Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Energi Nuklir merupakan energi hasil dari sebuah proses kimia yang dikenal dengan reaksi fisi dan reaksi fusi pada sebuah inti atom. Sudah berpuluh tahun manusia memanfaat potensi energi yang dihasilkan dari reaksi fisi (pembelahan) inti uranium dan plutonium. Penemuan ini juga berasal dari coba-cobanya para ilmuan menembakkan neutron ke inti untuk mendapatkan inti baru, namun pada bebarapa inti berat hal itu menyebabkan inti menjadi pecah (terbagi) sekaligus melepaskan neutron lain yang konsekuensinya menimbulkan panas disekitarnya. Panas ini kemudian di ambil dengan menempatkan reaksi tersebut didalam air, air yang panas tadi dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin. untuk bagian turbinnya hampir sama dengan pembangkit listrik tenaga uap. Namun selain panasnya yang diambil, neutron yang lepas ini juga dimanfaatkan untuk banyak hal, seperti untuk mengukur dimensi dari suatu zat, untuk memutasikan tumbuhan agar didapatkan bibit unggul dan lain sebagainya.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir adalah sebuah pembangkit daya thermal yang menggunakan satu atau beberapa reaktor nuklir sebagai sumber panasnya. Prinsip kerja sebuah PLTN hampir sama dengan sebuah Pembangkilt Listrik Tenaga Uap, menggunakan uap bertekanan tinggi untuk memutar turbin. Putaran turbin inilah yang diubah menjadi energi listrik. Perbedaannya ialah sumber panas yang digunakan untuk menghasilkan panas. Sebuah PLTN menggunakan Uranium sebagai sumber panasnya. Reaksi pembelahan (fisi) inti Uranium menghasilkan energi panas yang sangat besar. Daya sebuah PLTN berkisar antara 40 Mwe sampai mencapai 2000 MWe, dan untuk PLTN yang dibangun pada tahun 2005 mempunyai sebaran daya dari 600 MWe sampai 1200 MWe. PLTN dikategorikan berdasarkan jenis reaktor yang digunakan. Namun pada beberapa pembangkit yang memiliki beberapa unit reaktor yang terpisah memungkinkan untuk menggunakan jenis reaktor yang berbahan bakar seperti Uranium dan Plutonium. Hingga saat ini, terdapat 442 PLTN berlisensi di dunia dengan 441 diantaranya beroperasi di 31 negara yang berbeda. Keseluruhan reaktor tersebut menyuplai 17% daya listrik dunia.

Bagian-bagian Pembangkit Tenaga Listrik

Sistem Kerja PLTN

Prinsip kerja PLTN hampir mirip dengan cara kerja pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) berbahan bakar fosil lainnya. Jika PLTU menggunakan boiler untuk menghasilkan energi panasnya, PLTN menggantinya dengan menggunakan reaktor nuklir.

Seperti terlihat pada gambar , PLTU menggunakan bahan bakar batubara, minyak bumi, gas alam dan sebagainya untuk menghasilkan panas dengan cara dibakar, kemudia panas yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan air di dalam boiler sehingga menghasilkan uap air, uap air yang didapat digunakan untuk memutar turbin uap, dari sini generator dapat menghasilkan listrik karena ikut berputar seporos dengan turbin uap. Perbedaannya pada pembangkit listrik konvensional bahan bakar untuk menghasilkan panas menggunakan bahan bakar fosil seperti ; batubara, minyak dan gas. Dampak dari pembakaran bahan bakar fosil ini, akan mengeluarkan karbon dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2) dan nitrogen oksida (Nox), serta debu yang mengandung logam berat. Sisa pembakaran tersebut akan ter-emisikan ke udara dan berpotensi mencemari lingkungan hidup, yang bisa menimbulkan hujan asam dan peningkatan suhu global.

Pada PLTN juga memiliki prinsip kerja yang sama yaitu di dalam reaktor terjadi reaksi fisi bahan bakar uranium sehingga menghasilkan energi panas, kemudian air di dalam reaktor dididihkan, energi kinetik uap air yang didapat digunakan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan listrik untuk diteruskan ke jaringan transmisi,.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir, panas yang dipakai dihasilkan dari proses reaksi pembelahan inti Uranium di dalam reaktor nuklir. Sebagai bahan pemindah panas tersebut digunakanlah air yang secara terus-menerus disirkulasikan selama proses. Bahan bakar yang digunakan untuk pembakaran ini, yang menggunakan Uranium tersebut tidak melepaskan partikel-partikel seperti Nox, CO2, ataupun SO2, serta tidak mengeluarkan partikel debu yang mengandung logam berat. Sehingga Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir adalah pembangkit yang sangat ramah lingkungan. Di Indonesia juga berencana akan menggunakan pembangkit listrik jenis ini.

Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN, adalah berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan di lokasi PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.

Sistem Kerja Pembangkit Tenaga Listrik

Keselamatan Kerja

Keselamatan terpasang dirancang berdasarkan sifat-sifat alamiah air dan uranium. Bila suhu dalam teras reaktor naik, jumlah neutron yang tidak tertangkap maupun yang tidak mengalami proses perlambatan akan bertambah, sehingga reaksi pembelahan berkurang. Akibatnya panas yang dihasilkan juga berkurang. Sifat ini akan menjamin bahwa teras reactor tidak akan rusak walaupun system kendali gagal beroperasi.

Penghalang ganda

PLTN mempunyai sistim pengamanan yang ketat dan berlapis-lapis, sehingga kemungkinan terjadi kecelakaan maupun akibat yang ditimbulkan sangat kecil. Sebagai contoh, zat radioaktif yang dihasilkan selama reaksi pembelahan inti uranium sebagian besar (> 99 %) akan tetap tersimpan di dalam matriks bahan bakar, yang berfungsi sebagai penghalang pertama. Selama operasi maupun jika terjadi kecelakaan, selongsong bahan bakar, akan berperan sebagai penghalang kedua untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif tersebut keluar kelongsong. Kalau zat radioaktif masih dapat keluar dari dalam kelongsong, masih ada penghalang ketiga yaitu sistim pendingin. Lepas dari sistim pendingin, masih ada penghalang keempat berupa bejana tekan terbuat dari baja dengan tebal + 20 cm. Penghalang kelima adalah perisai beton dengan tebal 1,5 – 2 m. Bila saja zat radioaktif itu masih ada yang lolos dari perisai beton, masih ada penghalang keenam, yaitu sistim pengungkung yang terdiri dari pelat baja setebal + 7 cm dan beton setebal 1,5 – 2 m yang kedap udara.

Pertahanan berlapis

Disain keselamatan suatu PLTN menganut falsafah pertahanan berlapis (defence in depth). Pertahanan berlapis ini meliputi : Lapisan keselamatan pertama, PLTN dirancang, dibangun dan dioperasikan sesuai dengan ketentuan yang sangat ketat, mutu yang tinggi dan teknologi mutakhir. Lapis keselamatan kedua

PLTN dilengkapi dengan sistim pengamanan/keselamatan yang digunakan untuk mencegah dan mengatasi akibat akibat dari kecelakaan yang mungkin dapat terjadi selama umur PLTN. Keselamatan ketiga, PLTN dilengkapi dengan sistim pengamanan tambahan, yang dapat diandalkan untuk dapat mengatasi kecelakaan hipotesis, atau kecelakaan terparah yang diperkirakan dapat terjadi pada suatu PLTN. Namun kecelakaan tersebut kemungkinannya tidak akan pernah terjadi selama umur PLTN.

Limbah Radioaktif

Selama operasi PLTN, pencemaran yang disebabkan oleh zat radioaktif terhadap lingkungan dapat dikatakan tidak ada. Air laut atau sungai yang dipergunakan untuk membawa panas dari kondensor sama sekali tidak mengandung zat radioaktif, karena tidak bercampur dengan air pendingin yang bersirkulasi di dalam reactor. Sedangkan gas radioaktif yang dapat keluar dari sistim reactor tetap terkungkung di dalam sistim pengungkung PLTN dan sudah melalui sistim ventilasi dengan filter yang berlapis-lapis. Gas yang dilepas melalui cerobong aktivitasnya sangat kecil (sekitar 2 milicurie/tahun) sehingga tidak menimbulkan dampak terhadap lingkungan.

Keunggulan PLTN bila Diterapkan di Indonesia

Memerlukan suplai listrik sebesar 8 kali dari produksi tahun 2010. Padahal, proyeksi tersebut belum memasukkan perubahan mode sektor transportasi ke arah mode listrik, karena suplai energi minyak bumi diproyeksikan sudah habis pada tahun 2020-2025 atau bisa diperpanjang habis tahun 2030 bila ada sumber baru. Kita perlu merubah banyak energi batubara, gas, nuklir ke energi listrik, energi cair, dan energi gas Hidrogen.

Mengapa memilih energi nuklir?

1. Cadangan sumber energi minyak bumi yang tersedia semakin terbatas. Dengan eksploitasi lima ratus juta barel setahun diperkirakan cadangan minyak bumi di Indonesia tinggal duapuluh tahun lagi.

2. Demikian pula dengan pemanfaatan energi alternatif lain. Energi panas bumi, misalnya walaupun bersih lingkungan tetapi ketersediaannya relatif jauh dari permukiman.

3. Selanjutnya meskipun energi surya cocok untuk penggunaan skala kecil di pedalaman, tetapi belum dapat berkembang menjadi energi yang dapat digunakan secara massal dan handal untuk industri. Biayanya masih sangat tinggi, sehingga belum dapat bersaing dengan energi konvensional umumnya.

4. Energi air, untuk memperoleh energi dalam jumlah besar dari air, kita perlu membuat waduk. Di Indonesia khususnya pulau Jawa hampir tidak mungkin untuk membuat waduk lagi.

5. Energi batu bara, walaupun cadangan batu bara cukup besar, pengembangan energi batu bara bila dilakukan secara bsar-besaran kan menimbulkan polusi terhadap lingkungan. Untuk memperoleh energi 600 MW dibutuhkan pembakaran batu bara sekitar 200 gerbong kereta api tiap hari, yang menghasilkan :

– 12.600 ton CO2

–180 ton gas asam dan 3 ton abu terbang. Hal ini dapat dibayangkan polusi udara yang akan terjadi bila konsumsi energi semakin tinggi.

6. Energi angin, untuk menggerakkan kincir angin diperlukan kecepatan rata-rata 4 m/s dalam setahun. Di Indonesia kondisi ini hanya dapat ditemukan di beberapa tempat di Nusa Tenggara. Oleh sebab itu, pembangkit listrik tenaga nuklir lebih cocok diterapkan di Indonesia

PLTN tidak membakar bahan bakar fosil, tetapi menggunakan bahan bakar dapat belah (bahan fisil). Di dalam reaktor, bahan fisil tersebut direaksikan dengan neutron sehingga terjadi reaksi berantai yang menghasilkan panas. Panas yang dihasilkan digunakan untuk menghasilkan uap air bertekanan tinggi, kemudian uap tersebut digunakan untuk menggerakkan turbin. Dengan digunakannya bahan fisil, berarti tidak menghasilkan CO2, hujan asam, ataupun gas beracun lainnya seperti jika menggunakan bahan bakar fosil.

Selain itu PLTN juga mampu menghasilkan daya stabil yang jauh lebih besar jika dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya. Perlu diketahui juga bahwa bahan bakar uranium yang sudah habis dipakai dapat didaur 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 pada PLTN digunakan bahan bakar yang relatif lebih sedikit dibandingkan dengan Pembangkit listrik lainnya. Rasio bahan bakar yang diperlukan dengan energi yang dihasilkan sangat besar. Untuk PLTN reaksi fusi, bahan bakar yang digunakan sangat melimpah di bumi . Dimana reaksi fusi ini menggunakan Hidrogen yang dapat dielektrolisis dari air yang sangat melimpah di bumi ini.

Lalu, dibandingkan pembangkit listrik lainnya, PLTN mempunyai faktor keselamatan yang lebih tinggi. Hal ini ditunjukkan oleh studi banding kecelakaan yang pernah terjadi di semua pembangkit listrik. Secara statistik, kecelakaan pada PLTN mempunyai persentase yang jauh lebih rendah dibandingkan yang terjadi pada pembangkit listrik lain. Hal tersebut disebabkan karena dalam desainPLTN, salah satu filosofi yang harus dipunyai adalah adanya “pertahanan berlapis” (defence in-depth). Dengan kata lain, dalam PLTN terdapat banyak pertahanan berlapis untuk menjamin keselamatan manusia dan lingkungan. Jika suatu sistem operasi mengalami kegagalan, maka masih ada sistem cadangan yang akan menggantikannya. Pada umumnya, sistem cadangan berupa suatu sistem otomatis pasif. Disamping itu, setiap komponen yang digunakan dalam instalasi PLTN telah didesain agar aman pada saat mengalami kegagalan, sehingga walaupun komponen tersebut mengalami kegagalan, maka kegagalan tersebut tidak akan mengakibatkan bahaya bagi manusia dan lingkungannya.

Seberapa amankah PLTN?

Dibandingkan pembangkit listrik lainnya, PLTN mempunyai faktor keselamatan yang lebih tinggi. Hal ini ditunjukkan oleh studi banding kecelakaan yang pernah terjadi di semua pembangkit listrik. Secara statistik, kecelakaan pada PLTN mempunyai persentase yang jauh lebih rendah dibandingkan yang terjadi pada pembangkit listrik lain. Hal tersebut disebabkan karena dalam desain PLTN, salah satu filosofi yang harus dipunyai adalah adanya “pertahanan berlapis” (defence in-depth). Dengan kata lain, dalam PLTN terdapat banyak pertahanan berlapis untuk menjamin keselamatan manusia dan lingkungan. Jika suatu sistem operasi mengalami kegagalan, maka masih ada sistem cadangan yang akan menggantikannya. Pada umumnya, sistem cadangan berupa suatu sistem otomatis pasif. Disamping itu, setiap komponen yang digunakan dalam instalasi PLTN telah didesain agar aman pada saat mengalami kegagalan, sehingga walaupun komponen tersebut mengalami kegagalan, maka kegagalan tersebut tidak akan mengakibatkan bahaya bagi manusia dan lingkungannya.

Dari sisi sumber daya manusia, personil yang mengoperasikan PLTN harus memenuhi persyaratan yang sangat ketat, dan wajib mempunyai sertifikat sebagai operator reaktor yang dikeluarkan oleh Badan Pengawas Tenaga Nuklir (BAPETEN). Untuk mendapatkan sertifikat tersebut, mereka harus mengikuti dan lulus ujian pelatihan. Sertifikat tersebut berlaku untuk jangka waktu tertentu dan setelah lewat masa berlakunya maka akan dilakukan pengujian kembali.

Kelemahan PLTN

Biaya untuk membangun sebuah PLTN (over head cost ) untuk permulaan sangat tinggi sekali, sehingga perlu pemikiran yang serius dalam memperoleh dana yang tidak merugikan masyarakat. harga uranium dunia terus naik sejalan dengan kebangkitan program tenaga nuklir pada banyak negara di dunia. Harga uranium yang pada tahun 2006 adalah sekitar US$ 30 per barel, saat ini telah mencapai US$ 130 perbarel. Kenaikan harga uranium ini sebetulnya tidak banyak mempengaruhi keekonomian PLTN mengingat beroperasinya PLTN hanya memerlukan uranium dalam jumlah sedikit, namun tetap saja kenaikan harga uranium dunia ini perlu terus dipantau.

Selain itu juga disebutkan kesulitan terbesar dalam merencanakan PLTN di Indonesia adalah tidak jelasnya biaya kapital dan biaya operasi dan pemeliharaan yang terkait dengan spent fuel disposal, dan biaya decommisioning. Untuk biaya kapital misalnya, sebuah studi bersama antara PLN dan sebuah perusahaan listrik dari luar negeri mengindikasikan biaya pembangunan PLTN sebesar US$ 1.700 per kW untuk Engineering, Procurement, Construction (EPC) atau US$ 2.300 per kilowatt (kW) (setelah memperhitungkan biaya bunga pinjaman selama konstruksi). Angka tersebut kini dipandang terlalu rendah, karena menurut laporan mutakhir (tahun 2009), biaya pembangunanPLTN pada beberapa negara telah mencapai US$ 3.500 hingga US$ 5.500 per kW.

Selanjutnya apabila terjadi kecelakaan, maka biaya pemulihannya cukup besar bahkan dapat lebih besar dari biaya pembangunannnya. Karena PLTN mempunyai limbah radioaktif yang sangat berbahaya dan harus selalu dijaga.

Seperti terjadinya kecelakaan PLTN Fukushima Daichi pada bulan Maret 2011 yang sangat buruk dimana ribuan penduduk yang semula bermukim di dekat PLTN tersebut harus diungsikan ke daerah yang aman. Pemerintah Jepang langsung mengevakuasi penduduk yang berada di radius 10 hingga 20 kilometer dari lokasi PLTN. Empat karyawan PLTN Fukushima diketahui terluka akibat ledakan di reaktor nomor 1. 140 ribu orang telah dievakuasi dari daerah tersebut, namun seorang pejabat lainnya mengatakan, terdapat 190 orang dalam radius 10 kilometer, ketika tingkat radiasi meningkat. 22 orang dinyatakan telah terkontiminasi. Selain itu tiga dari empat unit sistem pendinginan di Fukushima Daini rusak. Temperatur air pendingin pada reaktor meningkat di atas 100 derajat Celcius, sebagai tanda sistem pendinginnya tidak berfungsi.

Lalu, PLTN juga merupakan teknologi sangat tinggi sehingga untuk mengoperasikannya memerlukan sumberdaya manusia atau tenaga kerja yang mempunyai kualitas tinggi (high qualified people). Personil yang mengoperasikan PLTN harus memenuhi persyaratan yang sangat ketat, dan wajib mempunyai sertifikat sebagai operator reaktor yang dikeluarkan oleh Badan Pengawas Tenaga Nuklir (BAPETEN). Untuk mendapatkan sertifikat tersebut, mereka harus mengikuti dan lulus ujian pelatihan. Sertifikat tersebut berlaku untuk jangka waktu tertentu dan setelah lewat masa berlakunya maka akan dilakukan pengujian kembali. Namun menurutInternational Atomic Energy Agency (IAEA), Indonesia termasuk dalam 13 negara terbaik dalam mengoperasikan reaktor nuklir dan pemanfaatan teknologi nuklir untuk maksud damai. Di Indonesia, hasil riset nuklir secara nyata telah mampu memberikan kontribusi dalam pembangunan nasional. Sayangnya, apa yang diharapkan dari pemanfaatan teknologi nuklir di tanah air ini tidak semudah apa yang diperoleh. Masih banyak masyarakat yang menentang pengembangan teknologi nuklir, khususnya pemanfaatannya untuk pembangkit listrik (PLTN). Beberapa kalangan menilai, nuklir bisa menimbulkan risiko besar, mengingat radiasi yang ditimbullkannya bisa mengancam masyarakat di sekitar apabila terjadi bencana.

Daftar Pustaka

http://www.academia.edu/6135585/PEMBANGKIT_LISTRIK_TENAGA_NUKLIR
http://www.batan.go.id/pusdiklat/elearning/proteksiradiasi/pengenalan_radiasi/3-1.htm
https://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrik_tenaga_nuklir

PLTN

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir