisi

berhenti.

2.4. Pendingin

Energi yang dihasilkan oleh reaksi fisi meningkatkan suhu reaktor.

Suhu ini dipindahkan dari reaktor dengan menggunakan bahan

pendingin misalnya air atau karbon dioksida. Bahan pendingin (air)

disirkulasikan melalui system pompa, sehingga air yang keluar dari

bagian atas teras reactor digantikan air dingin yang masuk melalui

bagian bawah teras reactor.

2.5. Perisai atau Wadah

Terbuat dari bahan yang mampu menahan radiasi agar pekerja

reactor dapat bekerja dengan aman dari radiasi.

D. PRINSIP KERJA PLTN

Proses kerja PLTN sebenarnya sama dengan proses kerja

pembangkit listrik konvensional seperti pembangkit lisrtik 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, sedangkan

PLTU mendapatkan panas dari pembakaran bahan bakar fosil seperti

batubara atau minyak bumi. Reaktor daya dirancang untuk memproduksi

energi listrik melalui PLTN. Uap bertekanan tinggi pada PLTU digunakan

untuk memutar turbin. Tenaga gerak putar turbin ini kemudian diubah

menjadi tenaga listrik dalam sebuah generator.

Gambar 6 Proses pemutaran turbin

Perbedaan PLTN dengan pembangkit lain terletak pada bahan

bakar yang digunakan untuk menghasilkan uap, yaitu Uranium. Reaksi

pembelahan (fisi) inti Uranium menghasilkan tenaga panas (termal) dalam

jumlah yang sangat besar serta membebaskan 2 sampai 3 buah neutron.

Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara

terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses pembangkit yang

menggunakan bahan bakar uranium ini tidak melepaskan partikel seperti

CO2, SO, atau NOx, juga tidak melepaskan asap atau debu yang

mengandung logam berat yang dilepas ke lingkungan.

Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang ramah

lingkungan. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN,

adalah berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar

bekas ini untuk sementara bisa disimpan dilokasi PLTN, sebelum

dilakukan penyimpanan secara lestari.

Gambar 7 Skema prinsip kerja PLTN

E. STRUKTUR ATOM URANIUM DAN REAKSI FISI

1. Strukut Atom Uranium

Sejatinya segala unsur yang terdapat di alam terbentuk dari

kumpulan atom-atom. Ada 92 jenis atom yang telah didefinisikan

hingga saat ini. Inti dari suatu atom terdiri atas proton yang bernilai

positip dan neutron yang bersifat netral. Disekitar intinya terdapat

elektron yang mengelilingi, biasanya berjumlah sama dengan proton

dan terikat dengan gaya elektromagnetiknya. Jumlah proton pada atom

menjadi ciri khas suatu jenis atom dan lebih dikenal dengan sebutan

nomer atom, yang menentukan unsur kimia atom tersebut.

Unsur uranium memiliki jumlah proton 92 buah atau dengan

kata lain nomer atom Uranium adalah 92. Namun di alam, terdapat 3

jenis unsur yang memiliki jumlah proton 92 buah, masing-masing

memiliki jumlah neutron sebanyak 142, 143, dan 148 buah. Unsur

yang memiliki 143 buah neutron ini disebut dengan Uranium-235,

sedangkan yang memiliki 148 buah neutron disebut dengan Uranium-

238. Suatu unsur yang memiliki nomer atom sama namun jumlah

neutron yang berbeda biasa disebut dengan isotop. Gambar berikut

adalah struktur dari atom Uranium dan tabel yang menjelaskan tentang

isotopnya.

Uranium yang terdapat di alam bebas sebagian besar adalah

Uranium yang sulit bereaksi, yaitu Uranium-238. Hanya 0,7 persen

saja Uranium yang mengandung isotop Uranium-235. Sedangkan

bahan bakar Uranium yang digunakan di PLTN adalah Uranium yang

kandungan Uranium-235 nya sudah ditingkatkan menjadi 3-5 %.

2. Reaksi Fisi Uranium

Perlu diketahui bahwa reaksi fisi bisa terjadi disetiap inti atom

dari suatu unsur tanpa terkecuali. Namun reaksi fisi yang paling mudah

terjadi adalah reaksi pada inti atom Uranium. Uranium pun sama

halnya, yang paling mudah terjadi reaksi adalah Uranium-235,

sedangkan Uranium-238 memerlukan energi yang lebih besar agar

dapat terjadi reaksi fisi ini.

Reaksi fisi terjadi saat neutron menumbuk Uranium-235 dan

saat itu pula atom Uranium akan terbagi menjadi 2 buah atom Kr dan

Br. Saat terjadi reaksi fisi juga akan dihasilkan energi panas yang

sangat besar. Dalam aplikasinya di PLTN, energi hasil reaksi fisi ini

dijadikan sumber panas untuk menghasilkan uap air. Uap air yang

dihasilkan digunakan untuk memutar turbin dan membuat generator

menghasilkan listrik.

Pada saat Uranium-235 ditumbuk oleh neutron, akan muncul

juga 2-3 neutron baru. Kemudian neutron ini akan menumbuk lagi

Uranium-235 lainnya dan muncul lagi 2-3 neutron baru lagi. Reaksi

seperti ini akan terjadi terus menerus secara perlahan di dalam reaktor

nuklir.

Neutron yang terjadi akibat reaksi fisi sebenarnya bergerak

terlalu cepat, sehingga untuk menghasilkan reaksi fisi yang terjadi

secara berantai kecepatan neutron ini harus diredam dengan

menggunakan suatu media khusus. Ada berbagai macam media yang

digunakan sampai saat ini antara lain air ringan/tawar, air berat, atau

pun grafit. Secara umum kebanyakan teknologi PLTN di dunia

menggunakan air ringan (Light Water Reactor, LWR).

Perlu diperhatikan disini bahwa di dalam reaktor nuklir, bahan

bakar Uranium yang digunakan dijaga agar tidak sampai terbakar atau

mengeluarkan api. Sebisa mungkin posisi bahan bakarnya diatur

sedemikian hingga agar nantinya hasil reaksi fisi ini masih bisa diolah

kembali untuk dijadikan bahan bakar baru untuk digunakan pada

teknologi PLTN di masa yang akan datang.

Gambar 8 Proses terjadinya reaksi fisi

3. Besarnya Energi Reaksi Fisi

Berikut ini adalah data tentang jumlah bahan bakar yang

diperlukan dalam 1 tahun untuk masing-masing pembangkit listrik

berkapasitas 1000 MW. Disini terlihat bahwa untuk 1 gram bahan

bakar Uranium dapat menghasilkan energi listrik yang setara dengan 3

ton bahan bakar batubara, atau 2000 liter minyak bumi. Oleh karena

energi yang dihasilkan Uranium sangat besar, bahan bakar PLTN juga

dapat menghemat biaya di pengakutan dan penyimpanan bahan bakar

pembangkit listrik.

Gambar 9 Banyaknya bahan bakar yang diperlukan dalam 1 tahun

F. PROSES PEMANFAATAN PANAS HASIL FISI UNTUK

MENGHASILKAN ENERGI LISTRIK DI DALAM PLTN

o Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi

dalam bentuk panas yang sangat besar.

o Panas hasil reaksi nuklir tersebut dimanfaatkan untuk menguapkan air

pendingin, bisa pendingin primer maupun sekunder bergantung pada

tipe reaktor nuklir yang digunakan.

o Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga

dihasilkan energi gerak (kinetik).

o Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar

generator sehingga dihasilkan arus listrik.

G. KELEMAHAN PLTN

Berikut ini berberapa hal yang menjadi kekurangan PLTN :

1) Risiko kecelakaan nuklir - kecelakaan nuklir terbesar adalah

kecelakaan Chernobyl(yang tidak mempunyai containment building).

2) Limbah nuklir - limbah radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat

bertahan hinggaribuan tahun.

H. KEUNTUNGAN PLTN

Keuntungan PLTN dibandingkan dengan pembangkit daya utama lainnya

adalah :

1) Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal) -

gas rumah kacahanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat

dinyalakan dan hanya sedikitmenghasilkan gas).

2) Tidak mencemari udara - tidak menghasilkan gas-gas berbahaya

sepert karbon monoksida, sulfur dioksida, aerosol, mercury, nitrogen

oksida, partikulate atau asap fotokimia.

3) Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal).

4) Biaya bahan bakar rendah - hanya sedikit bahan bakar yang

diperlukan.

5) Ketersedian bahan bakar yang melimpah - sekali lagi, karena sangat

sedikit bahanbakar yang diperlukan.

6) Baterai nuklir - (lihat SSTAR).

I. RESIKO PLTN

1. Radiasi

Risiko utama yang berkaitan dengan tenaga nuklir timbul dari

efek kesehatan dari radiasi. Radiasi ini terdiri dari partikel subatomik

bepergian pada atau dekat kecepatan cahaya, --- 186 000 mil per detik.

Mereka dapat menembus jauh di dalam tubuh manusia di mana

mereka dapat merusak sel-sel biologi dan dengan demikian memulai

kanker. Jika mereka menyerang sel-sel seks, mereka dapat

menyebabkan penyakit genetik pada keturunan.

Radiasi terjadi secara alami di lingkungan kita, orang yang khas

adalah, dan selalu telah terkena radiasi partikel 15.000 setiap detik

dari sumber-sumber alam, dan medis rata-rata X-ray melibatkan

disambar 100 miliar. Meskipun hal ini mungkin tampak sangat

berbahaya, tidak, karena kemungkinan untuk sebuah partikel radiasi

memasuki tubuh manusia menyebabkan kanker atau penyakit genetik

hanya satu kesempatan di 30 juta miliar (30 triliun).

Teknologi tenaga nuklir menghasilkan bahan yang aktif dalam

memancarkan radiasi dan karena itu disebut "radioaktif". Bahan-bahan

ini dapat datang ke dalam kontak dengan orang-orang terutama

melalui siaran kecil selama operasi rutin pabrik, kecelakaan di

pembangkit listrik tenaga nuklir, kecelakaan dalam pengangkutan zat

radioaktif, dan melarikan diri dari limbah radioaktif dari sistem

kurungan. Kami akan membahas ini secara terpisah, tetapi semuanya

diambil bersama, dengan kecelakaan dirawat probalistik, akhirnya

akan mengekspos Amerika rata-rata sekitar 0,2% dari paparan dari

radiasi alam. Karena radiasi alam diperkirakan menyebabkan sekitar

1% dari semua kanker, radiasi karena teknologi nuklir akhirnya harus

meningkatkan risiko kanker kita dengan 0,002% (satu bagian dalam

50.000), mengurangi harapan hidup kita dengan kurang dari satu jam.

Sebagai perbandingan, kehilangan harapan hidup kita dari teknologi

pembangkit listrik yang kompetitif, pembakaran batu bara, minyak,

atau gas, diperkirakan bervariasi antara 3 sampai 40 hari.

Ada banyak kesalahpahaman tentang penyakit genetik akibat

radiasi. Risiko yang agak kurang daripada resiko kanker, misalnya,

antara mereka yang selamat A-bom Jepang dari Hiroshima dan

Nagasaki, ada sekitar 400 kematian akibat kanker ekstra di antara

100.000 orang dalam kelompok follow-up, tapi tidak ada tambahan

penyakit genetik antara keturunan mereka. Karena tidak ada cara yang

mungkin untuk sel dalam tubuh kita untuk membedakan antara radiasi

alam dan radiasi dari industri nuklir, yang terakhir tidak dapat

menyebabkan jenis baru penyakit genetik atau kelainan bentuk

(misalnya, manusia bionik), atau mengancam "ras manusia".

Penyebab lain penyakit genetik termasuk tertunda orangtua (anak-

anak dari orang tua yang lebih tua memiliki insiden yang lebih tinggi)

dan laki-laki memakai celana (ini menghangatkan gonad,

meningkatkan frekuensi mutasi spontan).

Risiko genetik tenaga nuklir tersebut setara dengan orangtua

menunda sebesar 2,5 hari, atau dari manusia memakai celana sebuah 8

jam ekstra per tahun. Banyak yang dapat dilakukan untuk mencegah

penyakit genetik memanfaatkan teknologi yang tersedia saat ini, jika

1% dari pajak yang dibayar oleh industri nuklir digunakan untuk lebih

menerapkan teknologi ini, 80 kasus penyakit genetik akan dihindari

untuk setiap kasus yang disebabkan oleh industri nuklir.

2. Kecelakaan Reaktor

Pembangkit tenaga nuklir desain strategi untuk mencegah

kecelakaan dan mengurangi efek potensial mereka adalah "pertahanan

mendalam" --- jika sesuatu gagal, ada sistem back-up untuk

membatasi kerugian yang, jika sistem yang juga harus gagal ada lagi

kembali -up sistem untuk itu, dll, dll Tentu saja ada kemungkinan

bahwa setiap sistem dalam rangkaian back-up mungkin gagal satu

demi satu, tetapi kemungkinan untuk itu adalah sangat kecil. Media

sering mempublikasikan kegagalan dari beberapa sistem tertentu di

pabrik beberapa, menyiratkan bahwa itu adalah panggilan dekat "pada

bencana”.

Mereka benar-benar kehilangan titik pertahanan berlapis yang

mudah menangani kegagalan tersebut Bahkan dalam kecelakaan

Three Mile Island di mana setidaknya dua kegagalan tetap telah sangat

diperparah oleh kesalahan manusia, dua baris pertahanan masih tidak

dilanggar --- dasarnya semua radioaktivitas masih disegel dalam

bejana reaktor baja tebal, dan kapal yang disegel di dalam beton

bertulang dan baja berat berbaris "penahanan" bangunan yang tidak

pernah bahkan menantang itu jelas bukan panggilan dekat pada

bencana bagi penduduk sekitar reaktor Chernobyl Soviet, dibangun di

atas konsep desain yang jauh kurang aman, tidak punya struktur

penahanan;. jika hal itu,. bencana yang seharusnya dihindari.

Risiko dari kecelakaan reaktor diperkirakan oleh ilmu

pengetahuan berkembang pesat dari "analisis risiko probabilistik"

(PRA). Sebuah PRA harus dilakukan secara terpisah untuk setiap

pembangkit listrik (dengan biaya $ 5 juta) tapi kita memberikan hasil

yang khas di sini: bahan bakar Sebuah meleleh-down mungkin

diharapkan sekali dalam 20.000 tahun beroperasi reaktor. Dalam 2

dari 3 lelehan-down tidak akan ada kematian, pada 1 dari 5 akan ada

lebih dari 1000 kematian, dan dalam 1 dari 100.000 akan ada 50.000

kematian. Rata-rata untuk semua kebocoran akan menjadi 400

kematian. Karena polusi udara dari pembakaran batu bara

diperkirakan akan menyebabkan 10.000 kematian per tahun, ada harus

25 meleleh-downs setiap tahun untuk tenaga nuklir harus sama

berbahayanya dengan pembakaran batubara.

Kematian saja dari polusi udara pembakaran batu bara tidak

terlihat, tetapi yang sama juga berlaku bagi kematian akibat kanker

dari kecelakaan reaktor. Dalam kecelakaan terburuk dipertimbangkan,

diharapkan sekali dalam 100.000 meleleh-downs (sekali dalam 2

milyar tahun beroperasi reaktor), kematian kanker akan di antara 10

juta orang, meningkatkan risiko kanker mereka biasanya dari 20%

(rata-rata AS saat ini) untuk 20,5 %. Ini jauh lebih kecil daripada

variasi geografis --- 22% di New England menjadi 17% di negara-

negara Rocky Mountain.

Sangat dosis radiasi yang tinggi dapat merusak fungsi tubuh dan

mengakibatkan kematian dalam waktu 60 hari, tetapi seperti "terlihat"

kematian yang diharapkan hanya 2% dari reaktor meleleh-down

kecelakaan; akan ada lebih dari 100 di 0,2% dari kebocoran, dan 3500

di 1 dari 100.000 meleleh-downs. Untuk saat ini, jumlah terbesar

kematian terlihat dari pembakaran batubara dalam insiden polusi

udara (London, 1952) di mana terdapat 3500 kematian ekstra dalam

satu minggu. Tentu saja kecelakaan nuklir yang hipotetis dan ada

banyak jauh lebih buruk kecelakaan hipotesis dalam teknologi

pembangkit listrik lain, misalnya, ada bendungan hidroelektrik di

California yang mendadak kegagalan dapat menyebabkan 200.000

kematian.

3. Limbah Radioaktif

Produk limbah radioaktif dari industri nuklir harus diisolasi dari

kontak dengan orang untuk jangka waktu yang sangat lama. Sebagian

besar radioaktivitas yang terkandung dalam bahan bakar bekas, yang

cukup kecil dalam volume dan karena itu dengan mudah ditangani

dengan hati-hati. Ini "limbah tingkat tinggi" akan dikonversi ke bentuk

batu-suka dan emplaced di habitat alami batuan, di bawah tanah.

Umur rata-rata sebuah batu di lingkungan yang merupakan satu miliar

tahun.

Jika sampah berperilaku seperti batu lain, mudah terlihat bahwa

limbah yang dihasilkan oleh satu pembangkit tenaga nuklir akhirnya

akan, selama jutaan tahun (jika tidak ada ditemukan obat untuk

kanker), menyebabkan satu kematian dari 50 tahun beroperasi.

Sebagai perbandingan, limbah dari tanaman pembakaran batubara

yang berakhir di tanah akhirnya akan menyebabkan beberapa ribu

kematian dari jumlah yang sama menghasilkan listrik.

Volume yang jauh lebih besar jauh lebih sedikit radioaktif

(tingkat rendah) limbah dari pembangkit nuklir akan dimakamkan di

kedalaman dangkal (biasanya 20 kaki) dalam tanah. Jika kita

menganggap bahwa bahan ini segera menjadi tersebar melalui tanah

antara permukaan dan kedalaman air tanah (walau tindakan rumit

untuk menjaga integritas paket limbah) dan berperilaku seperti materi

yang sama yang hadir secara alami dalam tanah (ada bukti ekstensif

menegaskan perilaku seperti itu) , jumlah korban tewas dari limbah

tingkat rendah akan menjadi 5% dari yang dari limbah tingkat tinggi.

J. SYARAT PLTN YANG AMAN

Ketika syarat PLTN yang baik terpenuhi akan mendapatkan impek

yang baik juga, berikut syarat yang harus dipenuhi yaitu :

1. Air Sebagai Pemerlambat Neutron (Moderator)

Panas yang dihasilkan dari reaksi pembelahan, oleh air yang

bertekanan 160 atmosfir dan suhu 300 derajat Celsius secara terus

menerus dipompakan ke dalam reaktor melalui saluran pendingan

reaktor. Air yang 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/detik atau sama dengan kecepatan molekul gas pada suhu 300

derajat Celsius, 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 reaktor

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 diserap

oleh bahan lainnya tanpa menimbulkan reaksi pembelahan atau diserap

oleh batang kendali. Batang kendali dibuat dari bahan-bahan yang

menyerap neutron, sehingga jumlah neutron yang menyebabkan reaksi

pembelahan dapat dikendalikan dengan mengatur keluar atau

masuknya batang kendali ke dalam teras reaktor. Sehubungan dengan

urain di atas perlu digarisbawahi 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. Keselamatan Nuklir

Berbagai usaha pengamanan dilakukan untuk melindungi

kesehatan dan keselamatan masyarakat, para pekerja reaktor, dan

lingkungan PLTN. Usaha ini dilakukan untuk menjamin agar

radioaktif yang dihasilkan reaktor nuklir tidak terlepas ke lingkungan

baik selama operasi mapun jika terjadi kecelakaan. Tindakan proteksi

dilakukan untuk menjamin agar PLTN dapat dihentikan dengan aman

setiap waktu jika diinginkan dan tetap dapat dipertahankan dalam

keadaan aman, yakni memperoleh pendinginan yang cukup. Untuk ini

panas peluruhan yang dihasilkan harus dibuang dari teras reaktor,

karena dapat menimbulkan bahaya akibat pemanasan lebih pada

reaktor.

4. Keselamatan Terpasang

Keselamatan terpasang dirancang berdasarkan sifat-sifat alamiah

air dan uranium. Bila suhu dalam teras reaktor naik, jumlah neutron

yang tidak tertangkap maupun yang tidak mengalami proses

perlambatan akan bertambah, sehingga reaksi pembelahan berkurang.

Akibatnya panas yang dihasilkan juga berkurang. Sifat ini akan

menjamin bahwa teras reaktor tidak akan rusak walaupun sistem

kendali gagal beroperasi.

5. Penghalang Ganda

PLTN mempunyai sistem pengamanan yang ketat dam berlapis-

lapis, sehingga kemungkinan terjadi kecelakaan maupun akibat yang

ditimbulkan sangat kecil, Sebagai contoh, zat radioaktif yang

dihasilkan selama reaksi pembelahan inti uranium sebagian besar (>

99%) akan tetap tersimpan di dalam matriks bahan bakar, yang

berfungsi sebagai penghalang pertama, selama beroperasi aupun jika

terjadi kecelakaan, kelongsong bahan bakar akan berperan sebagai

penghalang kedua untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif tersebut

keluar kelongsong. Dalam hal zat radioaktif masih dapat keluar dari

dalam kelongsong, masih ada penghalang ketiga yaitu sstem

pendingin. Lepas dari sistem pendingin, masih ada penghalang

keempat berupa bejana tekan dibuat dari baja dengan tebal ± 20 cm.

Penghalang kelima adalah perisai beton dengan tebal 1,5 - 2

meter. Bila zat radioaktif itu masih ada yang lolos dari perisai beton,

masih ada penghalang keenam, yaitu sistem pengungkung yang terdiri

dari pelat baja setebal ± 7 cm dan beton setebal 1,5 - 2 meter yang

kedap udara. Jadi selama operasi atau jika terjadi kecelakaan, zat

radioaktif benar-benar tersimpan dalam reaktor dan tidak dilepaskan ke

lingkungan. Kalaupun masih ada zat radioaktif yang terlepas

jumlahnya sudah sangat diperkecil sehingga dampaknya terhadap

lingkungan tidak berarti.

Gambar 10 Skema pembelahan inti uranium

K. REAKSI FUSI PADA PLTN

Dalam reaksi fusi, dua atau lebih ringan inti atom bergabung

membentuk inti tunggal yang lebih berat. Perubahan massa dalam proses

adalah sumber energi nuklir. Fusi dalam inti matahari dan bintang-bintang

lainnya menghasilkan energi radiasi mereka dengan menggabungkan dua

atom hidrogen untuk menghasilkan atom helium. Dalam fusi, energi

ambang yang sangat tinggi harus dicapai untuk menggabungkan inti atom,

dan suhu yang diperlukan dalam jutaan derajat. Di alam, satu-satunya

tempat di mana hal ini terjadi adalah dalam inti bintang. Superpanas

plasma dan fokus daya laser adalah dua metode untuk mencapai energi

ambang ini. Karena sesuatu yang dapat berfungsi sebagai media fusi harus

begitu panas, itu harus diisolasi dari sekitar materi menggunakan medan

magnet yang kuat atau penahanan inersia, yang merupakan prinsip di balik

reaktor tokamak. Namun, fusi membutuhkan begitu banyak energi yang

tak seorang pun belum bisa membangun sebuah reaktor yang

menghasilkan energi yang dapat memenuhi reaksi awal fusi. Energi dapat

diekstraksi dengan menggabungkan inti dalam proses yang disebut fusi

.Kerugian energi fisi mencakup produk sampingan radioaktif dan

hubungannya dengan senjata nuklir dan kebocoran. Dalam dekade terakhir

ini, fisikawan nuklir telah mengembangkan cara yang lebih aman dari

bangunan reaktor, termasuk metode untuk daur ulang produk sampingan

radioaktif. Kemajuan ini telah menyebabkan pemerintah AS untuk

memulai advokasi pembangunan reaktor nuklir lagi.

DAFTAR PUSTAKA

Wandha,Enggar. Artikel Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). [online]. Tersedia :

http://enggarditaayuwandha.blogspot.co.id/2014/11/listrik-tenaga-nuklir-

pltn-pembangkit.html Diakses pada tanggal 13 Agustus 2016.

Noname. Makalah Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). [online]. Tersedia :

http://alfith.itp.ac.id/wp-content/uploads/2015/09/PEMBANGKIT-LISTRIK-

TENAGA-NUKLIR.d.pdf Diakses pada tanggal 13 Agustus 2016.

Susanto,Rudi. Makalah: Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). [online]. Tersedia :

http://ruddysusanto.blogspot.co.id/2011/12/makalah-pembangkit-lisytrik-

tenaga.html Diakses pada tanggal 13 Agustus 2016.

Noname. Perbedaan Fusi dan Fisi Nuklir. [online]. Tersedia :

http://artikeltop.xyz/perbedaan-fisi-dan-fusi.html Diakses pada tanggal 13

Agustus 2016.

Noname. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. [online]. Tersedia : http://kpip-

pltn.blogspot.co.id/p/resiko-nuklir.html Diakses pada tanggal 13 Agustus

2016.