MAKALAH PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR
MAKALAH
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN)
Di Susun Oleh:
1. AFRI YAHDI
: 2013110067
2. M.RAZIF
: 2013110071
3. SYAFA RIDHO ILHAM
: 2013110073
4. IKMARIO
: 2013110079
5. CAKSONO WIDOYONO
: 2014110003
JURUSAN TEKNIK MESIN S1
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI PADANG
2015
BAB I
PENDAHULUAN
A.
LATAR BELAKANG
Masyarakat pertama kali mengenal tenaga nuklir dalam bentuk bom atom yang
dijatuhkan diHiroshima dan Nagasaki dalam Perang Dunia II tahun 1945.
Sedemikian dahsyatnya akibat yang ditimbulkan oleh bom tersebut sehingga
pengaruhnya masih dapat dirasakan sampaisekarang.Di samping sebagai senjata
pamungkas yang dahsyat, sejak lama orang telah memikirkan bagaimana cara
memanfaatkan tenaga nuklir untuk kesejahteraan umat manusia. Sampai saat ini
tenaga
nuklir,
khususnya
zat
radioaktif
telah
dipergunakan
secara
luas
dalamberbagai bidang antara lain bidang industri, kesehatan, pertanian, peternakan,
sterilisasi produk farmasi dan alat kedokteran, pengawetan bahan makanan, bidang
hidrologi, yang merupakan aplikasi teknik nuklir untuk non energi.
Salah satu pemanfaatan teknik nuklir dalam bidang energi saat ini sudah
berkembang dan dimanfaatkan secara besar-besaran dalam bentuk Pembangkit
Listrik Tenaga nuklir (PLTN), dimana tenaga nuklir digunakan untuk membangkitkan
tenaga listrik yang relatif murah, aman dan tidak mencemari lingkungan.
Pemanfaatan tenaga nuklir dalam bentuk PLTN mulai dikembangkan secara
komersial sejak tahun 1954. Pada waktu itu di Rusia (USSR), dibangun dan
dioperasikan satu unit PLTN air ringan bertekanan tinggi (VVER = PWR) yang
setahun kemudian mencapai daya 5 Mwe. Pada tahun 1956 di Inggris
dikembangkan PLTN jenis Gas Cooled Reactor (GCR + Reaktor berpendingin gas)
dengan daya 100 Mwe. Pada tahun 1997 di seluruh dunia baik di negara maju
maupun negara sedang berkembang telah dioperasikan sebanyak 443 unit PLTN
yang tersebar di 31 negara dengan kontribusi sekitar 18 % dari pasokan tenaga
listrik dunia dengan total pembangkitan dayanya mencapai 351.000 Mwe dan 36 unit
PLTN sedang dalam tahap kontruksi di 18 negara.
Seiring dengan krisis energi yang sedang menimpa Indonesia saat ini yang
ditandai dengan semakin menipisnya cadangan minyak yang dimiliki Indonesia,
maka pemerintah berniat membangun PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) di
Indonesia. Pemerintah merasa pembangkit-pembangkit listrik yang sudah ada
sekarang dirasa masih kurang untuk memenuhi konsumsi listrik di Indonesia.
Pengertian dari PLTN sendiri adalah stasiun pembangkit listrik thermal di mana
panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik.
Cara kerja PLTN tidak jauh dengan PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap).
Bedanya pada PLTN energi panas yang dihasilkan berasal dari reaksi nuklir. Panas
yang dihasilkan dari reaksi nuklir ini digunakan untuk menguapkan air pendingin.
Uap ini digunakan untuk menggerakkan turbin sehingga diperoleh energi kinetik.
Energi kinetik yang dihasilkan digunakan untuk memutar generator yang akhirnya
menghasilkan energi listrik.
Namun masih terdapat pro dan kontra dalam masyarakat mengenai rencana
pemerintahan ini.oleh karena itu pemerintah harus memberikan penyuluhan
mengenai teknologi nuklir kepada masyarakat. Selain itu pemerintah juga harus
menerapkan standar keamanan yang ketat terhadap PLTN yang akan didirikan.
B. TUJUAN
1. Meningkatkan pengetahuan mahasiswa tentang PLTN.
2. Menambah cara berfikir mahasiswa untuk menganalisis suatu permasalahan.
3. Agar mahasiswa bisa mengaplikasikan dalam kehidupan bermasyarakat.
C. RUMUSAN MASALAH
Dalam penulisan makalah ini ada beberapa permasalahan yang perlu dibahas
antara lain:
1. Bagaimana prinsip kerja dari PLTN?
2. Bagaimana proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik
di dalam PLTN?
3. Keuntungan dan kerugian dari PLTN ?
BAB II
PERALATAN
2.1 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
apabila inti dari suatu unsur dapat belah (Uranium-235, Uranium-233) bereaksi
dengan neutron termal/lambat yang akan menghasilkan unsur-unsur lain dengan
cepat serta menimbulkan energi panas dan neutron-neutron baru. Reaktor nuklir
berdasarkan fungsinya dapat dibedakan menjadi 2 (dua), yaitu:
2.2. Komponen Dasar Reaktor Nuklir
Elemen Bahan Bakar
Elemen bahan bakar ini berbentuk batang-batang tipis dengan diameter kirakira 1 cm. Dalam suatu reaktor daya besar, ada ribuan elemen bahan bakar yang
diletakkan saling berdekatan. Seluruh elemen bahan bakar dan daerah sekitarnya
dinamakan
teras reaktor. Umumnya, bahan bakar reaktor adalah uranium-235.
Moderator Netron
Netron yang mudah membelah inti adalah netron lambat yang memiliki energi sekitar
0,04 eV (atau lebih kecil), sedangkan netron-netron yang dilepaskan selama proses
pembelahan inti (fisi) memiliki energi sekitar 2 MeV. Oleh karena itu, sebuah reaktor
atom harus memiliki materaial yang dapat mengurangi kelajuan netron-netron yang
energinya sangat besar sehingga netron-netron ini dapat dengan mudah membelah
inti. Material yang memperlambat kelajuan netron dinamakan moderator.
Moderator yang umum digunakan adalah air. Ketika netron berenergi tinggi keluar
dari sebuah elemen bahan bakar, netron tersebut memasuki air di sekitarnya dan
bertumbukan dengan molekul-molekul air. Netron cepat akan kehilangan sebagian
energinya selama menumbuk molekul air (moderator) terutama dengan atom-atom
hidrogen. Sebagai hasilnya netron tersebut diperlambat.
Batang Kendali
Jika keluaran daya dari sebuah reactor dikehendaki konstan, maka jumlah netron
yang dihasilkan harus dikendalikan. Sebagaimana diketahui, setiap terjadi proses fisi
ada sekitar 2 sampai 3 netron baru terbentuk yang selanjutnya menyebakan proses
berantai. Batang kendalli terbuat dari bahan-bahan penyerap netron, seperti boron
dan kadmium. Jika reaktor menjadi superkritis, batang kendali secara otomatis
bergerak masuk lebih dalam ke dalam teras reaktor untuk menyerap kelebihan
netron yang menyebabkan kondisi itu kembali ke kondisi kritis.
Sebaliknya, jika reaktor menjadi subkritis batang kendali sebagian ditarik menjauhi
teras reactor sehingga lebih sedikit netron yang diserap. Dengan demikian, lebih
banyak netron tersedia untuk reaksi fisi dan reaktor kembali ke kondisi kritis. Untuk
menghentikan operasi reaktor (missal untuk perawatan) batang kendali turun penuh
sehingga seluruh netron diserap dan reaksi fisi berhenti.
Pendingin
Energi yang dihasilkan oleh reaksi fisi meningkatkan suhu reaktor. Suhu ini
dipindahkan dari reaktor dengan menggunakan bahan pendingin misalnya air atau
karbon dioksida. Bahan pendingin (air) disirkulasikan melalui system pompa,
sehingga air yang keluar dari bagian atas teras reactor digantikan air dingin yang
masuk melalui bagian bawah teras reactor.
Perisai/Wadah
Terbuat dari bahan yang mampu menahan radiasi agar pekerja reactor dapat
bekerja dengan aman dari radiasi.
BAB III
PEMBAHASAN
1. Prinsip kerja dari PLTN
Prinsip kerja PLTN sebenarnya mirip dengan pembangkit listrik lainnya, misalnya
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Yang membedakan antara dua jenis
pembangkit listrik itu adalah sumber panas yang digunakan. PLTN mendapatkan
suplai panas dari reaksi nuklir, sedang PLTU mendapatkan suplai panas dari
pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara atau minyak bumi. Uap bertekanan
tinggi pada PLTU digunakan untuk memutar turbin. Tenaga gerak putar turbin ini
kemudian diubah menjadi tenaga listrik dalam sebuah generator.
Perbedaan PLTN dengan pembangkit lain terletak pada bahan bakar yang
digunakan untuk menghasilkan uap, yaitu Uranium. Reaksi pembelahan (fisi) inti
Uranium menghasilkan tenaga panas (termal) dalam jumlah yang sangat besar serta
membebaskan 2 sampai 3 buah neutron. Sebagai pemindah panas biasa digunakan
air yang disirkulasikan secara terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses
pembangkit yang menggunakan bahan bakar uranium ini tidak melepaskan partikel
seperti CO2, SO, atau NOx, juga tidak melepaskan asap atau debu yang
mengandung logam berat yang dilepas ke lingkungan. Satu gram U-235 setara
dengan 2650 batu bara.
Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan. Limbah
radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN, adalah berupa elemen bakar
bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan
dilokasi PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.
Prinsip kerja dari PLTN
2.
Proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik di
dalam PLTN adalah sebagai berikut :
o Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi dalam
bentuk panas yang sangat besar.
o Panas hasil reaksi nuklir tersebut dimanfaatkan untuk menguapkan air pendingin,
bisa pendingin primer maupun sekunder bergantung pada tipe reaktor nuklir yang
digunakan.
o Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga dihasilkan energi
gerak (kinetik).
o Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator
sehingga dihasilkan arus listrik.
3. Keuntungan dan kekurangan
Keuntungan PLTN dibandingkan dengan pembangkit daya utama lainnya
adalah:
o Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal) - gas
rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat dinyalakan
dan hanya sedikit menghasilkan gas).
o Tidak mencemari udara - tidak menghasilkan gas-gas berbahaya sepert
karbon monoksida, sulfur dioksida, aerosol, mercury, nitrogen oksida,
partikulate atau asap fotokimia.
o Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal).
o Biaya bahan bakar rendah - hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan.
o Ketersedian bahan bak ar yang melimpah - sekali lagi, karena sangat
sedikit bahan bakar yang diperlukan.
Kekurangan dari PLTN
o Risiko kecelakaan nuklir - kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan
(Chernobylcontainment building) yang tidak mempunyai.
o Limbah Nuklir limbah radioaktif tingkat, tinggi yang dihasilkan dapat bertahan hingga ribuan
tahun.
BAB IV
TINJAUAN PUSTAKA
A. LANDASAN TEORI
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 (meskipun boiling water
reactor dapat turun hingga setengah dayanya ketika malam hari). Daya yang
dibangkitkan per unit pembangkit berkisar dari 40 MWe hingga 1000 MWe. Unit baru
yang sedang dibangun pada tahun 2005 mempunyai daya 600-1.
Pada dasarnya sistem kerja dari PLTN sama dengan pembangkit listrik
konvensional, yaitu: air diuapkan di dalam suatu ketel melalui pembakaran. Ulang
yang dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan bergerak apabila ada tekanan uap.
Perputaran
turbin
digunakan
untuk
menggerakkan
generator,
sehingga
menghasilkan tenaga listrik. Satu gram U-235 setara dengan 2650 batu bara.
Pada PLTN panas yang digunakan untuk menghasilkan uap yang sama,
dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium) dalam reactor nuklir.
Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara terus
menerus selama PLTN beroperasi. Proses pembangkit yang menggunakan bahan
bakar uranium ini tidak melepaskan partikel seperti CO2, SO2, atau NOx, juga tidak
mengeluarkan asap atau debu yang mengandung logam berat yang dilepas ke
lingkungan. Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang ramah
lingkungan. 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.
B. JENIS-JENIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN)
1.
Pressurized Water Reactor (PWR)/Reaktor Air Tekan
PWR adalah jenis reaktor daya nuklir yang menggunakan air ringan biasa sebagai
pendingin maupun moderator neutron. Reaktor ini pertama sekali dirancang oleh
Westinghouse Bettis Atomic Power Laboratory untuk kepentingan kapal perang,
tetapi kemudian rancangan ini dijadikan komersial oleh Westinghouse Nuclear
Power Division. Reaktor jenis ini merupakan jenis reaktor yang paling umum. Lebih
dari 230 buah reaktor digunakan untuk menghasilkan listrik, dan beberapa ratus
lainnya digunakan sebagai tenaga penggerak kapal.
Gambar 3 Skema Reaktor Pressurized Water Reactor (PWR)
Pada reaktor jenis PWR, aliran pendingin utama yang berada di teras reaktor
bersuhu mencapai 325oC sehingga perlu diberi tekanan tertentu (sekitar 155 atm)
oleh perangkat pressurizer sehingga air tidak dapat mendidih. Pemindah panas,
generator uap, digunakan untuk memindahkan panas ke aliran pendingin sekunder
yang kemudian mendidih menjadi uap air dan menggerakkan turbin untuk
menghasilkan listrik. Uap kemudian diembunkan di dalam kondenser menjadi aliran
pendingin sekunder. Aliran ini kembali memasuki generator uap dan menjadi uap
kembali, memasuki turbin, dan demikian seterusnya.
2.
Boiling water reactor (BWR)/Reaktor Air Didih
Reaktor jenis BWR merupakan rancangan reaktor jenis air ringan sebagai pendingin
dan moderator, yang juga digunakan di beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir.
Reaktor BWR pertama sekali dirancang oleh Allis-Chambers dan General Electric
(GE). Sampai saat ini, hanya rancangan General Electric yang masih bertahan.
Reaktor BWR rancangan General Electric dibangun di Humboldt Bay di California.
Reaktor ini mempunyai banyak persamaan dengan reaktor PWR; perbedaan yang
paling kentara ialah pada reaktor BWR, uap yang digunakan untuk memutar turbin
dihasilkan langsung oleh teras reaktor.
Gambar 4 Skema Reaktor Boiling Water Reactor (BWR)
Pada reaktor BWR hanya terdapat satu sirkuit aliran pendingin yang bertekanan
rendah (sekitar 75 atm) sehingga aliran pendingin tersebut dapat mendidih di dalam
teras mencapai suhu 285oC. Uap yang dihasilkan tersebut mengalir menuju
perangkat pemisah dan pengering uap yang terletak di atas teras kemudian menuju
turbin. Karena air yang berada di sekitar teras selalu mengalami kontaminasi oleh
peluruhan radionuklida, maka turbin harus diberi perisai dan perlindungan radiasi
sewaktu masa pemeliharaan. Kebanyakan zat radioaktif yang terdapat pada air
tersebut beumur paro sangat singkat, misalnya N-16 dengan umur paro 7 detik
sehingga ruang turbin dapat dimasuki sesaat setelah reaktor dipadamkan. Uap
tersebut kemudian memasuki turbin-generator. Setelah turbin digerakkan, uap
diembunkan di kondenser menjadi aliran pendingin, kemudian dipompa ke reaktor
dan memulai siklus kembali seperti di atas.
3.
Reaktor Air Didih Lanjut (Advanced Boiling Water Reactor, ABWR)
ABWR adalah reaktor air didih lanjut, yaitu tipe modifikasi dari reaktor air didih yang
ada pada saat ini. Perbaikan ditekankan pada keandalan, keselamatan, limbah yang
rendah, kemudahan operasi dan faktor ekonomi. Perlengkapan khas ABWR yang
mengalami perbaikan desain adalah (1) pompa internal, (2) penggerak batang
kendali, (3) alat pengatur aliran uap, (4) sistem pendinginan teras darurat, (5)
sungkup reaktor dari beton pra-tekan, (6) turbin, (7) alat pemanas untuk pemisah
uap (penurun kelembaban), (8) sistem kendali dijital dan lain-lain.
4.
Reaktor tabung tekan
Reaktor tabung tekan merupakan reaktor yang terasnya tersusun atas pendingin air
ringan (ada juga air berat) dan moderator air berat atau pendingin air ringan dan
moderator grafit dalam pipa kalandria. Bahan pendingin dan bahan moderator
dipisahkan oleh pipa tekan, sehingga bahan pendingin dan bahan moderator dapat
dipilih secara terpisah. Pada kenyataannya terdapat variasi gabungan misalnya
pendingin air ringan moderator air berat (Steam-Generating Heavy Water Reactor,
SGHWR), pendingin air berat moderator air berat (Canadian Deuterium Uranium,
CANDU), pendingin air ringan moderator grafit (Channel Type Graphite-moderated
Water-cooled Reactor, RBMK). Teras reaktor terdiri dari banyak kanal bahan bakar
dan dideretkan berbentuk kisi kubus di dalam tangki kalandria, bahan pendingin
mengalir masing-masing di dalam pipa tekan, energi panas yang timbul pada kanal
bahan bakar diubah menjadi energi penggerak turbin dan digunakan pada
pembangkit listrik. Disebut juga rektor nuklir tipe kanal.
BAB V
KESIMPULAN
A.
KESIMPULAN
Prinsip kerja PLTN berdasarkan sumber panas yang dihasilkan oleh suplai
panas dari reaksi nuklir. Pemanfaatan energy panas tersebut tidak dapat dihasilkan
apabila kurangnya bahan bakar.
Adapun jenis PLTN yang ada di Bumi, merupakan pengembangan dari
kemajuan teknologi yang ada. Oleh karena itu, banyak terjadi perkembangan
pembangkit energy listrik yang baru.
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN)
Di Susun Oleh:
1. AFRI YAHDI
: 2013110067
2. M.RAZIF
: 2013110071
3. SYAFA RIDHO ILHAM
: 2013110073
4. IKMARIO
: 2013110079
5. CAKSONO WIDOYONO
: 2014110003
JURUSAN TEKNIK MESIN S1
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI PADANG
2015
BAB I
PENDAHULUAN
A.
LATAR BELAKANG
Masyarakat pertama kali mengenal tenaga nuklir dalam bentuk bom atom yang
dijatuhkan diHiroshima dan Nagasaki dalam Perang Dunia II tahun 1945.
Sedemikian dahsyatnya akibat yang ditimbulkan oleh bom tersebut sehingga
pengaruhnya masih dapat dirasakan sampaisekarang.Di samping sebagai senjata
pamungkas yang dahsyat, sejak lama orang telah memikirkan bagaimana cara
memanfaatkan tenaga nuklir untuk kesejahteraan umat manusia. Sampai saat ini
tenaga
nuklir,
khususnya
zat
radioaktif
telah
dipergunakan
secara
luas
dalamberbagai bidang antara lain bidang industri, kesehatan, pertanian, peternakan,
sterilisasi produk farmasi dan alat kedokteran, pengawetan bahan makanan, bidang
hidrologi, yang merupakan aplikasi teknik nuklir untuk non energi.
Salah satu pemanfaatan teknik nuklir dalam bidang energi saat ini sudah
berkembang dan dimanfaatkan secara besar-besaran dalam bentuk Pembangkit
Listrik Tenaga nuklir (PLTN), dimana tenaga nuklir digunakan untuk membangkitkan
tenaga listrik yang relatif murah, aman dan tidak mencemari lingkungan.
Pemanfaatan tenaga nuklir dalam bentuk PLTN mulai dikembangkan secara
komersial sejak tahun 1954. Pada waktu itu di Rusia (USSR), dibangun dan
dioperasikan satu unit PLTN air ringan bertekanan tinggi (VVER = PWR) yang
setahun kemudian mencapai daya 5 Mwe. Pada tahun 1956 di Inggris
dikembangkan PLTN jenis Gas Cooled Reactor (GCR + Reaktor berpendingin gas)
dengan daya 100 Mwe. Pada tahun 1997 di seluruh dunia baik di negara maju
maupun negara sedang berkembang telah dioperasikan sebanyak 443 unit PLTN
yang tersebar di 31 negara dengan kontribusi sekitar 18 % dari pasokan tenaga
listrik dunia dengan total pembangkitan dayanya mencapai 351.000 Mwe dan 36 unit
PLTN sedang dalam tahap kontruksi di 18 negara.
Seiring dengan krisis energi yang sedang menimpa Indonesia saat ini yang
ditandai dengan semakin menipisnya cadangan minyak yang dimiliki Indonesia,
maka pemerintah berniat membangun PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) di
Indonesia. Pemerintah merasa pembangkit-pembangkit listrik yang sudah ada
sekarang dirasa masih kurang untuk memenuhi konsumsi listrik di Indonesia.
Pengertian dari PLTN sendiri adalah stasiun pembangkit listrik thermal di mana
panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik.
Cara kerja PLTN tidak jauh dengan PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap).
Bedanya pada PLTN energi panas yang dihasilkan berasal dari reaksi nuklir. Panas
yang dihasilkan dari reaksi nuklir ini digunakan untuk menguapkan air pendingin.
Uap ini digunakan untuk menggerakkan turbin sehingga diperoleh energi kinetik.
Energi kinetik yang dihasilkan digunakan untuk memutar generator yang akhirnya
menghasilkan energi listrik.
Namun masih terdapat pro dan kontra dalam masyarakat mengenai rencana
pemerintahan ini.oleh karena itu pemerintah harus memberikan penyuluhan
mengenai teknologi nuklir kepada masyarakat. Selain itu pemerintah juga harus
menerapkan standar keamanan yang ketat terhadap PLTN yang akan didirikan.
B. TUJUAN
1. Meningkatkan pengetahuan mahasiswa tentang PLTN.
2. Menambah cara berfikir mahasiswa untuk menganalisis suatu permasalahan.
3. Agar mahasiswa bisa mengaplikasikan dalam kehidupan bermasyarakat.
C. RUMUSAN MASALAH
Dalam penulisan makalah ini ada beberapa permasalahan yang perlu dibahas
antara lain:
1. Bagaimana prinsip kerja dari PLTN?
2. Bagaimana proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik
di dalam PLTN?
3. Keuntungan dan kerugian dari PLTN ?
BAB II
PERALATAN
2.1 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
apabila inti dari suatu unsur dapat belah (Uranium-235, Uranium-233) bereaksi
dengan neutron termal/lambat yang akan menghasilkan unsur-unsur lain dengan
cepat serta menimbulkan energi panas dan neutron-neutron baru. Reaktor nuklir
berdasarkan fungsinya dapat dibedakan menjadi 2 (dua), yaitu:
2.2. Komponen Dasar Reaktor Nuklir
Elemen Bahan Bakar
Elemen bahan bakar ini berbentuk batang-batang tipis dengan diameter kirakira 1 cm. Dalam suatu reaktor daya besar, ada ribuan elemen bahan bakar yang
diletakkan saling berdekatan. Seluruh elemen bahan bakar dan daerah sekitarnya
dinamakan
teras reaktor. Umumnya, bahan bakar reaktor adalah uranium-235.
Moderator Netron
Netron yang mudah membelah inti adalah netron lambat yang memiliki energi sekitar
0,04 eV (atau lebih kecil), sedangkan netron-netron yang dilepaskan selama proses
pembelahan inti (fisi) memiliki energi sekitar 2 MeV. Oleh karena itu, sebuah reaktor
atom harus memiliki materaial yang dapat mengurangi kelajuan netron-netron yang
energinya sangat besar sehingga netron-netron ini dapat dengan mudah membelah
inti. Material yang memperlambat kelajuan netron dinamakan moderator.
Moderator yang umum digunakan adalah air. Ketika netron berenergi tinggi keluar
dari sebuah elemen bahan bakar, netron tersebut memasuki air di sekitarnya dan
bertumbukan dengan molekul-molekul air. Netron cepat akan kehilangan sebagian
energinya selama menumbuk molekul air (moderator) terutama dengan atom-atom
hidrogen. Sebagai hasilnya netron tersebut diperlambat.
Batang Kendali
Jika keluaran daya dari sebuah reactor dikehendaki konstan, maka jumlah netron
yang dihasilkan harus dikendalikan. Sebagaimana diketahui, setiap terjadi proses fisi
ada sekitar 2 sampai 3 netron baru terbentuk yang selanjutnya menyebakan proses
berantai. Batang kendalli terbuat dari bahan-bahan penyerap netron, seperti boron
dan kadmium. Jika reaktor menjadi superkritis, batang kendali secara otomatis
bergerak masuk lebih dalam ke dalam teras reaktor untuk menyerap kelebihan
netron yang menyebabkan kondisi itu kembali ke kondisi kritis.
Sebaliknya, jika reaktor menjadi subkritis batang kendali sebagian ditarik menjauhi
teras reactor sehingga lebih sedikit netron yang diserap. Dengan demikian, lebih
banyak netron tersedia untuk reaksi fisi dan reaktor kembali ke kondisi kritis. Untuk
menghentikan operasi reaktor (missal untuk perawatan) batang kendali turun penuh
sehingga seluruh netron diserap dan reaksi fisi berhenti.
Pendingin
Energi yang dihasilkan oleh reaksi fisi meningkatkan suhu reaktor. Suhu ini
dipindahkan dari reaktor dengan menggunakan bahan pendingin misalnya air atau
karbon dioksida. Bahan pendingin (air) disirkulasikan melalui system pompa,
sehingga air yang keluar dari bagian atas teras reactor digantikan air dingin yang
masuk melalui bagian bawah teras reactor.
Perisai/Wadah
Terbuat dari bahan yang mampu menahan radiasi agar pekerja reactor dapat
bekerja dengan aman dari radiasi.
BAB III
PEMBAHASAN
1. Prinsip kerja dari PLTN
Prinsip kerja PLTN sebenarnya mirip dengan pembangkit listrik lainnya, misalnya
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Yang membedakan antara dua jenis
pembangkit listrik itu adalah sumber panas yang digunakan. PLTN mendapatkan
suplai panas dari reaksi nuklir, sedang PLTU mendapatkan suplai panas dari
pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara atau minyak bumi. Uap bertekanan
tinggi pada PLTU digunakan untuk memutar turbin. Tenaga gerak putar turbin ini
kemudian diubah menjadi tenaga listrik dalam sebuah generator.
Perbedaan PLTN dengan pembangkit lain terletak pada bahan bakar yang
digunakan untuk menghasilkan uap, yaitu Uranium. Reaksi pembelahan (fisi) inti
Uranium menghasilkan tenaga panas (termal) dalam jumlah yang sangat besar serta
membebaskan 2 sampai 3 buah neutron. Sebagai pemindah panas biasa digunakan
air yang disirkulasikan secara terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses
pembangkit yang menggunakan bahan bakar uranium ini tidak melepaskan partikel
seperti CO2, SO, atau NOx, juga tidak melepaskan asap atau debu yang
mengandung logam berat yang dilepas ke lingkungan. Satu gram U-235 setara
dengan 2650 batu bara.
Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan. Limbah
radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN, adalah berupa elemen bakar
bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan
dilokasi PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.
Prinsip kerja dari PLTN
2.
Proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik di
dalam PLTN adalah sebagai berikut :
o Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi dalam
bentuk panas yang sangat besar.
o Panas hasil reaksi nuklir tersebut dimanfaatkan untuk menguapkan air pendingin,
bisa pendingin primer maupun sekunder bergantung pada tipe reaktor nuklir yang
digunakan.
o Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga dihasilkan energi
gerak (kinetik).
o Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator
sehingga dihasilkan arus listrik.
3. Keuntungan dan kekurangan
Keuntungan PLTN dibandingkan dengan pembangkit daya utama lainnya
adalah:
o Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal) - gas
rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat dinyalakan
dan hanya sedikit menghasilkan gas).
o Tidak mencemari udara - tidak menghasilkan gas-gas berbahaya sepert
karbon monoksida, sulfur dioksida, aerosol, mercury, nitrogen oksida,
partikulate atau asap fotokimia.
o Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal).
o Biaya bahan bakar rendah - hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan.
o Ketersedian bahan bak ar yang melimpah - sekali lagi, karena sangat
sedikit bahan bakar yang diperlukan.
Kekurangan dari PLTN
o Risiko kecelakaan nuklir - kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan
(Chernobylcontainment building) yang tidak mempunyai.
o Limbah Nuklir limbah radioaktif tingkat, tinggi yang dihasilkan dapat bertahan hingga ribuan
tahun.
BAB IV
TINJAUAN PUSTAKA
A. LANDASAN TEORI
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 (meskipun boiling water
reactor dapat turun hingga setengah dayanya ketika malam hari). Daya yang
dibangkitkan per unit pembangkit berkisar dari 40 MWe hingga 1000 MWe. Unit baru
yang sedang dibangun pada tahun 2005 mempunyai daya 600-1.
Pada dasarnya sistem kerja dari PLTN sama dengan pembangkit listrik
konvensional, yaitu: air diuapkan di dalam suatu ketel melalui pembakaran. Ulang
yang dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan bergerak apabila ada tekanan uap.
Perputaran
turbin
digunakan
untuk
menggerakkan
generator,
sehingga
menghasilkan tenaga listrik. Satu gram U-235 setara dengan 2650 batu bara.
Pada PLTN panas yang digunakan untuk menghasilkan uap yang sama,
dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium) dalam reactor nuklir.
Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara terus
menerus selama PLTN beroperasi. Proses pembangkit yang menggunakan bahan
bakar uranium ini tidak melepaskan partikel seperti CO2, SO2, atau NOx, juga tidak
mengeluarkan asap atau debu yang mengandung logam berat yang dilepas ke
lingkungan. Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang ramah
lingkungan. 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.
B. JENIS-JENIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN)
1.
Pressurized Water Reactor (PWR)/Reaktor Air Tekan
PWR adalah jenis reaktor daya nuklir yang menggunakan air ringan biasa sebagai
pendingin maupun moderator neutron. Reaktor ini pertama sekali dirancang oleh
Westinghouse Bettis Atomic Power Laboratory untuk kepentingan kapal perang,
tetapi kemudian rancangan ini dijadikan komersial oleh Westinghouse Nuclear
Power Division. Reaktor jenis ini merupakan jenis reaktor yang paling umum. Lebih
dari 230 buah reaktor digunakan untuk menghasilkan listrik, dan beberapa ratus
lainnya digunakan sebagai tenaga penggerak kapal.
Gambar 3 Skema Reaktor Pressurized Water Reactor (PWR)
Pada reaktor jenis PWR, aliran pendingin utama yang berada di teras reaktor
bersuhu mencapai 325oC sehingga perlu diberi tekanan tertentu (sekitar 155 atm)
oleh perangkat pressurizer sehingga air tidak dapat mendidih. Pemindah panas,
generator uap, digunakan untuk memindahkan panas ke aliran pendingin sekunder
yang kemudian mendidih menjadi uap air dan menggerakkan turbin untuk
menghasilkan listrik. Uap kemudian diembunkan di dalam kondenser menjadi aliran
pendingin sekunder. Aliran ini kembali memasuki generator uap dan menjadi uap
kembali, memasuki turbin, dan demikian seterusnya.
2.
Boiling water reactor (BWR)/Reaktor Air Didih
Reaktor jenis BWR merupakan rancangan reaktor jenis air ringan sebagai pendingin
dan moderator, yang juga digunakan di beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir.
Reaktor BWR pertama sekali dirancang oleh Allis-Chambers dan General Electric
(GE). Sampai saat ini, hanya rancangan General Electric yang masih bertahan.
Reaktor BWR rancangan General Electric dibangun di Humboldt Bay di California.
Reaktor ini mempunyai banyak persamaan dengan reaktor PWR; perbedaan yang
paling kentara ialah pada reaktor BWR, uap yang digunakan untuk memutar turbin
dihasilkan langsung oleh teras reaktor.
Gambar 4 Skema Reaktor Boiling Water Reactor (BWR)
Pada reaktor BWR hanya terdapat satu sirkuit aliran pendingin yang bertekanan
rendah (sekitar 75 atm) sehingga aliran pendingin tersebut dapat mendidih di dalam
teras mencapai suhu 285oC. Uap yang dihasilkan tersebut mengalir menuju
perangkat pemisah dan pengering uap yang terletak di atas teras kemudian menuju
turbin. Karena air yang berada di sekitar teras selalu mengalami kontaminasi oleh
peluruhan radionuklida, maka turbin harus diberi perisai dan perlindungan radiasi
sewaktu masa pemeliharaan. Kebanyakan zat radioaktif yang terdapat pada air
tersebut beumur paro sangat singkat, misalnya N-16 dengan umur paro 7 detik
sehingga ruang turbin dapat dimasuki sesaat setelah reaktor dipadamkan. Uap
tersebut kemudian memasuki turbin-generator. Setelah turbin digerakkan, uap
diembunkan di kondenser menjadi aliran pendingin, kemudian dipompa ke reaktor
dan memulai siklus kembali seperti di atas.
3.
Reaktor Air Didih Lanjut (Advanced Boiling Water Reactor, ABWR)
ABWR adalah reaktor air didih lanjut, yaitu tipe modifikasi dari reaktor air didih yang
ada pada saat ini. Perbaikan ditekankan pada keandalan, keselamatan, limbah yang
rendah, kemudahan operasi dan faktor ekonomi. Perlengkapan khas ABWR yang
mengalami perbaikan desain adalah (1) pompa internal, (2) penggerak batang
kendali, (3) alat pengatur aliran uap, (4) sistem pendinginan teras darurat, (5)
sungkup reaktor dari beton pra-tekan, (6) turbin, (7) alat pemanas untuk pemisah
uap (penurun kelembaban), (8) sistem kendali dijital dan lain-lain.
4.
Reaktor tabung tekan
Reaktor tabung tekan merupakan reaktor yang terasnya tersusun atas pendingin air
ringan (ada juga air berat) dan moderator air berat atau pendingin air ringan dan
moderator grafit dalam pipa kalandria. Bahan pendingin dan bahan moderator
dipisahkan oleh pipa tekan, sehingga bahan pendingin dan bahan moderator dapat
dipilih secara terpisah. Pada kenyataannya terdapat variasi gabungan misalnya
pendingin air ringan moderator air berat (Steam-Generating Heavy Water Reactor,
SGHWR), pendingin air berat moderator air berat (Canadian Deuterium Uranium,
CANDU), pendingin air ringan moderator grafit (Channel Type Graphite-moderated
Water-cooled Reactor, RBMK). Teras reaktor terdiri dari banyak kanal bahan bakar
dan dideretkan berbentuk kisi kubus di dalam tangki kalandria, bahan pendingin
mengalir masing-masing di dalam pipa tekan, energi panas yang timbul pada kanal
bahan bakar diubah menjadi energi penggerak turbin dan digunakan pada
pembangkit listrik. Disebut juga rektor nuklir tipe kanal.
BAB V
KESIMPULAN
A.
KESIMPULAN
Prinsip kerja PLTN berdasarkan sumber panas yang dihasilkan oleh suplai
panas dari reaksi nuklir. Pemanfaatan energy panas tersebut tidak dapat dihasilkan
apabila kurangnya bahan bakar.
Adapun jenis PLTN yang ada di Bumi, merupakan pengembangan dari
kemajuan teknologi yang ada. Oleh karena itu, banyak terjadi perkembangan
pembangkit energy listrik yang baru.