PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (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 600-1200 MWe.

Reaktor nuklir yang pertama kali membangkitkan listrik adalah stasiun pembangkit percobaan EBR-I pada 20 Desember 1951 di dekat Arco, Idaho, Amerika Serikat. Pada 27 Juni 1954, PLTN pertama dunia yang menghasilkan listrik untuk jaringan listrik (power grid) mulai beroperasi di Obninsk, Uni Soviet. PLTN skala komersil pertama adalah Calder Hall di Inggris yang dibuka pada 17 Oktober 1956.

Jenis-jenis PLTN

PLTN dikelompokkan berdasarkan jenis reaktor yang digunakan. Tetapi ada juga PLTN yang menerapkan unit-unit independen, dan hal ini bisa menggunakan jenis reaktor yang berbeda. Sebagai tambahan, beberapa jenis reaktor berikut ini, di masa depan diharapkan mempunyai sistem keamanan pasif.

Reaktor Fisi

Reaktor daya fisi membangkitkan panas melalui reaksi fisi nuklir dari isotop fissil uranium dan plutonium.

Selanjutnya reaktor daya fissi dikelompokkan lagi menjadi:

  • Reaktor thermal menggunakan moderator neutron untuk melambatkan atau me-moderate neutron sehingga mereka dapat menghasilkan reaksi fissi selanjutnya. Neutron yang dihasilkan dari reaksi fissi mempunyai energi yang tinggi atau dalam keadaan cepat, dan harus diturunkan energinya atau dilambatkan (dibuat thermal) oleh moderator sehingga dapat menjamin kelangsungan reaksi berantai. Hal ini berkaitan dengan jenis bahan bakar yang digunakan reaktor thermal yang lebih memilih neutron lambat ketimbang neutron cepat untuk melakukan reaksi fissi.
  • Reaktor cepat menjaga kesinambungan reaksi berantai tanpa memerlukan moderator neutron. Karena reaktor cepat menggunkan jenis bahan bakar yang berbeda dengan reaktor thermal, neutron yang dihasilkan di reaktor cepat tidak perlu dilambatkan guna menjamin reaksi fissi tetap berlangsung. Boleh dikatakan, bahwa reaktor thermal menggunakan neutron thermal dan reaktor cepat menggunakan neutron cepat dalam proses reaksi fissi masing-masing.
  • Reaktor subkritis menggunakan sumber neutron luar ketimbang menggunakan reaksi berantai untuk menghasilkan reaksi fissi. Hingga 2004 hal ini hanya berupa konsep teori saja, dan tidak ada purwarupa yang diusulkan atau dibangun untuk menghasilkan listrik, meskipun beberapa laboratorium mendemonstrasikan dan beberapa uji kelayakan sudah dilaksanakan.

Reaktor thermal

Reaktor cepat

Meski reaktor nuklir generasi awal berjenis reaktor cepat, tetapi perkembangan reaktor nuklir jenis ini kalah dibandingkan dengan reaktor thermal.Keuntungan reaktor cepat diantaranya adalah siklus bahan bakar nuklir yang dimilikinya dapat menggunakan semua uranium yang terdapat dalam urainum alam, dan juga dapat mentransmutasikan radioisotop yang tergantung di dalam limbahnya menjadi material luruh cepat. Dengan alasan ini, sebenarnya reaktor cepat secara inheren lebih menjamin kelangsungan ketersedian energi ketimbang reaktor thermal. Lihat juga reaktor fast breeder. Karena sebagian besar reaktor cepat digunakan untuk menghasilkan plutonium, maka reaktor jenis ini terkait erat dengan proliferasi nuklir.

            (Daya listrik yang ditampilkan adalah daya listrik maksimum, tanggal yang ditampilkan adalah tanggal ketika reaktor mencapai kritis pertama kali, dan ketika reaktor kritis untuk teakhir kali bila reaktor tersebut sudah di dekomisi (decommissioned).

Reaktor Fusi

Fusi nuklir menawarkan kemungkinan pelepasan energi yang besar dengan hanya sedikit limbah radioaktif yang dihasilkan serta dengan tingkat keamanan yang lebih baik. Namun demikian, saat ini masih terdapat kendal-kendala bidang keilmuan, teknik dan ekonomi yang menghambat penggunaan energi fusi guna pembangkitan listrik. Hal ini masih menjadi bidang penelitian aktif dengan skala besar seperti dapat dilihat di JET, ITER, dan Z machine.

 

 

 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Pada dasarnya PLTN beroperasi dengan prinsip yang sama seperti pembangkit listrik konvensional, tetapi dengan perbedaan pada cara pembangkitan panas untuk menghasilkan uap. Pada pembangkit listrik konvensional, panas dihasilkan dari pembakaran bahan fosil (minyak, batubara, gas), sedang pada PLTN panas dihasilkan dari reaksi pembelahan inti atom bahan bakarnya (Uranium) di dalam reaktor nuklir. Panas yang dihasilkan digunakan untuk membangkitkan uap di dalam alat pembangkit uap dan kemudian, sama seperti pada pembangkit konvensional, uap digunakan untuk menggerakkan turbin dan generator untuk menghasilkan listrik. Dalam membangkitkan listrik, PLTN tidak membebaskan asap atau debu yang mengandung logam berat atau CO2, SO2, NOx ke lingkungan.

Gambar di bawah ini menunjukkan skema prinsip pengoperasian PLTN jenis reaktor tekan (PWR).

 

 

 

 

Pembelahan Inti

Seperti sudah disebutkan di atas, panas untuk membangkitkan uap dalam PLTN didapatkan dari proses pembelahan inti. Gambar di bawah ini menunjukkan proses pembelahan inti. Bila sebuah partikel neutron berhasil masuk ke dalam inti atom bahan bakar Uranium, maka inti Uranium menjadi lebih tidak stabil dan akibatnya mengalami pembelahan. Hasil dari pembelahan ini adalah dua buah atom materi yang lain, 2 sampai 3 buah neutron baru dan energi. Total massa seluruh materi yang terbentuk sesudah terjadinya pembelahan inti atom Uranium lebih kecil daripada sebelum terjadi pembelahan. Selisih massa inilah yang berubah menjadi energi. Neutron baru yang terbentuk setelah pembelahan inti dapat menumbuk inti atom Uranium lain dan seterusnya menghasilkan atom materi lain, 2-3 buah neutron baru dan energi. Demikian seterusnya sehingga terbentuklah sebuah reaksi berantai. Satu gram Uranium akan dapat menghasilkan daya sebesar 1 juta watt selama 1 hari. Seandainya sebuah rumah menggunakan energi sebesar 1000 kilowatt-jam dalam sehari, maka energi yang dihasilkan 1 gram Uranium dapat digunakan selama sekitar 24 hari.

 

 

 

Agar reaksi berantai tidak berkembang menjadi tidak terkendali, seperti halnya bom atom, maka digunakanlah bahan kendali, antara lain terbuat dari cadmium, untuk membuat reaksi berantai berjalan stabil dan terkendali.

Neutron baru hasil pembelahan memiliki kecepatan yang sangat tinggi, karena itu agar dapat lebih mudah masuk ke dalam inti atom neutron ini harus diperlambat. Bahan yang sering digunakan sebagai pelambat atau moderator adalah air biasa yang telah dihilangkan mineralnya. Bisa juga digunakan air berat, atau grafit sebagai moderator sesuai dengan jenis bahan bakarnya.

Panas yang dihasilkan di dalam bahan bakar uranium sangat tinggi. Jika tidak dilakukan pendinginan maka bahan bakar bisa mengalami kerusakan atau meleleh. Ada beberapa jenis bahan yang biasanya dipakai sebagai pendingin, misalnya air ringan, air berat, logam natrium cair, dan gas. Pemilihan jenis pendingin bergantung juga kepada jenis bahan bakarnya.

Pemenuhan Energi

Indoneseia yang dulu kaya dengan sumber energi, kini tidak lagi demikian. Sumber daya minyak bumi Indonesia sekitar 321 miliar barrel (1,2 persen potensi dunia), gas bumi sekitar 507 TSCF (3,3 persen potensi dunia), batu bara sekitar 50 miliar ton (3 persen potensi dunia), panas bumi sekitar 27.000 MW (40 persen potensi dunia), dan tenaga air sekitar 75.000 MW (0,02 persen potensi dunia). Cadangan terbukti minyak bumi pada tahun 2002 sekitar 5 miliar barrel, cadangan terbukti gas bumi sekitar 90 TSCF, dan cadangan terbukti batu bara sekitar 5 miliar ton.

Dengan tingkat produksi seperti pada tahun 2002, dan bila tidak ada cadangan terbukti baru, cadangan minyak bumi akan habis dalam waktu 10 tahun, gas bumi 30 tahun, dan batu bara 50 tahun. Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) pada Kongres I Organisasi Profesi Praktisi Akuntansi Sumber Daya Alam dan Lingkungan di Baturaden, 12 Desember lalu, memperkirakan cadangan minyak bumi kita hanya dapat mencukupi kebutuhan hingga tujuh tahun ke depan. Bagaimana kita memenuhi kebutuhan energi nantinya?

Jika kita terus menggunakan bahan bakar fosil, maka kita akan terus bergantung kepada negara produsen, dan untuk membelinya dibutuhkan devisa yang besar. Salah satu cara yang memungkinkan adalah pemanfaatan PLTN. Dengan kebutuhan bahan bakar yang tidak terlalu besar dan frekuensi penggantian yang panjang, maka PLTN dapat dianggap sebagai sumber energi semi-domestik. Dengan tingkat keselamatan yang semakin baik sejak terjadinya kecelakaan di Three Mile Island dan Chernobyl, maka kekuatiran akan terjadinya kecelakaan dapatlah dikurangi. Dengan beberapa faktor di atas dan faktor lain lagi, maka PLTN memiliki potensi untuk menjadi salah satu penghasil energi untuk menunjang pembangunan Indonesia.

 Keuntungan dan kekurangan PLTN

 Keuntungan PLTN dibandingkan dengan pembangkit daya utama lainnya adalah:

  1. Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal) – gas rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat dinyalakan dan hanya sedikit menghasilkan gas)
  2. Tidak mencemari udara – 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                          Ketersedian bahan bakar yang melimpah – sekali lagi, karena sangat sedikit bahan    bakar yang diperlukan

Beberapa Kekurangan PLTN:

  1.  Resiko kecelakaan nuklir – kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan Chernobyl (yang tidak mempunyai containment building)                                          
  2.  Limbah nuklir – limbah radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat berthan hingga ribuan.

 

 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.   

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s