ABSTRAK
Energi nuklir merupakan salah satu energi alternatif atas masalah yang ditimbulkan oleh semakin berkurangnya sumber energi fosil serta dampak lingkungan yang ditimbulkrannya (Pranoto, 2009). Energi nuklir termasuk salah satu energi bersih masa depan, karena tidak menghasilkan emisi (Duderstadt dan Hamilton, 1976). Energi nuklir dapat dihasilkan melalui dua macam mekanisme yaitu pembelahan inti (reaksi fisi) dan penggabungan beberapa inti (reaksi fusi) (Konin, 2008).
KATA KUNCI : Energi, Nuklir
ISI
PENDAHULUAN
Keberadaan reaktor nuklir saat ini didahului dengan penemuan neutron pada tahun 1932, karena neutron mempunyai pengaruh terjadinya proses reaksi nuklir. Tahun 1938, beberapa orang ilmuan yaitu Lise Meitner, Fritz Strassman dan Otto Hahn membuat reaktor nuklir sebagai tempat terjadinya reaksi nuklir pada bahan uranium. Pada akhir tahun 1942, reaktor nuklir pertama dibangun di University of Chicago (Khusyairi, 2012).
Istilah reaktor nuklir digunakan untuk perangkat yang berfungsi mengontrol terjadinya reaksi fisi. Pada reaktor ini berlangsung reaksi fisi berantai terkendali dan kontinu untuk menghasilkan energi nuklir, radioisotop dan nuklida baru (Duderstadt dan Hamilton, 1976). Terkendali yang dimaksud dalam hal ini adalah jumlah reaksi fisi dapat dinaik-turunkan sesuai dengan kebutuhan energi. Sedangkan reaksi fisi kontinu harus terjadi dalam uranium alam, yang mengandung bahan fisil U-235 (0,7%). Neutron dalam reaktor nuklir digunakan untuk menginduksi terjadinya reaksi fisi inti. Reaksi fisi ini nantinya akan menghasilkan inti ringan, neutron dan energi sebesar 200 MeV.
Istilah reaktor nuklir digunakan untuk perangkat yang berfungsi mengontrol terjadinya reaksi fisi. Pada reaktor ini berlangsung reaksi fisi berantai terkendali dan kontinu untuk menghasilkan energi nuklir, radioisotop dan nuklida baru (Duderstadt dan Hamilton, 1976). Terkendali yang dimaksud dalam hal ini adalah jumlah reaksi fisi dapat dinaik-turunkan sesuai dengan kebutuhan energi. Sedangkan reaksi fisi kontinu harus terjadi dalam uranium alam, yang mengandung bahan fisil U-235 (0,7%). Neutron dalam reaktor nuklir digunakan untuk menginduksi terjadinya reaksi fisi inti. Reaksi fisi ini nantinya akan menghasilkan inti ringan, neutron dan energi sebesar 200 MeV.
KOMPONEN DASAR
Komponen dasar reaktor nuklir merupakan komponen yang harus ada pada sebuah reaktor nuklir untuk mengendalikan laju pembelahan (reaksi fisi). Adapun komponen dasar dari sebuah reaktor nuklir adalah sebagai berikut.
a. Bahan bakar (fuel)
Bahan bakar merupakan sumber energi nuklir. Ada dua jenis bahan bakar nuklir yaitu bahan fisil dan bahan fertil. Bahan fisil adalah unsur atau atom yang dapat langsung membelah apabila ditumbuk oleh sebuah partikel neutron sedangkan bahan fertil adalah unsur atau atom yang tidak dapat langsung membelah apabila ditumbuk oleh sebuah partikel neutron tetapi akan membentuk bahan fisil. Bahan yang banyak digunakan sebagai bahan bakar nuklir adalah uranium-233, uranium- 235, plutonium-239 dan thorium-232 (Benedict et al., 1981).
b. Moderator
Moderator merupakan lapisan kedua komponen luar yang berhubungan langsung dengan bahan bakar. Moderator berfungsi untuk menurunkan energi neutron cepat (200 MeV) menjadi energi neutron lambat (0,02 – 0,04 eV). Sehingga neutron dapat menyebabkan reaksi fisi berikutnya.
11
Syarat bahan moderator adalah atom dengan nomor massa kecil, memiliki tampang lintang serapan neutron yang kecil, memiliki tampang lintang hamburan yang besar, sesuai jenis reaktor yang akan didesain dan memiliki daya hantar panas yang baik serta tidak korosif misalnya adalah H, D, He, Be, U, H2O, grafit dan air berat (D2O).
c. Batang kendali (control rod)
Batang kendali merupakan komponen reaktor yang berfungsi untuk mengontrol keluaran daya dari sebuah reaktor dengan cara mengendalikan jumlah neutron yang dihasilkannya. Jika neutron yang dihasilkan selalu konstan dari waktu ke waktu (faktor multiplikasinya bernilai 1), maka reaktor dikatakan berada pada kondisi kritis. Sebuah reaktor normal bekerja pada kondisi kritis. Pada kondisi ini reaktor menghasilkan keluaran daya yang stabil. Jika neutron yang dihasilkan semakin berkurang (multiplikasinya kurang dari 1), maka reaktor dikatakan berada pada kondisi subcritis dan daya yang dihasilkan semakin menurun. Sebaliknya jika netron yang dihasilkan meningkat (multiplikasinya lebih besar dari 1), reaktor dikatakan dalam keadaan supercritis.
Selama kondisi superkritis, daya yang dibebaskan oleh sebuah reaktor meningkat. Jika kondisi ini tidak dikendalikan, meningkatnya daya dapat mengakibatkan mencairkan sebagian atau seluruh teras reaktor, dan pelepasan bahan radioaktif ke lingkungan sekitar. Kendali ini dilakukan oleh sejumlah batang kendali yang dapat bergerak keluar-masuk teras reaktor.
12
Batang kendali terbuat dari bahan-bahan penyerap neutron, seperti boron (B) dan cadmium (Cd). Jika reaktor menjadi supercritis, batang kendali secara otomatis bergerak masuk lebih dalam ke dalam teras reaktor untuk menyerap kelebihan neutron yang menyebabkan kondisi itu kembali ke kondisi kritis.
Sebaliknya, jika reaktor menjadi subcritis, batang kendali sebagian ditarik menjauhi teras reaktor sehingga lebih sedikit netron yang diserap. Dengan demikian, lebih banyak neutron yang tersedia untuk reaksi fisi dan reaktor kembali ke kondisi kritis. Untuk menghentikan operasi reaktor (misal untuk perawatan), batang kendali turun penuh sehingga seluruh netron diserap dan reaksi fisi berhenti.
d. Perisai (shieling)
Inti-inti atom hasil pembelahan dapat menghasilkan radiasi. Untuk menahan radiasi agar tidak menyebar ke lingkungan luar sistem reaktor maka diperlukan suatu sistem perisai. Pada umumnya perisai yang digunakan adalah lapisan beton berat dan struktur baja (Lewis, 2008).
a. Bahan bakar (fuel)
Bahan bakar merupakan sumber energi nuklir. Ada dua jenis bahan bakar nuklir yaitu bahan fisil dan bahan fertil. Bahan fisil adalah unsur atau atom yang dapat langsung membelah apabila ditumbuk oleh sebuah partikel neutron sedangkan bahan fertil adalah unsur atau atom yang tidak dapat langsung membelah apabila ditumbuk oleh sebuah partikel neutron tetapi akan membentuk bahan fisil. Bahan yang banyak digunakan sebagai bahan bakar nuklir adalah uranium-233, uranium- 235, plutonium-239 dan thorium-232 (Benedict et al., 1981).
b. Moderator
Moderator merupakan lapisan kedua komponen luar yang berhubungan langsung dengan bahan bakar. Moderator berfungsi untuk menurunkan energi neutron cepat (200 MeV) menjadi energi neutron lambat (0,02 – 0,04 eV). Sehingga neutron dapat menyebabkan reaksi fisi berikutnya.
11
Syarat bahan moderator adalah atom dengan nomor massa kecil, memiliki tampang lintang serapan neutron yang kecil, memiliki tampang lintang hamburan yang besar, sesuai jenis reaktor yang akan didesain dan memiliki daya hantar panas yang baik serta tidak korosif misalnya adalah H, D, He, Be, U, H2O, grafit dan air berat (D2O).
c. Batang kendali (control rod)
Batang kendali merupakan komponen reaktor yang berfungsi untuk mengontrol keluaran daya dari sebuah reaktor dengan cara mengendalikan jumlah neutron yang dihasilkannya. Jika neutron yang dihasilkan selalu konstan dari waktu ke waktu (faktor multiplikasinya bernilai 1), maka reaktor dikatakan berada pada kondisi kritis. Sebuah reaktor normal bekerja pada kondisi kritis. Pada kondisi ini reaktor menghasilkan keluaran daya yang stabil. Jika neutron yang dihasilkan semakin berkurang (multiplikasinya kurang dari 1), maka reaktor dikatakan berada pada kondisi subcritis dan daya yang dihasilkan semakin menurun. Sebaliknya jika netron yang dihasilkan meningkat (multiplikasinya lebih besar dari 1), reaktor dikatakan dalam keadaan supercritis.
Selama kondisi superkritis, daya yang dibebaskan oleh sebuah reaktor meningkat. Jika kondisi ini tidak dikendalikan, meningkatnya daya dapat mengakibatkan mencairkan sebagian atau seluruh teras reaktor, dan pelepasan bahan radioaktif ke lingkungan sekitar. Kendali ini dilakukan oleh sejumlah batang kendali yang dapat bergerak keluar-masuk teras reaktor.
12
Batang kendali terbuat dari bahan-bahan penyerap neutron, seperti boron (B) dan cadmium (Cd). Jika reaktor menjadi supercritis, batang kendali secara otomatis bergerak masuk lebih dalam ke dalam teras reaktor untuk menyerap kelebihan neutron yang menyebabkan kondisi itu kembali ke kondisi kritis.
Sebaliknya, jika reaktor menjadi subcritis, batang kendali sebagian ditarik menjauhi teras reaktor sehingga lebih sedikit netron yang diserap. Dengan demikian, lebih banyak neutron yang tersedia untuk reaksi fisi dan reaktor kembali ke kondisi kritis. Untuk menghentikan operasi reaktor (misal untuk perawatan), batang kendali turun penuh sehingga seluruh netron diserap dan reaksi fisi berhenti.
d. Perisai (shieling)
Inti-inti atom hasil pembelahan dapat menghasilkan radiasi. Untuk menahan radiasi agar tidak menyebar ke lingkungan luar sistem reaktor maka diperlukan suatu sistem perisai. Pada umumnya perisai yang digunakan adalah lapisan beton berat dan struktur baja (Lewis, 2008).
MANFAAT PLTN BAGI INDONESIA
BPPT, LIPI, Pertamina serta Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral telah merilis analisis kebutuhan energi Indonesia di masa depan. Pada tahun 2025, Indonesia memerlukan pasokan listrik sebesar 100 ribu MWe (setara dengan 2000 PLTU kelas 50 MWe). Mengingat cadangan sumber energi fosil yang tersedia semakin terbatas, energi nuklir dipercaya menjadi pilihan ideal untuk memenuhi keperluan energi di Indonesia. Misalnya energi batu bara, walaupun cadangan batu bara cukup besar, penggunaan batu bara sebagai energi utama dapat menimbulkan masalah serius bagi lingkungan. Untuk memperoleh energi 600 MW saja dibutuhkan pembakaran batu bara sekitar 200 gerbong kereta api setiap hari yang menghasilkan 12.600 ton CO2 dan 180 ton gas asam serta 3 ton abu terbang.
PLTN dipercaya menjadi pilihan yang pas bagi Indonesia karena mampu menghasilkan daya stabil yang jauh lebih besar jika dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya. Perlu diketahui pula bahwa bahan bakar uranium yang sudah habis dapat di daur ulang kembali menghasilkan bahan bakar baru untuk teknologi di masa depan.
PLTN juga menggunakan bahan bakar yang relatif lebih murah dibandingkan pembangkit listrik tenaga lain karena PLTN menggunakan bahan bakar yang relatif lebih sedikit. Untuk reaksi fusi menggunakan hidrogen yang dapat di elektrolisis dari air yang sangat melimpah di bumi.
Disamping itu, PLTN juga memiliki keunggulan dari sistem pertahanan nya dimana statistik menunjukkan kecelakaan yang pernah terjadi pada PLTN jumlahnya jauh lebih rendah dibanding dengan pembangkit listrik tenaga lain. Hal ini disebabkan karena PLTN menerapkan sistem pertahanan berlapis. Dengan kata lain, jika suatu sistem keamanan mengalami kegagalan, maka secara otomatis sistem keamanan cadangan akan melindungi PLTN dari kecelakaan yang mengancam.
Daftar pustaka :
https://id.m.wikipedia.org/wiki/EnergiNuklir
Buku KIMIA INDUSTRI DAN TEKNOLOGI HIJAU oleh ATEP AFIA HIDAYAT, MUHAMMAD KHOLIL
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Catatan: Hanya anggota dari blog ini yang dapat mengirim komentar.