PLTN SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF

PLTN SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF

Pengertian PLTN

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah stasiun pembangkit listrik thermal di mana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik. PLTN termasuk dalam pembangkit daya base load, yang dapat bekerja dengan baik ketika daya keluarannya konstan. 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. Hingga tahun 2005 terdapat 443 PLTN berlisensi di dunia , dengan 441 diantaranya beroperasi di 31 negara yang berbeda. Keseluruhan reaktor tersebut menyuplai 17% daya listrik dunia.

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
Dalam bidang termodinamika, energi memiliki tiga bentuk dan sifat. Energi bisa berbentuk kinetik, potensial, dan internal. Energi memiliki sifat bisa disimpan, dipindahkan, dan diubah bentuknya. Energi kinetik bisa dijumpai pada benda yang bergerak, energi potensial dijumpai pada benda yang memiliki ketinggian terhadap referensi tertentu, dan energi internal terdapat dalam ikatan antar atom atau molekul, muatan elektron pada atom/molekul, gerak atom atau molekul, dan sebagainya. Energi bisa disimpan dalam ke-tiga bentuknya tersebut, kinetik; misalnya pada flywheel, potensial; misalnya pada air berketinggian tertentu, dan internal; misalnya pada bahan bakar atau bahan kimia. Bentuk energi juga bisa diubah diantara ke-tiga bentuk di atas: kinetik-potensial-internal.

                                                               Prinsip Kerja PLTN

Dalam reaktor nuklir terjadi proses pemecahan inti atom atau yang lebih dikenal dengan proses fussion, yaitu bahan bakar dipecah dengan penembakan neutron. Pemecahan ini menghasilkan energi dan partikel-partikel. Energi yang dihasilkan sangat besar, yaitu sekitar 200 MeV, dan partikel dasar yaitu photon, elektron, dan neutron. Neutron yang baru terbentuk ini akan menembak atom disampingnya. Demikian seterusnya sehingga reaksi ini dinamakan reaksi berantai (chain reaction).
Tipe reaktor nuklir di dunia kebanyakan adalah tipe LWR (Light Water Reactor), tipe ini menggunakan air biasa sebagai moderator (pengontrol kecepatan neutron) sekaligus menghasilkan uap air yang kemudian digunakan untuk menggerakan turbin. Di Amerika, BWR (Boiling Water Reactor) dan PWR (Pessurized Water Reactor) adalah jenis LWR yang banyak digunakan.

                                                                                                                                   

Sistem Pengamanan

Agar keamanan dapat terjamin sebuah reaktor harus dilengkapi dengan sarana pengontrol reaksi berantai dan sarana pendingin serta sarana pengolahan bahan bakar. Berbeda dengan reaksi kimia biasa, reaksi nuklir terjadi secara terus menerus/berrantai. Energi yang dihasilkan ditentukan dari kecepatan terjadinya pemecahan inti atom. Dalam mengontrol terjadinya reaksi ini, neutron yang mempunyai kecepatan tinggi harus diperlambat, hal ini dapat dilakukan dengan bahan yang disebut moderator. Beberapa contoh moderator adalah H2O (light water), D2O (heavy water, graphite dan lain-lain. Selain itu ada pula yang dinamakan absorber yang berfungsi untuk menyerap neutron seperti Baron, Xenon dan senagainya. Dengan cara mengontrol kadar moderator kita dapat mengontrol reaksi nuklir.

Sarana lain yang tidak kalah pentingnya adalah pengontrol panas dari reaktor. Sebuah reaktor nuklir akan bekerja normal apabila berada dalam keseimbangan panas (thermal equilibrium). Biasanya masalah ini dapat ditanggulangi oleh bentuk dan struktur reaktor itu sendiri yang memungkinkan panas dapat dialirkan dan dihilangkan secara alamiah. Perubahan beban kerja akan mempengaruhi reaksi sehingga akan mempengaruhi panas yang terjadi. Tetapi selama perubahan ini terjadi secara perlahan-lahan keseimbangan panas reaktor akan tetap terjaga. Dalam desain permulaan harus diperhitungkan perubahan panas yang terjadi pada saat-saat darurat, dalam hal ini mungkin diperlukan tambahan alat pendingin.
Bagian penting lainnya adalah sungkup reaktor. Bagian luar reaktor harus dibangun lapisan yang kuat, lapisan ini berfungsi untuk menjaga reaktor dari gangguan luar dan sekaligus untuk menjaga agar radiasi dapat dikurung di dalam sungkup reaktor saja apabila terjadi kebocoran dalam reaktor.
Dalam desain seluruh sistim pengaman ini ada beberapa kriteria penting yang harus dipenuhi, misalnyae single falure criteria, dimana kegagalan satu bagian tidak boleh mengakibatkan kegagalan bagian lain, dan multi barrier concept atau sistem pengaman berlapis. Perkembangan teknologi modern yang pesat belakangan ini, terutama dalam bidang komputer adalah sangat besar artinya dalam menjamin terpenuhinya kriteria-kriteria ini. Kegagalan dapat saja terjadi, namun dengan bantuan komputer tiap kesalahan dapat dideteksi dengan cepat dan langkah-langkah yang perlu dapat diambil sedini mungkin untuk menghindari kegagalan total.
Pengalaman Buruk

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), Biaya bahan bakar rendah - hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan. Ketersedian bahan bakar yang melimpah - sekali lagi, karena sangat sedikit bahan bakar yang diperlukan.

             Faktor Pencemaran Lingkungan dan Gangguan Kesehatan

Terbukti bahwa secara rata-rata untuk seorang yang tinggal sampai 1 km dari sebuah reaktor nuklir, dosis radiasi yang diterimanya dari bahan-bahan yang dipakai di reaktor tersebut adalah kurang dari 10% dari dosis radiasi alam (dari batuan radioaktif alami, sinar kosmis, sinar-sinar radioaktif untuk maksud-maksud medis) .
Kalau untuk tambang-tambang batubara dikenal istilah "black lung", di mana partikel batubara yang terhirup oleh para pekerja tambang mengendap di paru-paru dan menimbulkan berbagai macam gangguan kesehatan, para pekerja di tambang Uranium (bahan utama untuk bahan bakar PLTN) terutama terkena radiasi dari Carbon 14 (C-14) dan gas Radon yang terpancar dari Uranium alam. Dari data statistik didapat bahwa kedua jenis radiasi ini menelan korban jiwa kurang lebih 1 orang tiap 20 juta MWH listrik yang dihasilkan PLTN per tahun.

Reaktor Fisi

Reaktor daya fisi membangkitkan panas melalui reaksi fisi nuklir dari isotop fissil uranium dan plutonium. Reaktor daya fisi dikelompokkan lagi menjadi:

      1.    Reaktor Thermal
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 fisi. Reaktor cepat menjaga kesinambungan reaksi berantai tanpa memerlukan moderator neutron.

2.      2. 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.