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.     

nkl1.jpg

Sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir.

Reaktor nuklir di kungkung dalam containment building silindris.

3. Bagian dan Fungsi Reaktor Nuklir

nkl2.jpg

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

nkl3.jpg

Gambar 1: Diagram alir reaktor dayaKeterangan

  1. Reaktor

  2. Bahan bakar
  3. Batang kendali
  4. Motor batang kendali
  5. Pompa sirkulasi
  6. Uap air
  1. Air penguapan
  2. Turbin tekanan tinggi
  3. Turbin tekanan rendah
  4. Generator
  5. Motor magnet
  6. Kondensator
  1. Air sungai
  2. Pompa kondensasi
  3. Pemanas awal
  4. Pompa penguapan
  5. 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.

nkl4.jpg
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)

nkl5.jpg
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:

  1. Komponen-komponen reaktor
  2. Sistem proteksi reaktor
  3. Konsep hambatan ganda
  4. Pemeriksaan dan pengujian
  5. Operator

nkl6.jpg

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:

nkl7.jpg

  • 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.
nkl8.jpg nkl9jpg.jpg
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 nuklirlimbah 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.   

SEKIAN

Rhazio Institut Sains & Teknologi Al-Kamal-Jakarta

About these ads

Tinggalkan komentar

Filed under Belajar

Tinggalkan Balasan

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s