PLTN

SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN) 1. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir LISTRIK dibangkitkan turbin yang digerakkan uap air. Uap air dihasilkan dengan mendidihkan air dalam bejana (boiller). Ada yang menggunakan bahan bakar fosil, seperti minyak bumi, gas, batu bara atau nuklir. Pembangkit menggunakan bahan bakar fosil, disebut Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) dan yang menggunakan nuklir disebut PLTN. PLTN disamping bersih dan tak mencemari lingkungan, harganya murah dan dapat bersaing, bahkan dengan reaktor temperatur tinggi, selain listrik yang dihasilkan, pendinginnya digunakan memproses batu bara jadi bahan bakar minyak dan gas untuk kendaraan bermotor,dan desalinasi air laut menjadi air minum dan garam. 2. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Prinsip kerja PLTN, yaitu : air diuapkan dalam suatu ketel melalui pembakaran. Uap yang dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan bergerak bila ada tekanan uap. Perputaran turbin digunakan menggerakkan generator, sehingga menghasilkan tenaga listrik. Proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik dalam PLTN adalah sebagai berikut : Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi dalam bentuk panas yang sangat besar. Panas hasil reaksi nuklir 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 dipakai untuk memutar generator sehingga dihasilkan arus listrik. 3. 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 bila inti suatu unsur dapat belah (Uranium-235, Uranium-233) bereaksi dengan neutron termal/lambat yang menghasilkan unsur lain dengan cepat, menimbulkan energi panas dan neutron baru. Reaktor nuklir berdasarkan fungsinya dibedakan menjadi 2 (dua), yaitu: 1. Reaktor Penelitian/Riset 2. Reaktor Daya (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir/PLTN) 4. Reaktor Penelitian

Gambar 1: Diagram alir reaktor daya Keterangan 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 5. Reaktor Daya (PLTN) Pada raktor daya yang dimanfaatkan adalah uap panas bersuhu dan bertekanan tinggi dihasilkan oleh reaksi fisi untuk memutar turbin, sedang neutron yang dihasilkan sebagian diserap dengan elemen kendali dan sebagian lagi diubah menjadi neutron lambat untuk berlangsungnya reaksi berantai (gambar 2). Reaksi fisi berantai terjadi apabila neutron termal/lambat mampu menembak Uranium-23 lain hingga terjadi reaksi berantai secara terus menerus. Cara mengubah neutron berkecepatan tinggi menjadi neutron berkecepatan rendah (neutron lambat) dengan menumbukkan pada inti atom hidrogen dalam air. Jadi air dalam kolam reaktor sebagai pemerlambat (moderator), sebagai pendingin dan sebagai perisai radiasi. Beberapa bahan dipergunakan sebagai bahan pendingin reaktor nuklir adalah air (H2O), Air Berat (D2O) dan Grafit.

Gambar 2: Reaksi berantai 6. Cara Mengendalikan Reaksi Berantai/Fisi Mengendalikan atau mengatur reaksi berantai dalam reaktor nuklir digunakan bahan yang menyerap neutron misal: Boron dan Cadmium, bertujuan mengatur kerapatan neutron. Dengan mengatur kerapatan neutron, dapat ditentukan tingkat daya raktor nuklir, bahkan reaksi dapat dihentikan sama sekali (tingkat daya mencapai titik 0) saat semua neutron terserap oleh bahan penyerap. Perangkat pengatur kerapatan neutron reaktor nuklir ini disebut elemen kendali. Jika elemen kendali disisipkan penuh antara elemen bakar, maka elemen kendali menyerap neutron secara maksimum sehingga reaksi berantai dihentikan dan daya serap batang kendali berkurang jika batang kendali ditarik menjauhi elemen bakar (gambar 3)

Gambar 3: Cara kerja elemen kendali 7. Keselamatan Reaktor Nuklir Aspek keselamatan pada reaktor nuklir adalah mencegah terjadi kecelakaan dan memperkecil dampak akibat kecelakaan, yang dikenal dengan nama sistem pertahanan berlapis (defence in depth). Ada 5 pertahanan utama, yaitu: Komponen-komponen reaktor Sistem proteksi reaktor Konsep hambatan ganda Pemeriksaan dan pengujian Operator 7.1. Komponen Reaktor Komponen-komponen tersebut antara lain: pompa-pompa, katup-katup, pemipaan, tangki, instrumentasi, dan kontrol. 7.2. Sistem Proteksi Reaktor Reaktor nuklir dilengkapi dengan peralatan keselamatan yang dirancang menggunakan prinsip-prinsip sebagai berikut: Pemisahan: komponen-komponen sistem keselamatan berbeda dipisahkan secara fisis satu dengan yang lain, ini dimaksudkan agar 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. Redundansi: selalu terdapat lebih dari satu komponen yang diperlukan. Saling tak gayut: sistem keselamatan saling tak gayut dengan yang lain. Kegagalan yang aman (fail safe): dimaksudkan bila terjadi kegagalan pada suatu komponen/sistem, maka otomatis akan merangsang untuk bergerak pada kondisi yang aman. 7.3. Konsep Hambatan Ganda Hambatan ganda tersebut terdiri dari: Elemen bakar: unsur-unsur hasil belahan nuklir harus berada bersama elemen bakar Kelongsong elemen bakar: apabila unsur hasil belahan nuklir dapat lepas dari elemen bakar, maka usahakan agar unsur hasil belahan masih dalam kelongsong elemen bakar Sistem pendingin primer: terdiri dari sistem pipa, katup-katup, pompa dan juga pembangkit uap yang berfungsi pula sebagai penghambat hasil belahan, jika kolongsong tidak dapat menghambat bocornya hasil-hasil belahan. Bangunan reaktor (sistem pengungkung): merupakan penghambat terluar sebelum zat radioaktif lepas ke lingkungan. Bangunan reaktor didesain untuk menahan gangguan dari luar, seperti gempa bumi, tornado, banjir, kejatuhan pesawat terbang, dan sebagainya Daerah eksklusif: Apabila zat radioaktif dapat lepas dari sistem pengungkung, maka kemungkinan sampainya zat radioaktif kepada masyarakat diperkecil dengan adanya jarak antara reaktor dengan tempat tinggal penduduk, yang disebut daerah eksklusif

Bangunan reaktor dengan sistem pengungkungnya