Sahabat NU_Kliir 11: ENERGI NUKLIR

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Segala sesuatu yang ada di alam terdiri atas materi yang bentuknya macam-macam. Tiap materi tersusun atas unsur dan tiap unsur tersusun atas atom. Atom adalah baagian terkecil dari unsur. Jika diteliti lebih dalam lagi, atom terdiri atas electron, neutron, dan proton. Teori atom mengalami perkembangan dari massa ke massa. Istilah atom pertama kali diperkenalkan oleh Filsuf Yunani bernama Demokritus. Atom berasal dari kata “atomos” yang berarti tidak dapat dibagi. Atom terdiri atas proton dan neutron serta sejumlah electron pada jarak yang agak jauh. Muncullah anggapan bahwa electron mengelilingi inti sebagaimana planet mengelilingi matahari. Tetapi anggapan ini ditolak oleh teori elektromagnetik klasik. Alasannya adalah bertantangan dengan keberadaan orbit yang mantap.

Untuk mengatasi kesulitan ini Niels Bohr pada tahun 1913 mengajukan gagasannya untuk memudahkan gambaran perilaku atom. Meskipun mengandung beberapa kelemaahan Niels Bohr memberikan sumbangan yang berarti bagi perkembangan teori atom. Sejak akhir abad ke-19 hingga awal ke-20 teori atom mengalami perkembangan yang sangat pesat. Seiring semakin meningkatnya rasa keingintahuan manusia tentang hakekat atom. Tinjauan atom tidak lagi melalui tinjauan teoritis, tetapi sudah melalui proses pengamatan empiris dan dukungan tinjauan matematis yang hasilnya sangat mengagumkan. Niels Bohr mengagumkan teori kuantum terhadap model struktur atom Rutherford dengan mengasumsikan electron-elektron bergerak pada orbit stasioner tertentu akibat adanya momentum anguler-anguler tersebut. Model atom I ni memungkinkan para ilmuan untuk menghitung tingkat energy yang mungkin untuki orbit-orbit ini dan menghasilkan sebuah postulat bahwa emisi cahaya terjadi ketika sebuah electron berpindah ke orbit yang energinya lebih rendah.

Teori struktur atom dan molekul bergantung pada mekanika kuantum untuk mneggambarkan atom dan molekul dalam hal matematis. Meskipin detil mekanika kuantum memerlukan banyak sekali kecanggihan matematis, yaitu memungkinkan memahami prinsip-prinsip yang terlibat dengan hanya jumlah matematika dan sekitarnya.

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Apa pengertian Nuklir ?

2. Bagaimana Jenis-Jenis pembangkit listrik tenaga nuklir ?

3. Bagaimana prinsip kerja dari PLTN ?

4. Bagaimana pembangkit tenaga listrik nuklir(PLTN)

5. Bagaimana dampak dari pemanfaatan nuklir Sebagai Pembangkit Listrik ?

C. Tujuan

Adapun tujuan pada makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui pengertian nuklir

2. Untuk mengetahui jenis-jenis pembangkit listrik tenaga nuklir

3. Untuk mengetahui prinsip kerja dari PLTN

4. Untuk mengetahui pembangkit tenaga listrik nuklir (PLTN)

5. Untuk mengetahui dampak dari pemanfaatan nuklir sebagai pembangkir listrik.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Nuklir

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

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah stasiun pembangkit listrik thermal dimana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reactor 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 perunit pembangkit berkisar dari 40 MWe hingga 1000 MWe. Unit baru yang sedang dibangun pada tahun 2005 mempunyai daya 600-1.

Pada dasarnya system kerja dari PLTN sama dengan pembangkit listrik konvensional yaitu, air diuapkan dalam suatu ketel melalui pembakaran. Ulang yang dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan bergerak apabila ada tekanan uap. 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 disirkulasi secara terus menerus selama PLTN beropersi. Proses pembangkit yang menggunakan bahan bakar uranium ini tidak melepaskan partikel seperti CO2, SO2, atau NOx juga tidak mengeluarkan asap atau debu yang emngandung 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 bias disimpan di lokasi PLTN.

Reaktor Nuklir adalah suatu alat dimana reaksi berantai dapat dilaksanakan berkelanjutan dan dikendalikan. Atau dengan kata lain reaktor nuklir merupakan suatu wadah bahan-bahan fisi dimana proses reaksi berantai terjadi terus menerus tanpa berhenti atau tempat terjadinya reaksi pembelahan inti (nuklir). Bagian utama dari reaktor nuklir yaitu: elemen bakar (batang-batang bahan bakar), perisai (perisai termal), moderator dan elemen kendali.

Komponen utama reaktor nuklir antara lain :

1. Inti reaktori adalah buat dari batang-batang bahan bakar yang berisi uranium alam, uranium yang dipercaya, plutoium, atau U-233. Batang-batang bahan bakar tersebut dapat dicampur dengan material-material tidakberfisi.

2. Moderator adalah berfungsi untuk memperlambat kecepatan nutron sehingga berkecepatan termal. Biasanya dibuat dari granit yang membungkus bahan bakar, tetapi mungkin juga air berat, air ringan (normal), atau berilium. Moderator dapat juga dicampur dengan bahan bakar.

3. Perisai Termal adalah berfungsi menyerap radiasi (parikelb , nutron yang Makalah PLTN2005 12 terlepas, dan sinar gamma) yang terjadi karena proses fisi. Karena itu perisai menyelubungi inti reaktor, biasanya dibuat dari besi, menyerap energi dan menjadi panas.

4. Reflektor adalah berfungsi untuk memantulkan kembali nutron yang meninggalkan inti bahan bakar. Pada gambar diatas menunjukkan bahwa tepi moderator juga berfungsi sebagai reflektor, selain reflektor yang diletakkan di dalam perisai termal dan menyelubungi inti reaktor.

5. Tangki Reaktor adalah berfungsi untuk membungkus seluruh inti reaktor, reflektor dan perisai termal. Dengan demikian tangki reaktor membentuk pula saluran untuk mengatur aliran pendingin melalui dan mengelilingi inti reaktor.

6. Fluida Pendingin adalah membawa panas yang dihasilkan dari proses fisi untuk berbagai keperluan, antara lain sebagai pemanas air ketel pada pusat tenaga uap. Menjaga agar bahan bakar reaktor dan perlengkapannya ada pada temperature yang diperbolehkan (aman dan tidak rusak).

7. Perisai Biologi adalah membungkus reaktor untuk menahan dan melemahkan semua radiasi yang mematikan sebagai akibat dari proses fisi. Perisai biologi dapat dibuat dari besi, timah hitam atau beton tebal dicampur oksida besi.

8. Batang-batang kendali adalah berfungsi mengendalikan proses fisi (pembangkitan panas) di dalam reaktor, yaitu dengan menyerap nutron berlebihan yang terjadi dari proses fisi. Batang-batang kendali biasanya terbuat dari boron atau hafnium yang dapat menyerap nutron.

Oleh sebab itu, PLTN yang pertama kali beroperasi di ketiga negara tersebut menggunakan reaktor berbahan bakar uranium alam. Namun dalam perkembangan berikutnya, terutama Inggris dan Perancis juga mengoperasikan PLTN berbahan bakar uranium diperkaya.

Macam-Macam Reaktor Nuklir :

a. LWR : Light Water Reactor / Reaktor air Ringan.

PWR : Presured Water Reactor / Reaktor Air Tekan.

BWR : Boiling Water Reactor / Reaktor Air Mendidih.

b. HWR : Heavy Water Reactor / Reaktor Air Berat.

c. HTGR : High Temperatur Gas Reactor / Reaktor Gas Suhu Tinggi.

d. LMFBR : Liquit Metal Fast Breder Reactor / Reaktor Pembiak Cepat Logam Cair.

e. GCFBR : Gas Coold Fast Breder Reactor / Reaktor Pembiak Cepat Pendingin Gas.

f. LWBR : Light Water Breder Reactor / Reaktor Pembiak Air Ringan.

g. SGHWR : Steam Generating Heavy Water Reactor / Reaktor Air Berat Generator Uap.

h. MSBR : Molten Salt Breder Reactor / Reaktor Pembiak Garam Meleleh.

B. Jenis-Jenis Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

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

PWR adalah jenis reactor daya nuklir yang menggunakan air ringan yang biasa sebagai pendinbgin maupun moderator neutron. Reaktor ini pertama kali dirancang oleh Westinghouse Bettis Atomic Power Laboratory untuk kepentingan kapal perang, tetapi kemudian rancangan ini dijadikan komersial oleh Westinghouse Nudear Power Division.

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

Reaktor jenis BWR merupakan rancangan reactor jenis air ringan sebagai pendingin dan moderator , yang juga digunakan dibeberapa Pembangkit Listrik Tenaga NUklir. Reaktor BRW pertama kali dirancang oleh Allis-Chambers dan General Electrik (GE). Sampai saat ini hanya rancangan General Electrik dibangun di Humboldt Bay di California. Reaktor ini mempunyai banyak persamaan dengan reactor PWR, perbedaan yang paling kentara ialah pada reactor BRW, uap yang digunakan untuk meemutar turbin dihasilkan langsung oleh teras reactor.

3. Reator Air Didih (advanced Boiling Water Reaktor/ABWR)

ABWR adalah reactor air didih lanjut, yaitu tipe modifikasi dari reactor air didih yang ada pada saat ini. Perbaikan ditekankan pad kendalan, keselamatan, limbah yang rendah, kemudahan operasi, dan factor ekonomi.

Perlengkapan khas ABWR yang mengalami perbaikan desain adalah

a. Pompa internal

b.Penggerak batang kendali

c. Alat pengatur aliran uap

d. Sistem pendinginan teras darurat

e. Sungkup reactor dari beton pra-tekan

f. Turbin

g.Alat pemanas untuk pemisah uap (penurun kelembaban)

h.Sistem kendali dijital

4. Reaktor Tabung Tekan

Reactor tabung tekan merupakan reactor 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 moderator dipisahkan oleh pipa tekan, sehingga bahan pendingin dan bahan moderator dapat dipilih secara terpisah.

C. Prinsip Kerja Dari PLTN

Prinsip kerja PLTN sebenarnya mirip dengan pembangkit listrik lainnya, misalnya Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Yang membedakan antara dua jenis pembangkit listrik adalah sumber panas yang digunakan. PLTN mendapatkan suplai panas dari reaksi nuklir, sedangkan PLTU mendapatkan suplai panas pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara atau minyak bumi. Uap bertekanan tinggi pada PLTU digunakan untuk memutar tubin. Tenaga gerak putar turbin ini kemudian diubah menjadi tenaga listrik dalam sebuah generator.

Karena memanfaatkan panas hasil fisi, maka reaktor daya dirancang berdaya thermal tinggi dari orde ratusan hingga ribuan MW. Proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik di dalam PLTN adalah sebagai berikut :

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

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

3. Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga dihasilkan energi gerak (kinetik).

4. Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator sehingga dihasilkan arus listrik.

Di dalam inti atom tersimpan tenaga inti (nuklir) yang luar biasa besarnya. Tenaga nuklir itu hanya dapat dikeluarkan melalui proses pembakaran bahan bakar nuklir. Proses ini sangat berbeda dengan pembakaran kimia biasa yang umumnya sudah dikenal, seperti pembakaran kayu, minyak dan batubara. Besar energi yang tersimpan (E) di dalam inti atom adalah seperti dirumuskan dalam kesetaraan massa dan energi oleh Albert Einstein :

E = m C

Dimana

m : massa bahan (kg)

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

Energi nuklir berasal dari perubahan sebagian massa inti dan keluar dalam bentuk panas. Dilihat dari proses berlangsungnya, ada dua jenis reaksi nuklir, yaitu reaksi nuklir berantai tak terkendali dan reaksi nuklir berantai terkendali. Reaksi nuklir tak terkendali terjadi misal pada ledakan bom nuklir. Dalam peristiwa ini reaksi nuklir sengaja tidak dikendalikan agar dihasilkan panas yang luar biasa besarnya sehingga ledakan bom memiliki daya rusak yang maksimal. Agar reaksi nuklir yang terjadi dapat dikendalikan secara aman dan energi yang dibebaskan dari reaksi nuklir tersebut dapat dimanfaatkan, maka manusia berusaha untuk membuat suatu sarana reaksi yang dikenal sebagai reaktor nuklir. Jadi 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.

D. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) menyediakan sekitar 17 persen dari total tenaga listrik dunia. Beberapa negara membutuhkan tenaga nuklir yang lebih besar daripada negara lain. Di Prancis, menurut International Atomic Energy Agency (IAEA), 75 persen tenaga listriknya dihasilkan oleh reaktor nuklir. Jumlah pembangkit tenaga listrik di dunia diperkirakan lebih dari 400 buah dengan 100 buah di antaranya berada di Amerika Serikat.

E. Dampak Dari Pemanfaatan NUklir Sebagai Pembangkit Listrik

Dampak Positif dari adanya PLTN

Dampak positif dari adanya PLTN ini, adalah dapat menghasilkan daya listrik yang cukup besar sehingga pada saat terjadi beban puncak pemakaian daya listrik, kita tidak perlu kuatir lagi akan adanya pemadaman bergilir.

Dampak negatif adanya PLTN

Reaktor nuklir sangat membahayakan dan mengancam keselamatan jiwa manusia. Radiasi yang diakibatkan oleh reaktor nuklir ini ada dua, yaitu :

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

b. Radiasi tak langsung adalah radiasi yang terjadi lewat makanan dan minuman yang tercemar zat radio aktif, baik melalui udara, air, maupun media lainnya.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Prinsip kerja PLTN berdasarkan sumber panas yang dihasilkan suplai panas dari reaksi nuklir. Pemanfaatan energy panas tersebut tidak bias dihasilkan apabila kurangnya bahan bakar. Adapun jenis PLTN yang ada di Bumi, merupakan pengembangan dari kemajuan teknologi yang ada. Oleh karena itu banyak terjadi perkembangan pembangkit energy listrik yang baru.

B. Saran

1. Pengembangan PLTN di Indonesia sangat penting bagi kemajuan ekonomi bagi Negara tersebut.

2. Sebaiknya pengembangan PLTN dibuat berdasarkan kebutuhan.

3. Oleh karena itu, pemerintah mampu menyokong dalam pengembangan PLTN di Indonesia.