Memahami Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Kelas Teknisi

Sep 3, 2023

Memahami Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir - Pada pembahasan ini akan membahas lebih dalam dan memahami pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN), mulai dari prinsip kerjanya, jenis jenis reaktor hingga ke bagian-bagian dari PLTN. Ayok simak pembahasannya dibawah ini.

Prinsip Kerja PLTN

Prinsip kerja dari PLTN adalah memanfaatkan reaksi fisi dan fusi (pembelahan inti dan penggabungan) nuklir. Reaksi fusi adalah proses penggabungan dua inti atom membentuk sebuah inti atom yang lebih besar untuk melepaskan energi.

Reaksi fusi nuklir merupakan reaksi yang menyebabkan bintang bersinar maupun bom hidrogen meledak. Sedangkan reaksi fisi adalah proses pembelahan inti atom diakibatkan oleh inti atom lain yang bertabrakan. Reaksi ini melepaskan energi dalam bentuk panas.

Bahan bakar yang digunakan dalam proses fusi dan fisi adalah uranium, plutonium dan thorium dengan simbol di dalam kimia U-235 atau U-238, P-239, dan TH90. Bahan bakar kimia untuk PLTN didapatkan dengan cara penambangan. Penambangan dapat dilakukan secara terbuka (open pit) maupun tertutup. Energi yang dihasilkan oleh bahan bakar PLTN seperti satu kilogram uranium setara dengan 2,4 juta kilogram batu bara.

Gambar Reaksi Fusi dan Reaksi Fisi

Proses Kerja PLTN

Proses kerja PLTN hampir sama dengan proses kerja PLTU, perbedaan hanya pada proses pemanasan fluida sistemnya saja pada boiler. Jika di dalam PLTU pemanas air disebut boiler, pemanas air pada PLTN disebut sebagai Reaktor.

Sistem Kerja PLTN

Jenis-Jenis Reaktor

1. Pressurized Water Reactor (PWR)

Reaktor PWR merupakan jenis reaktor yang paling banyak digunakan di seluruh dunia di antara jenis reaktor lainnya. Di dalam reaktor, fluida yang digunakan adalah air yang bertekanan tinggi yang disemburkan ke dalam inti reaktor yang panas diakibatkan oleh reaksi fisi dan fusi dari nuklir.

Fluida yang berubah menjadi uap dialirkan menuju unit steam generator dimana unit ini akan memanaskan air hingga menjadi uap kemudian dialirkan menuju turbin. Fluida ketika memasuki reaktor bersuhu sekitar 275°C kemudian dipanaskan hingga bersuhu 315°C dengan tekanan uap air berkisar antara 2248 Psi. Tingkat efisiensi dari reaktor jenis ini adalah 34%.

Keunggulan Reaktor PWR

Memiliki tingkat kestabilan sistem yang tinggi.
Memiliki dua siklus yaitu siklus di dalam reaktor dan di dalam steam generator.

Kelemahan Reaktor PWR

Tekanan air pendingin harus bertekanan tinggi.
Biaya investasi cukup mahal karena harus menggunakan komponen yang tahan tekanan tinggi.
Air pendingin menjadi korosif karena bertekanan tinggi.

2. Boiling Water Reactor

BWR merupakan jenis reaktor kedua yang paling banyak digunakan untuk PLTN di seluruh dunia. Perbedaan antara BWR dengan PWR adalah pada desainnya. Dialam reaktor BWR, inti reaktor akan memanaskan air hingga berubah menjadi uap dan menggerakkan turbin sedangkan di dalam sistem PWR reaktor tidak mengubah air menjadi uap melainkan memanaskan air saja karena proses pengubahan air menjadi uap terjadi di steam generator. BWR menggunakan air yang di destilasi dengan sistem closed loop. Tekanan air dikontrol pada tekanan 1100 Psi dengan suhu 285°C.

Keunggulan Reaktor BWR

Reaktor BWR hanya memiliki satu siklus dibandingkan dengan PWR.
Nilai investasi lebih rendah dibanding PWR.
Tekanan uap pada saat beroperasi hanya 1100 Psi.

Kekurangan Reaktor BWR

a. Membentuk kandungan radioaktif pada turbin

Illustrasi BWR

3. Advanced Gas Cooled Reactor

AGR adalah jenis reaktor yang dikembangkan dan di gunakan di Inggris. Tingkat efisiensi reaktor ini adalah 40,7 %. Jenis moderator yang digunakan adalah graphite dan carbon dioxide sebagai sistem pendinginnya. Pada awalnya bahan bakar yang digunakan adalah berylium namun dikarenakan berylium tidak stabil untuk digunakan kemudian digunakan bahan bakar lain yaitu uranium.

Keunggulan AGR

Memiliki efisiensi yang tinggi
Kapasitas pembangkitan energi listrik yang tinggi.
Tidak menimbulkan korosi atau karat.
Moderator jenis graphite lebih stabil pada suhu yang tinggi.
Gas karbon dioksida mengurangi kemungkinan terjadinya kebakaran.

4. Pressurized Heavy Water Reactor

Reaktor PHWR merupakan reaktor yang menggunakan uranium sebagai bahan bakarnya. Jenis pendingin dan moderator yang digunakan adalah Heavy Water atau deuterium oxide (D2O). Heavy Water adalah air yang memiliki isotop hidrogen lebih banyak dari air biasa sehingga memiliki suhu didih yang lebih tinggi daripada air biasa. Suhu yang lebih tinggi ditujukan untuk meningkatkan tingkat efisiensi reaktor.

Keunggulan Reaktor PHWR

a. Memiliki efisiensi yang lebih tinggi.

b. Dapat menggunakan uranium murni yang tidak diperkaya.

c. Daya yang dihasilkan lebih besar.

Kelemahan Reaktor PHWR

a. Harga Heavy Water yang relatif mahal.

b. Menggunakan bahan bakar lebih banyak daripada reaktor lain

c. Heavy Water yang dipanaskan memiliki tingkat korosifitas yang tinggi

5. High Power Channel Type Reactor

Reaktor ini adalah reaktor yang dibuat dan dikembangkan di Rusia. HPTR merupakan reaktor tertua yang masih digunakan untuk PLTN komersial salah satunya digunakan di Chernobyl. Reaktor dibuat menggunakan beton yang diperkuat kemudian moderator yang digunakan terbuat dari graphite. reaktor ini menggunakan air sebagai media pendingin. Bahan bakar yang digunakan adalah uranium yang diperkaya.

Keunggulan Reaktor RBMK

a. Hanya membutuhkan bahan bakar uranium yang sedikit diperkaya.

b. Dapat mengganti bahan bakar selama reaktor beroperasi.

Kelemahan Reaktor RBMK

a. Temperatur graphite yang sangat tinggi menyebabkan reaktor memiliki kemungkinan untuk meledak yang tinggi.

Bagian-bagian PLTN

1. Bahan Bakar

Bahan bakar yang paling umum digunakan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir adalah uranium, selain itu juga menggunakan thorium dan plutonium. Perbandingan energi yang dihasilkan antara uranium dengan batu bara adalah 1 kilogram uranium setara dengan 2,4 juta kilogram batu bara.

2. Moderator

Moderator merupakan komponen yang digunakan untuk memperlambat kecepatan neutron di dalam reaktor selama proses fisi dengan cara menyerap energi neutron namun tidak menyerap neutron. Moderator biasanya dibuat dari Graphite, Heavy Water, Berylium dan lain sebagainya.

3. Control Rods

Komponen ini dibuat untuk menyerap neutron, dibuat dari cadmium, hafnium, boron, silver dan indium. Control rods umumnya dibuat di dalam satu rangkaian yang terdiri dari 20 atau lebih control rods.

4. Coolant

Coolant merupakan media transfer panas yang dapat berupa cairan maupun gas. Di dalam pembangkit listrik tenaga nuklir coolant berfungsi untuk membantu proses perpindahan panas yang diakibatkan oleh reaksi fisi di dalam reaktor sehingga bejana reaktor tidak meleleh karena panas yang dihasilkan.

5. Pressure Vessel

Pressure vessel adalah sebuah tempat untuk mewadahi gas atau cairan pada tekanan yang lebih tinggi dari lingkungan sekitarnya. Komponen ini dibuat dari stainless steel atau baja anti karat dan diperkuat lagi dengan kawat melingkar untuk menambah perlindungan dari tekanan didalam tabung.

6. Steam Generator

Steam generator hanya digunakan pada reaktor jenis pressurized water reactor dan pressurized heavy water reactor dimana steam generator berada pada siklus yang berbeda dengan inti reaktor. Komponen ini berfungsi untuk memanaskan air hingga menjadi uap air yang bertekanan tinggi.

Kesimpulan

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir merupakan sumber energi yang memiliki keuntungan dan kerugian yang perlu dipertimbangkan. Keuntungan efisiensi tinggi dan ketersediaan energi kontinu membuatnya menjadi opsi yang menarik dalam memenuhi kebutuhan energi dalam skala besar. Namun, masalah limbah radioaktif dan kekhawatiran keamanan menjadi hal yang harus diperhatikan secara serius.

Indonesia memiliki potensi besar dalam pemanfaatan energi nuklir, baik dalam pembangkit listrik maupun dalam aplikasi non-listrik. Pengembangan teknologi nuklir yang aman dan berkelanjutan menjadi fokus penting dalam memanfaatkan potensi ini. Perkembangan reaktor generasi baru dan penelitian dalam fusi nuklir memberikan harapan untuk masa depan energi nuklir yang lebih maju.

Dengan langkah-langkah yang tepat dalam pengelolaan limbah dan pengawasan yang ketat, energi nuklir dapat menjadi salah satu solusi yang berkelanjutan dalam memenuhi kebutuhan energi di Indonesia. Penting bagi pemerintah dan seluruh pemangku kepentingan untuk bekerja sama dalam pengembangan dan penggunaan energi nuklir secara bertanggung jawab.

Pertannyaan tentang PLTN

Apakah energi nuklir aman?

Jawab: Penggunaan energi nuklir memerlukan perhatian yang serius terhadap keselamatan dan pengawasan yang ketat untuk memastikan keamanannya.

Apakah PLTN menghasilkan limbah radioaktif?

Jawab: Ya, PLTN menghasilkan limbah radioaktif, dan pengelolaan yang tepat diperlukan untuk mengurangi dampaknya terhadap lingkungan.

Apakah energi nuklir ramah lingkungan?

Jawab: Energi nuklir tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca, namun, pengelolaan limbah radioaktif menjadi tantangan lingkungan yang perlu ditangani dengan baik.

Bagaimana Indonesia memastikan keselamatan penggunaan energi nuklir?

Jawab: Indonesia memiliki badan pengawas nuklir yang bertugas memastikan keselamatan dan keamanan penggunaan energi nuklir di negara ini.

Apakah ada alternatif lain yang dapat menggantikan energi nuklir?

Jawab: Ada berbagai sumber energi lain yang dapat digunakan, seperti energi terbarukan (surya, angin, air), namun, keandalan dan ketersediaan energi nuklir tetap menjadi pertimbangan penting.