Uranium dan cara Pengolahannya

Uranium ialah salah satu unsur radioaktif yang memiliki tenaga yang sangat besar. tenaga itu dapat diperoleh dengan cara pembelahan nuklir (reaksi fisi). Pada proses pembelahan itu menghasilkan banyak energi kalor yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. salah satunya ialah pembangkit listrik tenaga nuklir.

Dalam pembangkit listrik tenaga nuklir, pada teras reaktor atom uranium ditembaki dan dibelah dengan neutron, hingga terjadilah reaksi berantai yang dikendalikan oleh batang pengendali. Batang yang digerak-gerakan ini menyerap neutron. reaksi itu menghasilkan panas dan panas mengubah air menjadi uap untuk memutar turbin pembangkit listrik.

Fakta Kekuatan Uranium?
1 gram Uranium = minyak 2.000 liter
1 gram Uranium = Batu Bara 3 ton
1 gram Uranium dapat menyalakan 23.000 TV selama 1 jam
1 gram Uranium dapat menggerakan mobil kecil untuk mengelilingi separuh dunia

Sangat mengerikan apabila uranium ini di jadikan senjata untuk tujuan kejahatan, pasti dunia ini akan kacau dan hancur

Mengenal Uranium dan Kekuatannya

---

Uranium ditemukan pada tahun 1789 oleh Martin Klaproth, seorang ilmuwan Jerman. Nama Uranium diambil dari nama planet Uranus yang ditemukan 8 tahun sebelumnya.

Uranium terbentuk bersamaan dengan terjadinya bumi. Karena itu uranium dapat diketemukan di setiap batuan dan juga di air laut. Batuan yang mengandung uranium kadar tinggi disebut batuan uranium atau ”uranium ore” atau ”pitch-blende”

Saat ini dan di masa depan, uranium merupakan sumber energi penting mengingat kelimpahannya yang cukup besar. Meskipun demikian uranium dikategorikan sebagai sumber energi tak-terbarukan atau ”non-renewable energy source”.

Cadangan uranium yang telah diketahui secara pasti saat ini dan dapat dipungut dengan biaya kurang dari 130 USD/kgU adalah 3,3 juta ton. Cadangan uranium teridentifikasi yang dapat dipungut dengan biaya kurang dari 130 USD/kgU adalah 5,5 juta ton.Adapun uranium yang terkandung dalam batuan phosphate diperkirakan 22 juta ton, dan di air laut adalah 4200 juta ton.

Uranium adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang U dan nomor atom 92.. Ia merupakan logam putih keperakan yang termasuk dalam deret aktinida tabel periodik. Uranium memiliki 92 proton dan 92 elektron, dan berelektron valensi 6. Inti uranium mengikat sebanyak 141 sampai dengan 146 neutron, sehingganya terdapat 6 isotop uranium. Isotop yang paling umum adalah uranium-238 (146 neutron]] dan uranium-235 (143 neutron). Semua isotop uranium tidak stabil dan bersifat radioaktif lemah. Uranium memiliki bobot atom terberat kedua di antara semua unsur-unsur kimia yang dapat ditemukan secara alami.[3] Massa jenis uranium kira-kira 70% lebih besar daripada timbal, namun tidaklah sepadat emas ataupun tungsten. Uranium dapat ditemukan secara alami dalam konsentrasi rendah (beberapa bagian per juta (ppm)) dalam tanah, bebatuan, dan air.
Uranium yang dapat dijumpai secara alami adalah uranium-238 (99,2742%), uranium-235 (0,7204%), dan sekelumit uranium-234 (0,0054%). Uranium meluruh secara lambat dengan memancarkan partikel alfa. Umur paruh uranium-238 adalah sekitar 4,47 milyar tahun, sedangkan untuk uranium-235 adalah 704 juta tahun.[4] Oleh sebab itu, uranium dapat digunakan untuk penanggalan umur Bumi.
Uranium-235 merupakan satu-satunya isotop unsur kimia alami yang bersifat fisil (yakni dapat mempertahankan reaksi berantai pada fusi nuklir), sedangkan uranium-238 dapat dijadikan fisil menggunakan neutron cepat. Selain itu, uranium-238 juga dapat ditransmutasikan menjadi plutonium-239 yang bersifat fisil dalam reaktor nuklir. Isotop uranium lainnya yang juga bersifat fisil adalah uranium-233, yang dapat dihasilkan dari torium.

Fakta Kekuatan Uranium?
1 gram Uranium = minyak 2.000 liter
1 gram Uranium = Batu Bara 3 ton
1 gram Uranium dapat menyalakan 23.000 TV selama 1 jam
1 gram Uranium dapat menggerakan mobil kecil untuk mengelilingi separuh dunia

jika jumlah yang lebih besar di gunakan untuk pembuatan senjata pemusnah massal, hal yang tidak mustahil bahwa uranium dapat menghancurkan bumi dalam sekejap...

Siklus bahan bakar nuklir

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Belum Diperiksa

 Langsung ke: navigasi, cari

Siklus bahan bakar nuklir, juga disebut rantai bahan bakar nuklir, serangkaian proses perkembangan bahan bakar nuklir yang melalui serangkaian tahap-tahap yang berbeda. Hal ini terdiri dari beberapa tahapan "hulu" (front end), dimana uranium disiapkan sebagai bahan bakar reaktor, dan beberapa tahapan "hilir" (back end), dimana proses pengaturan, pengelolaan, atau pengolahan kembali bahan bakar bekas dilakukan.

[sunting]

Penjelasan

Uranium merupakan sumber energi dengan kelimpahan sungguh sangat besar, yaitu 13000 TW tahun. Sebagai perbandingan, kelimpahan energi dari batubara adalah 680 TW tahun. Sedangkan kelimpahan energi dari minyak dan gas adalah 400 TW tahun. Adapun komsumsi energi dunia pada tahun 2000 adalah 14 TW tahun, dan pada tahun 2100 diproyeksikan sekitar 55 TW tahun. (TW adalah singkatan dari terrawatt, dan 1 TW = 1.000.000.000.000 W).

Uranium di kerak bumi terdeposit bersama-sama dengan mineral lainnya. Agar dapat menghasilkan energi yang efisien, uranium harus diolah melalui serangkaian tahapan proses yang panjang dan komplek dibanding pemrosesan bahan bakar fosil seperti batubara, minyak, dan gas. Meskipun demikian, porsi ongkos bahan bakar nuklir terhadap ongkos total pembangkitan listrik dari PLTN adalah realtif kecil, yaitu sekitar 20 %.

[sunting]

Siklus

Tahapan dimulai dari penambangan dan penggilingan bijih uranium untuk mendapatkan konsentrat uranium. Tahapan proses selanjutnya adalah pemurnian dan konversi, pengkayaan atau peningkatan kadar U-235 dalam uranium, dan fabrikasi perangkat bakar nuklir sesuai dengan jenis reaktornya.

Seluruh tahapan mulai dari penambangan hingga fabrikasi perangkat bakar disebutsebagai ujung depanatau “front end” siklus bahan bakar nuklir.

Bahan bakar uranium yang telah habis masa gunanya dalam membangkitan energidisebut bahan bakar bekas atau ”spent fuel” yang akan melalui beberapa tahapan pengelolaan setelah dikeluarkan dari teras reaktor. Masa guna bahan bakar nuklir di reaktor antara 3 – 6 tahun.

Pengelolaan bahan bakar bekas meliputi: penyimpanan sementara, proses olah ulang dan daur ulang, dan pada akhirnya ditangani sebagai limbah aktivitas tinggi. Tahapan ini disebut sebagai ujung belakangatau “back end” siklus bahan bakar nuklir.

Proses olah ulang dan daur ulang bahan bakar nuklir bekas merupakan sebuah opsi. Siklus bahan bakar nuklir yang tidak menerapkan proses olah ulang dan daur ulang pada ujung belakang disebut siklus bahan bakar terbuka atau ”open fuel cycle”. Sedangkan siklus bahan bakar nuklir yang menerapkan proses olah ulang dan daur ulang bahan bakar bekas disebut siklus bahan bakar tertutup atau ”closed fuel cycle”.

Siklus bahan bakar nuklir tertutup melalui daur ulang bahan bakar bekas tanpa melalui proses pemisahan plutonium telah menjadi pilihan utama pengembangan sistem energi nuklir di masa depan.

1. Penambangan dan Penggilingan

Uranium dapat ditambang melalui teknik terbuka (open cut) maupun teknik terowongan (underground) tergantung pada kedalaman batuan uranium yang diketemukan. Sebagai contoh tambang uranium Ranger adalah tambang terbuka sementara Olympic Dam merupakan tambang bawah tanah (tambang ini juga memproduksi tembaga, emas dan perak). Kedua tambang uranium tersebut berada di Australia yang merupakan negara dengan cadangan uranium kategori murah terbesar di dunia. Bijih uranium hasil penambangan selanjutnya dikirim ke pabrik pengolah bijih yang umumnya berada di dekat tambang. Di pabrik ini, bijih uranium dihancurkan secara mekanik, dan kemudian uranium dipisahkan dari mineral lainnya melalui proses kimia menggunakan larutan asam sulfat. Hasil akhir dari proses ini berupa konsentrat uranium oksida (U3O8) yang sering disebut kue kuning atau “Yellow Cake”, meskipun dalam banyak hal berwarna kecoklatan.

Beberapa tambang uranium di Australia, Amerika Serikat, dan Kazakhstan menggunakan In Situ Leaching (ISL) untuk mengkstrak uranium secara langsung dari batuan di dalam tanah dan membawanya ke permukaan dalam bentuk larutan kaya uranium, yang kemudian diendapkan dan dikeringkan menjadi padatan uranium oksida. Teknik ini terutama digunakan untuk mengekstrak uranium yang terdapat dalam batuan di dalam tanah yang tidak ekonomis apabila delakukan dengan teknik konvensional.

U3O8merupakan produk komersial yang diperjual-belikan di pasar dunia. Sepuluh negara utama pemroduksi uranium adalah Kanada, Australia, Kazakhstan, Nigeria, Rusia, Namibia, Afrika Selatan, Ukraina, Amerika Serikat, dan Uzbekistan. Kanada dan Australia memproduksi uranium hampir 50% dari total produksi dunia.

Secara kasar, dibutuhkan sekitar 200 ton uranium agar sebuah reaktor daya 1000 MWe mampu beroperasi selama 1 tahun. Saat ini permintaan dunia akan uranium relatif stabil, yaitu sekitar 65000 ton/tahun.

2. Konversi Tahapan selanjutnya untuk pembuatan bahan bakar nuklir adalah proses pemurnian dan konversi Yellow Cake menjadi serbuk uranium dioksida (UO2) berderajat nuklir. UO2 ini kemudian dikonversi lagi ke dalam bentuk gas uranium hexafluoride (UF6).

Untuk reaktor nuklir yang menggunakan bahan bakar uranium alam, yaitu reaktor yang mampu menghasilkan reaksi fisi berantai dengan bahan bakar uranium alam yang hanya mengandung 0,7% U-235, serbuk UO2 hasil konversi Yellow Cake dapat langsung dikirim ke pabrik bahan bakar nuklir untuk diproses menjadi perangkat bakar nuklir yang siap digunakan di dalam reaktor.

Sedangkan untuk reaktor nuklir yang hanya mampu menghasilkan reaksi fisi berantai dengan bahan bakar uranium diperkaya, serbuk UO2 hasil proses konversi Yellow Cake perlu diubah ke bentuk gas UF6 sebagai umpan proses pengayaan (proses peningkatan kadar U-235 dalam bahan bakar uranium).

Konversi UO2 menjadi UF6 dilakukan dalam dua langkah proses. Pertama adalah mereaksikan UO2 dengan asam anhydrous HF hingga menjadi uranium tetrafluorida (UF4). Kemudian UF4 direaksikan dengan gas F2 sehingga terbentuk UF6.

Negara utama pengoperasi pabrik komersial konversi Yellow Cake – UF6adalah Kanada, Perancis, Amerika Serikat, Inggris, dan Rusia. Beberapa negara seperti Cina, India, Aragentina, dan Romania juga mengoperasikan pabrik konversi tetapi hanya sebatas untuk memenuhi kebutuhan dalam negrinya sendiri.

3. Pengkayaan

Mayoritas PLTN yang sekarang beroperasi maupun yang sedang dalam konstruksi memerlukan uranium diperkaya sebagai bahan bakarnya. Pengkayaan uranium adalah proses meningkatkan kadar U-235 dalam bahan bakar uranium dari 0,7% (kadar U-235 dalam uranium alam) menjadi sekitar 3 – 5% atau lebih.

Proses pengkayaan membuang sekitar 85% U-238 melalui proses pemisahan gas UF6 ke dalam dua aliran, yaitu satu aliran merupakan uranium yang telah diperkaya dan akan dipergunakan umpan proses fabrikasi bahan bakar. Sedangkan aliran lainnya adalah aliran buangan atau”tailing” berupa aliran uranium miskin U-235 yang disebut sebagai uranium deplesi (kadar U-235 kurang dari 0,25%).

Ada dua metode yang secara komersial digunakan untuk proses pengkayaan uranium, yaitu metode difusi gas dan metode sentrifugasi gas. Kedua metode ini pada dasarnya menggunakan prinsip yang sama, yaitu beda berat antara atom U-238 dan atom U-235.

Pada pengayaan metode difusi, gas UF6dialirkan ke membran berpori. Oleh karena lebih ringan maka atom U-235 akan berdifusi atau bergerak lebih cepat dibanding atom U-238, sehingga gas UF6 yang lolos membran akan mengandung U-235 lebih banyak. Untuk mencapai tingkat pengayaan U-235 antara 3–5%, diperlukan sekitar 1400 kali pengulangan proses. Sehingga metode ini sangat boros energi, kira-kira akan mengonsumsi 3–4 % dari energi listrik yang dibangkitkannya.

Pada pengayaan metode sentrifugasi, gas UF6diputar dengan kecepatan sudut tinggi dalam sebuah tabung panjang dan ramping (1–2 m panjang, 15-20 cm diameter). Gaya sentrifugal akan melemparkan isotop U-238 yang lebih berat menjauh dari pusat rotasi, sedangkan isotop U-235 yang lebih ringan akan terkonsentrasi di pusat rotasi.

Metode gas sentrifugasi lebih hemat energi dan dapat dibangun dengan unit yang lebih kecil dibanding metode difusi gas, sehingga metode ini lebih ekonomis dan secara komersial cepat berkembang.

Pabrik pengkayaan uranium di dunia pertama kali dibangun di Amerika Serikat dengan metode difusi gas. Beberapa pabrik pengkayaan modern yang berada di Eropa (Perancis, Inggris, Jerman, Belanda) dan Rusia menggunakan metode gas sentrifugasi. Negara lain yang mengoperasikan pabrik pengkayaan uranium komersial adalah Jepang, Cina, Argentina, dan Brazil.

Beberapa tipe PLTN, terutama PLTN Candu di Kanada dan PLTN generasi awal dengan reaktor berpendingin gas di Inggris tidak memerlukan bahan bakar uranium diperkaya.

4. Fabrikasi Bahan Bakar

Fabrikasi bahan bakar atau perangkat bakar nuklir diawali dengan proses konversi UF6yang telah diperkaya (keluaran pabrik pengayaan) menjadi serbuk uranium dioksida (UO2) yang kemudian dibentuk menjadi pil-pil (pelet) silinder melalui pengepresan dan diteruskan dengan pemanggangan dalam suasana gas hidrogen pada temperatur tinggi (1700 oC) hingga membetuk pelet UO2berderajat keramik yang rapat dan kuat.

Pelet-pelet UO2yang memenuhi persyaratan kualitas kemudian dimasukkan ke dalam sebuah selongsong dari bahan paduan zirconium (zircalloy).

Setelah kedua ujung selongsong ditutup dan dilas, batang bahan bakar (fuel rod) disusun membentuk suatu perangkat bakar (fuel assembly).

Teras PWR 1000 MWe berisi sekitar 160 perangkat bakar. Total batang bahan bakar yang digunakan mencapai 42000 buah. Setiap batang bahan bakar kira-kira berisi 300 – 370 pelet UO2 yang masing-masing pelet beratnya 6 – 7 gram.

Pabrik perangkat bakar PWR terbesar di dunia antara lain adalah Westinghouse – USA dengan kapasitas produksi 1600 ton/tahun, Global Nuclear Fuel – Americas dengan kapasitas produksi 1200 ton/tahun, Ulba – Kazakhstan dengan kapasitas produksi 2000 ton/tahun, TVEL Elektrosal – Rusia dengan kapasitas produksi 1020 ton/tahun, TVEL Novosibirsk – Rusia dengan kapasitas produksi 1000 ton/tahun, dan FBFC – Perancis dengan kapasitas produksi 820 ton/tahun.

Negara lain pengoperasi PLTN yang juga memproduksi perangka bakar adalah Jepang, Korea Selatan, China, India, Argentina, Brazil, Inggis (UK), dll. . Reaktor Nuklir

Setelah proses fabrikasi, perangkat bakar nuklir di masukkan ke dalam teras reaktor. Susunan perangkat bakar (fuel assembly) inilah yang membentuk struktur inti atau teras reaktor (reactor core). PLTN tipe PWR dengan daya 1000 MW listrik (MWe) berisi sekitar 75 ton uranium sedikit diperkaya. Dalam teras reaktor, U-235 mengalami reaksi fisi dan menghasilkan panas dalam sebuah proses berkesinambungan yang disebut reaksi fisi berantai. Kelangsungan proses ini sangat bergantung pada moderator seperti air atau grafit, dan sepenuhnya dikendalikan dengan menggunakan batang kendali.

Di dalam teras reaktor, sejumlah U-238 akan menyerap neutron hasil reaksi fisi dan berubah menjadi plutonium (Pu-239).

Setengah dari plutonium yang dihasilkan juga mengalami reaksi fisi dan menghasilkan sepertiga dari energi total reaktor. Untuk mempertahankan kinerja reaktor, sekitar sepertiga dari bahan bakar yang digunakan di dalam teras harus diganti dengan bahan bakar baru setiap satu tahun atau setiap 18 bulan.

6. Penyimpanan Sementara Bahan Bakar Bekas Bahan bakar bekas sangat radioaktif serta mengeluarkan banyak panas. Untuk penanganan yang aman dan selamat, bahan bakar bekas yang baru dikelurakan dari reaktor disimpan dalam kolam khusus yang berada di dekat reaktor untuk menurunkan panas maupun radioaktivitas. Air di dalam kolam berfungsi sebagai penghalang terhadap radiasi dan pemindah panas dari baban bakar bekas.

Bahan bakar bekas dapat disimpan di kolam penyimpanan untuk waktu yang lama (sampai lima puluh tahun atau lebih), sebelum akhirnya diolah ulang atau dikirim ke pembuangan akhir sebagai limbah (penyimpanan lestari).

Alternatif lain, setelah tingkat radioaktivitas dan pemancaran panas bahan bakar bekas menurun drastis, bahan bakar bekas dapat dikeluarkan dari kolam penyimpanan dan selanjutnya disimpan dengan cara kering. Perisai radiasi yang cukup murah dan pendinginan alamiah yang bebas perawatan, menjadikan cara ini menjadi pilihan yang menarik.

7. Reprocessing (Olah Ulang)

Bahan bakar bekas masih mengandung sekitar 96% (480 kg) uranium dengan kandungan bahan fisil U-235 kurang dari 1%. Kemudian 3% (15 kg) dari bahan bakar bekas berupa produk fisi yang dapat dikategorikan sebagai limbah aktivitas tinggi, dan 1% (5 kg) sisanya berupa plutonium (Pu) yang diproduksi selama bahan bakar berada di dalam reaktor dan tidak mengalami pembakaran.

Pemisahan uranium dan plutonium dari produk fisi dilakukan dengan memotong elemen bakar kemudian melarutkannya ke dalam asam. Uranium yang didapat dari proses pemisahan ini bisa dikonversi kembali menjadi uranium hexaflourida untuk kemudian dilakukan pengkayaan. Adapun plutonium yang diperoleh dapat dicampur dengan uranium diperkaya untuk menghasilkan bahan bakar MOX (Mixed Oxide).

Pabrik bahan bakar MOX komersial yang ada di dunia adalah Belgia, Perancis, Jerman, Inggris, Rusia, Jepang, Cina, dan India. Amerika Serikat tidak melakukan olah-ulang terhadap bahan bakar bekas PLTN komersial yang ada di negaranya. Hingga saat ini Amerika Serikat menganut sistem daur terbuka atau ”open cycle”.

Beberapa PLTN PWR di dunia khususnya di Eropa telah menggunakan bahan bakar MOX ini walaupun sifatnya masih parsial, yaitu 20 - 30% dari bahan bakar yang ada di teras. Jepang dalam waktu dekat ini berencana untuk memuati sepertiga dari 54 PLTN-nya dengan bahan bakar MOX.

Adapun 3% limbah radioaktif tinggi yang dihasilkan dari proses olah ulang adalah produk fisi yang jumlahnya sekitar 750 kg pertahun dari reaktor daya 1000 MWe. Limbah ini mula-mula disimpan dalam bentuk cairan untuk kemudian dipadatkan.

Proses olah ulang bahan bakar bekas dilakukan di fasilitas di Eropa dan Rusia dengan kapasitas 5000 ton per tahun, dan total produksi selama hampir 40 tahun telah mencapai sekitar 90000 ton.

8. Vitrifikasi

Limbah radioaktivitas tinggi dari proses olah ulang dapat dikalsinasi (dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi) sehingga menjadi serbuk kering yang kemudian di masukkan kedalam borosilikat (pyrex) untuk immobilisasi limbah. Bahan gelas tersebut kemudian dituangkan ke dalam tabung stainless steel, masing-masing sebanyak 400 kg limbah gelas. Pengoperasiaan reaktor 1000 MWe selama satu tahun akan menghasilkan limbah gelas tersebut sebanyak 5 ton atau sekitar 12 tabung stainless setinggi 1,3 meter dan berdiameter 0,4 meter. Setelah diberi pelindung radiasi yang sesuai, limbah yang sudah diproses ini kemudian diangkut ke tempat penyimpanan limbah.

Hingga saat ini, siklus bahan bakar nuklir bagian ujung belakang atau ”back end” hanya sampai pada tahap ini.

Pembuangan akhir dari limbah radioaktifitas tinggi atau pembuangan akhir bahan bakar bekas yang tidak diolah ulang (siklus terbuka), masih belum dilakukan.

9. Pembuangan Akhir Limbah

Pembuangan akhir limbah pada prinsipnya adalah penyimpanan lestari limbah radioaktivitas tinggi yang telah digelasifikasi dan disegel dalam tabung stainless steel, dan juga penyimpanan lestari bahan bakar bekas yang telah melalui proses pendinginan yang cukup dan telah disegel dalam wadah atau “canister” terbuat dari logam tahan korosi seperti tembaga atau stainless steel.

Secara umum telah dapat diterima bahwa limbah-limbah tersebut rencananya akan dikubur di batuan stabil di dalam tanah dengan kedalaman tak kurang dari 500 m di batuan dasar (bed rock). Kebanyakan negara merencanakan untuk melaksanakan penyimpanan lestari bahan bakar bekas setelah tahun 2010.Artikel ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN)

1. Pendahuluan

LISTRIK pada umumnya dibangkitkan dari turbin yang digerakkan uap air. Uap air dihasilkan dengan mendidihkan air dalam bejana (boiller). Bahan bakar yang sering digunakan untuk mendidihkan air inilah yang membedakan nama pembangkit listrik. Ada yang menggunakan bahan bakar fosil, seperti minyak bumi, gas, batu bara atau nuklir. Pembangkit yang menggunakan bahan bakar fosil, biasanya disebut dengan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) dan yang menggunakan nuklir disebut PLTN.PLTU telah banyak didirikan di Indonesia, dan telah banyak pula pengalaman yang kita rasakan, baik masalah pergiliran pasokan arus listrik, harga, dan polusi. Masalah pergiliran pasokan arus listrik disebabkan masalah pasokan yang terbatas, karena tak adanya cadangan sumber listrik. Harga telah dipastikan naik terus mengikuti harga minyak bumi. Padahal minyak bumi dan gas dapat dimanfaatkan untuk pembuatan plastik, pupuk, kain, kendaraan bermotor atau keperluan lain yang lebih bermanfaat untuk kehidupan.Kalau PLTN memang merupakan salah satu pilihan yang tepat untuk mengatasi krisis ekonomi di Indonesia. Selain bersih dan tak mencemari lingkungan, harga listriknya sangat murah dan dapat bersaing. Bahkan dengan reaktor temperatur tinggi, selain listrik yang dihasilkan, pendinginnya dapat digunakan untuk memproses batu bara menjadi bahan bakar minyak dan gas untuk kendaraan bermotor, serta desalinasi air laut, untuk menjadi air minum dan garam. Harga listrik yang murah tidak hanya didukung harga bahan bakar nuklir yang lebih murah dari harga minyak bumi atau batu bara, tetapi volume bahan bakar nuklir yang diperlukan jauh lebih kecil, sehingga harga transportasinya murah.

2. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Prinsip kerja PLTN, pada dasarnya sama dengan pembangkit listrik konvensional, yaitu : air diuapkan di dalam suatu ketel melalui pembakaran. Uang yang dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan bergerak apabila ada tekanan uap. Perputaran turbin digunakan untuk menggerakkan generator, sehingga menghasilkan tenaga listrik. Perbedaannya pada pembangkit listrik konvensional bahan bakar untuk menghasilkan panas menggunakan bahan bakar fosil seperti : batu bara, minyak dan gas. Dampak dari pembakaran bahan bakar fosil ini, akan mengeluarkan karbon dioksida (CO2), sulfur dioksida (S02) dan nitrogen oksida (Nox), serta debu yang mengandung logam berat. Sisa pembakaran tersebut akan teremisikan ke udara dan berpotensi mencemari lingkungan hidup, yang bias menimbulkan hujan asam dan peningkatan suhu global. Sedangkan pada PLTN panas yang akan digunakan untuk menghasilkan uap yang sama, dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium) dalam reaktor nuklir. 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 sperti C02, S02, 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 LTN, adalah berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan di lokasi PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.            

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 : 

Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi dalam bentuk panas yang sangat besar. 

Panas hasil reaksi nuklir tersebut dimanfaatkan untuk menguapkan air pendingin, bisa pendingin primer maupun sekunder bergantung pada tipe reaktor nuklir yang digunakan. 

Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga dihasilkan energi gerak (kinetik).  Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator sehingga dihasilkan arus listrik.

2.1.  Jenis-Jenis PLTN              

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 C2, dengan m : massa bahan (kg) dan 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.      

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.

 2.2. Energi 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 235U. Jumlah atom di dalam bahan bakar ini adalah :  N = (1/235) x 6,02 x 1023 = 25,6 x 1020 atom 235U. Karena setiap proses fisi bahan bakar nuklir 235U disertai dengan pelepasan energi sebesar 200 MeV, maka 1 g 235U 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 235U adalah : Elistrik = (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 235U selama :  t = Elistrik / 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 235U bisa dipakai untuk mensuplai kebutuhan listrik pesawat TV selama lebih dari 15 tahun.

Contoh perhitungan di atas dapat memberikan gambaran yang cukup jelas mengenai kandungan energi yang tersimpan di dalam bahan bakar nuklir. Energi panas yang dikeluarkan dari pembelahan satu kg bahan bakar nuklir 235U adalah sebesar 17 milyar kilo kalori, atau setara dengan energi yang dihasilkan dari pembakaran 2,4 juta kg (2.400 ton) batubara. Melihat besarnya kandungan energi tersebut, maka timbul keinginan dalam diri manusia untuk memanfaatkan energi nuklir sebagai pembangkit listrik dalam rangka memenuhi kebutuhan energi dalam kehidupan sehari-hari. 

2.3. Perbandingan energi

Densitas energi nuklir sangat tinggi, lebih tinggi dibandingkan dengan batu bara ataupun minyak bumi. Sebagai ilustrasi, dalam 1 kg uranium dapat menghasilkan energi listrik sebesar 50.000 kWh bahkan dengan proses lebih lanjut dapat mencapai 3.500.000 kWh. Sementara 1 kg batu bara dan 1 kg minyak bumi hanya dapat menghasilkan energi sebesar 3 kWh dan 4 kWh.

Pada sebuah pembangkit listrik non-nuklir berkapasitas 1000 MWe diperlukan 2.600.000 ton batu bara atau 2,000,000 ton minyak bumi sebagai bahan bakarnya. Sementara pada pembangkit listrik tenaga nuklir dengan kapasitas listrik yang sama hanya memerlukan 30 ton uranium dengan teras reaktor 10 m3, sebagai bahan bakarnya. Saat ini, kontribusi energi nuklir terhadap pasokan kebutuhan energi primer dunia sekitar 6% dan pasokan kebutuhan energi listrik global sekitar 17%.

Bayangan akan Bom Atom dan kecelakaan radiasi nuklir sudah selayaknya dibuang jauh-jauh dan dijadikan sebuah pelajaran berharga dalam penggunaan energi nuklir, tidak lagi dijadikan momok yang dapat menghambat pemanfaatan energi nuklir sebagai alternatif pasokan kebutuhan energi listrik dunia.    

Sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir.

Reaktor nuklir di kungkung dalam containment building silindris.

3. Bagian dan Fungsi Reaktor Nuklir

Reaktor Penembak Cepat (Fast Breeder Reactor) Monju, Jepang   

3.1. Reaktor 

Reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi pembelahan inti (nuklir) atau dikenal dengan reaksi fisi berantai yang terkendali. 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. Reaktor nuklir berdasarkan fungsinya dapat dibedakan menjadi 2 (dua), yaitu:

1. Reaktor Penelitian/Riset                                                                                                    

 2. Reaktor Daya (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir/PLTN)

3.2. Reaktor Penelitian

Gambar 1: Diagram alir reaktor dayaKeterangan

Reaktor

Bahan bakar

Batang kendali

Motor batang kendali

Pompa sirkulasi

Uap air            Air penguapan

Turbin tekanan tinggi

Turbin tekanan rendah

Generator

Motor magnet

Kondensator   Air sungai

Pompa kondensasi

Pemanas awal

Pompa penguapan

Perisai beton

Pada reaktor penelitian, yang diutamakan adalah pemanfaatan radiasi neutron yang dihasilkan dari reaksi nuklir untuk keperluan berbagai penelitian dan produksi radioisotop. Sedangkan panas yang dihasilkan dirancang sekecil mungkin, sehingga dapat dibuang ke lingkungan. Pengambilan panas pada reaktor dilakukan dengan sistem pendingin yang terdiri dari sistem pendingin primer dan sistem pendingin sekunder. Panas yang berasal dari teras reaktor dibawa ke sistem pendingin primer kemudian dilewatkan melalui alat penukar panas dan selanjutnya panas dibuang ke lingkungan melalui sistem pendingin sekunder. Perlu diketahui bahwa pada alat penukar panas sistem pendingin primer dan sstem pendingin sekunder tidak terjadi kontak langsung antara uap/air yang mengandung radiasi dengan air pendingin yang dibuang ke lingkungan (gambar 1)

3.3. Reaktor Daya (PLTN)

Pada raktor daya yang dimanfaatkan adalah uap panas bersuhu dan bertekanan tinggi yang dihasilkan oleh reaksi fisi untuk memutar turbin, sedangkan neutron yang dihasilkan sebagian diserap dengan elemen kendali dan sebagian lagi diubah menjadi neutron lambat untuk berlangsungnya reaksi berantai (gambar 2). Reaksi fisi berantai hanya terjadi apabila neutron termal/lambat mampu menembak Uranium-235 yang lainnya hingga terjadilah reaksi berantai secara terus menerus. Cara mengubah neutron yang berkecepatan tinggi menjadi neutron berkecepatan rendah (neutron lambat) adalah dengan menumbukkannya pada inti atom hidrogen dalam air. Jadi air di dalam kolam reaktor ini berfungsi sebagai pemerlambat (moderator), sebagai pendingin dan juga sebagai perisai radiasi. Beberapa bahan yang pada umumnya dipergunakan sebagai bahan pendingin reaktor nuklir adalah air (H2O), Air Berat (D2O) dan Grafit.

Gambar 2: Reaksi berantai

Pada umumnya, pembangkitan energi nuklir yang ada saat ini memanfaatkan reaksi inti antara neutron dengan isotop uranium-235 (235U) atau menggunakan isotop plutonium-239 (239Pu). Hanya neutron dengan energi berkisar 0,025 eV atau sebanding dengan neutron berkecepatan 2200 m/ detik akan memiliki probabilitas yang sangat besar untuk bereaksi fisi dengan 235U atau dengan 239Pu.

Neutron merupakan produk fisi yang memiliki energi dalam kisaran 2 MeV. Agar neutron tersebut dapat beraksi fisi dengan uranium ataupun plutonium diperlukan suatu media untuk menurunkan energi neutron ke kisaran 0,025 eV, media ini dinamakan moderator. Neutron yang melewati moderator akan mendisipasikan energi yang dimilikinya kepada moderator, setelah  neutron berinteraksi dengan atom-atom moderator, energi neutron akan berkisar pada 0,025 eV.

3.4. Cara Mengendalikan Reaksi Berantai/Fisi

Untuk mengendalikan atau mengatur reaksi berantai dalam reaktor nuklir digunakan bahan yang dapat menyerap neutron misalnya Boron dan Cadmium, yang bertujuan untuk mengatur kerapatan neutron. Dengan mengatur kerapatan neutron ini dapat ditentukan tingkat daya raktor nuklir, bahkan reaksi dapat dihentikan sama sekali (tingkat daya mencapai titik 0) pada saat semua neutron terserap oleh bahan penyerap. Perangkat pengatur kerapatan neutron pada reaktor nuklir ini disebut 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 (gambar 3)

Gambar 3: Cara kerja elemen kendali

4. Biaya Produksi dan Sumber Daya Manusia

Penggunaan nuklir dinilai lebih menguntungkan karena listrik nuklir tergolong efisien. Biaya yang dibutuhkan untuk produksi sekitar 4 sen dolar AS per kwh. Sedangkan listrik pembangkit PLN saat ini membutuhkan biaya rata-rata 11 sen dolar per kwh. Berdasar pada kondisi ini, energi nuklir pun dinilai sebagai salah satu pilihan yang tepat untuk mengatasi krisis ekonomi di Indonesia.                     

Lewat nuklir juga bisa dicetak harga listrik yang murah dan dapat bersaing. Selain bisa dimanfaatkan sebagai energi alternatif, nuklir juga bisa dimanfaatkan di bidang lainnya seperti kesehatan, teknologi, pertanian, peternakan, serta kedokteran. Semua bidang dirasa memungkinkan untuk didongkrak. Namun pemerintah patut waspada dengan dampak negatif nuklir.               

 Salah satu bahaya nuklir adalah kebocoran reaktor yang salah satunya bersumber dari kesalahan manusia (human error). Untuk menghindari hal ini, maka tentu saja hal terpenting yang harus disiapkan adalah penyediaan sumber daya manusia yang berkualitas untuk mengoperasikan peralatan berteknologi nuklir. Penyiapan SDM merupakan kunci utama keberhasilan pengembangan energi nuklir.             

Sementara saat ini, SDM Indonesia dianggap belum cukup memadai untuk melakukan hal tersebut. Yang kedua soal kemampuan teknologi, teknologi pembangkit listrik nuklir Indonesia saat ini sudah ketinggalan jauh dibandingkan dengan negara lain. Tercatat saat ini, Amerika Serikat sudah mengembangkan 100 fasilitas nuklir, Korea 20 buah dan Jepang 40 buah.                                          .              

Hal ini tentu saja menjadi tantangan tersendiri bagi Indonesia. Dengan teknologi yang memadai pula, dampak kejadian yang tidak diinginkan bisa diminimalisasi. Jika teknologi PLTN belum dikuasai Indonesia, selain mengkhawatirkan masalah dampak, ditakutkan juga ketergantungan terhadap pihak asing kian bertambah. Faktor berikutnya adalah soal manajemen pengelolaan energi nuklir. Persiapan-persiapan perlu dilakukan, termasuk menyiapkan spesifikasi serta badan pengelolanya.            

Selama ini banyak persepsi keliru tentang pemanfaatan tenaga nuklir. Dampak psikologis dan traumatis dari kasus-kasus yang terjadi di beberapa negara pada masa lalu telah menimbulkan reaksi kurang responsif terhadap upaya-upaya pengembangan tenaga nuklir. Ini merupakan tantangan lain yang harus dihadapi pemerintah.

5. Penghalang Ganda :           

PLTN mempunyai sistem pengamanan yang ketat dan 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 (>90%) akan tetap tersimpan di dalam matriks bahan bakar, yang berfungsi sebagai penghalang pertama. Selama operasi maupun jika terjadi kecelakaan, selongsong bahan bakar, akan berperan sebagai penghalang kedua untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif tersebut keluar kelongsong. Kalau zat radioaktif masih dapat keluar dari dalam kelongsong, masih ada penghalang ketiga yaitu sistem pendingin. Lepas dari sistem pendingin, masih ada penghalang keempat berupa bejana tekan terbuat dari baja dengan tebal + 20cm. Penghalang kelima adalah perisai beton dengan tebal 1,5 – 2m. Bila saja zat radioaktif itu masih ada yg lolos dari perisai beton, masih ada penghalang keenam, yaitu sistim pengukung yang terdiri dari pelat baja setebal + 7cm

 dan beton setebal 1.5 – 2m yang kedap udara.                                                                    .

6. Pertahanan Berlapis :

Desain keselamatan suatu PLTN menganut falsafah pertahanan berlapis (defence in depth). Pertahanan berlapis ini meliputi :    

1. Lapisan keselamatan pertama, PLTN dirancang, dibangun dan diperasikan sesuai  dengan ketentuan yang sangat ketat, mutu yg tinggi dan teknologi mutakhir.

 2. PLTN dilengkapi dengan sistem pengamanan/ keselamatan yang digunakan untuk mencegah dan mengatasi akibat-akibat dari kecelakaan yang mungkin dapat terjadi selama umur PLTN.                                                   .

 3. PLTN dilengkapi dengan sistim pengamanan tambahan, yang dapat diandalkan untuk dapat mengatasi kecelakaan hipotesis, atau kecelakaan terparah yang diperkirakan dapat terjadi pada suatu PLTN. Namun kecelakaan tersebut kemungkinannya tidak akan pernah terjadi selama umur PLTN.

7. Limbah Radioaktif :                                                                        .

             Selama operasi PLTN, pencemaran yang disebabkan oleh zat radioaktif terhadap lingkungan dapat dikatakan tidak ada. Air laut atau sungai yang dipergunakan untuk membawa panas dari kondensor sama sekali tidak mengandung zat radioaktif, karena tidak bercampur dengan air pendingin yang bersirkulasi di dalam reaktor. Sedangkan gas radioaktif yang dapat keluar dari sistem reaktor tetap terkungkung di dalam sistem pengungkung PLTN dan sudah melalui sistem ventilasi dengan filter yang berlapis-lapis. Gas yang dilepas melalui cerobong aktivitasnya sangat kecil (sekitar 2 milicurie/tahun) sehingga tidak menimbulkan dampak terhadap lingkungan.

8. 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.

9. Keselamatan Reaktor Nuklir     

Aspek keselamatan yang digunakan pada reaktor nuklir adalah mencegah kemungkinan terjadinya kecelakaan dan memperkecil dampak yang dapat diakibatkan oleh kejadian kecelakaan, yang lebih dikenal dengan nama sistem pertahanan berlapis (defence in depth). Ada 5 pertahanan yang utama, yaitu:

Komponen-komponen reaktor

Sistem proteksi reaktor

Konsep hambatan ganda

Pemeriksaan dan pengujian

Operator

9.1. Komponen Reaktor          

Komponen-komponen reaktor harus memenuhi standar kualitas yang tinggi dan dapat diandalkan, sehingga kemungkinan kegagalan komponen tersebut sangat kecil. Komponen-komponen tersebut antara lain pompa-pompa, katup-katup, pemipaan, tangki, instrumentasi, dan kontrol.

9.2. Sistem Proteksi Reaktor          

Desain keselamatan reaktor adalah memanfaatkan sifat-sifat alam yang menjamin adanya keselamatan inheren sehingga reaktor nuklir mempunyai sistem yang forgiving terhadap kekeliruan yang dilakukan oleh operator. Disamping itu reaktor nuklir dilengkapi dengan peralatan keselamatan yang dirancang menggunakan prinsip-prinsip sebagai berikut:

Pemisahan: komponen-komponen sistem keselamatan yang berbeda dipisahkan secara fisis satu dengan yang lainnya. Hal ini dimaksudkan bahwa kegagalan mekanis pada satu lokasi tidak mempengaruhi unjuk kerja komponen yang berada di tempat lain.

Diversiti: maksudnya adalah selalu terdapat lebih dari satu cara untuk melakukan suatu pekerjaan. Contohnya dengan sistem yang berbeda-beda akan dapat memadamkan reaktor.

Redundansi: selalu terdapat lebih dari satu komponen yang diperlukan. Contohnya terdapat 2 pompa yang dipasang paralel, namun yang dipergunakan hanya satu.

Saling tak gayut: sistem keselamatan saling tak gayut dengan yang lain. Contohnya terdapat beberapa jalur pemasok daya.

Kegagalan yang aman (fail safe): dimaksudkan bahwa bila terjadi kegagalan pada suatu komponen/sistem, maka secara otomatis akan merangsang untuk bergerak pada kondisi yang aman. Contohnya daya listrik dibutuhkan untuk mematikan reaktor, tetapi bila suatu saat kehilangan daya listrik, reakto akan tetap mati dengan jatuhnya elemen kendali secara gravitasi (gambar 4)

9.3. Konsep Hambatan Ganda         

Konsep hambatan ganda mengusahakan tetap terkungkungnya zat-zat radioaktif dalam sistem reaktor daya (PLTN) dan tidak menyebar ke lingkungan yang mengakibatkan bahaya radiasi bagi penduduk yang tinggal di daerah sekitarnya. Hambatan ganda tersebut terdiri dari:

Elemen bakar: unsusr-unsur hasil belahan nuklir harus selalu tetap berada bersama elemen bakar

Kelongsong elemen bakar: apabila unsur hasil belahan nuklir dapat lepas dari elemen bakar, maka diusahakan agar unsur hasil belahan tersebut masih di dalam kelongsong elemen bakar

Sistem pendingin primer: terdiri dari sistem pipa, katup-katup, pompa dan juga pembangkit uap berfungsi pula sebagai penghambat hasil belahan, seandainya kolongsong tidak dapat menghambat bocornya hasil-hasil belahan.

Bangunan reaktor (sistem pengungkung): merupakan penghambat terluar sebelum zat radioaktif lepas ke lingkungan. Bangunan reaktor juga didesain untuk menahan gangguan-gangguan dari luar, seperti gempa bumi, tornado, banjir, kejatuhan pesawat terbang, dan sebagainya (gambar 6)

Daerah eksklusif: Apabila zat radioaktif dapat lepas dari sistem pengungkung, maka kemungkinan sampainya zat radioaktif tersebut kepada masyarakat diperkecil dengan adanya jarak antara reaktor dengan tempat tinggal penduduk, yang disebut daerah eksklusif.    

Gambar 5: Pompa air pendingin         Bangunan reaktor dengan sistem pengungkungnya

 9.4. Pemeriksaan dan Pengujian

Setiap PLTN secara rutin dilakukan pemeriksaan dan pengujian terhadap sistem keselamatan dan komponen-komponen reaktor untuk menjamin kelangsungan operasi dan juga perbaikan jika terdapat kerusakan. Seluruh persyaratan konstruksi, peralatan sistem keselamatan dan prosedur pengoperasian untuk PLTN selalu diawasi dengan ketat oleh isntansi/badan pengawas yang berwenang. Badan tersebut berhak mencabut ijin operasi sewaktu-waktu jika kondisi persyaratan tidak dipenuhi.

9.5. Operator

Pendidikan dan pelatihan operator reaktor nuklir merupakan aspek penting dari falsafah keselamatan nuklir pertahanan berlapis. Operator sebagai pengendali PLTN diseleksi secara ketat. Mereka harus melalui serangkaian ujian sebelum mendapatkan ijin untuk mengoperasikan reaktor nuklir. Ijin dikeluarkan oleh badan yang berwenang mengawasi penggunaan tenaga nuklir. Pengetahuan dan kemampuan operator harus selalu dipertahankan setiap saat dengan cara pendidikan/pelatihan dan penyegaran secara berkala.

10. Keuntungan dan kekurangan PLTN

10.1. Keuntungan PLTN dibandingkan dengan pembangkit daya utama lainnya adalah:

a. Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal) – gas rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat dinyalakan dan hanya sedikit menghasilkan gas)                                                                                  

  b. Tidak mencemari udara – tidak menghasilkan gas-gas berbahaya sepert karbon monoksida, sulfur dioksida, aerosol, mercury, nitrogen oksida, partikulate atau asap fotokimia                                                                                                                         

c.   Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal)                             

d. Biaya bahan bakar rendah – hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan                       

e.  Ketersedian bahan bakar yang melimpah – sekali lagi, karena sangat sedikit bahan    bakar yang diperlukan

10.2. Beberapa Kekurangan PLTN:

a. Resiko kecelakaan nuklir – kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan Chernobyl (yang tidak mempunyai containment building)                                         

b. Limbah nuklir – limbah radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat berthan hingga ribuan.

11. Tipe-tipe PLTN

Ada lima tipe PLTN yang aman telah digunakan oleh negara maju. Dua tipe Boilling Water Reactor (BWR) dan Pressurezed Water Reactor (PWR). Keduanya dari Amerika. Kedua tipe, BHWR atau PHWR dengan pendingin air berat yang dikenal dengan tipe CANDU dari Canada dan satu tipe dengan pendingin gas yang dikembangkan di Amerika dan Inggris. Kelima tipe Reaktor Nuklir ini cukup andal dan terbukti tak pernah mengalami kecelakaan seperti PLTN Chernobyl.

Untuk Indonesia semua tipe dapat dicoba, karena masing-masing memiliki kelemahan dan keunggulan. Seperti tipe Candu, bejananya cukup menggunakan besi tuang, karena pendinginnya menggunakan air berat, hingga tak ada korosi yang terjadi. Pemeliharaannya pun lebih mudah. Penggantian bahan bakar dapat dilakukan tanpa mematikan reaktor, sehingga pasokan listrik bisa terus berlangsung. Namun air pendinginnya mahal. Untuk reaktor BWR dan PWR, pendinginnya dari air suling biasa, jadi bejananya harus baja (stainless), sehingga kelihatan rapi, namun agak mahal sedikit.

artikel ini disalin lengkap dari:
halaman utama website:
jika mencari artikel yang lebih menarik lagi, kunjungi halaman utama website tersebut. Terimakasih!