Power Plant Nuclear (K2512023)

Basti Wahyu Kristanto (K2512023)

1. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

PLTN mempunyai prinsip kerja yang relatif sama seperti pembangkit tenaga listrik tenaga uap (PLTU) berbahan bakar fosil lainnya. Bahan bakar (baik yang berupa batu bara, gas ataupun uranium) digunakan untuk memanaskan air yang akan menjadi uap. Uap memutar turbin dan selanjutnya turbin memutar suatu generator yang akan menghasilkan listrik.

Perbedaan dalam penerapannya adalah bahwa 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.

2. Prinsip Kerja Reaktor Nuklir

Energi yang dihasilkan dalam reaksi fisi nuklir dapat dimanfaatkan untuk keperluan yang berguna.Untuk itu, reaksi fisi harus berlangsung secara terkendali di dalam sebuah reaktor nuklir. Sebuah reaktor nuklir paling tidak memiliki empat komponen dasar, yaitu elemen bahan bakar, moderator neutron, batang kendali, dan perisai beton.

Elemen bahan bakar menyediakan sumber inti atom yang akan mengalami fusi nuklir. Bahan yang biasa digunakan sebagai bahan bakar adalah uranium U. Elemen bahan bakar dapat berbentuk batang yang ditempatkan di dalam teras reaktor.

Neutron-neutron yang dihasilkan dalam fisi uranium berada dalam kelajuan yang cukup tinggi.Adapun, neutron yang memungkinkan terjadinya fisi nuklir adalah neutron lambat sehingga diperlukan material yang dapat memperlambat kelajuan neutron ini. Fungsi ini dijalankan oleh moderator neutron yang umumnya berupa air. Jadi, di dalam teras reaktor terdapat air sebagai moderator yang berfungsi memperlambat kelajuan neutron karena neutron akan kehilangan sebagian energinya saat bertumbukan dengan molekul-molekul air.

Fungsi pengendalian jumlah neutron yang dapat menghasilkan fisi nuklir dalam reaksi berantai dilakukan oleh batang-batang kendali.Agar reaksi berantai yang terjadi terkendali dimana hanya satu neutron saja yang diserap untuk memicu fisi nuklir berikutnya, digunakan bahan yang dapat menyerap neutron-neutron di dalam teras reaktor.Bahan seperti boron atau kadmium sering digunakan sebagai batang kendali karena efektif dalam menyerap neutron.

Gambar: skema reaktor nuklir pembangkit listrik

Batang kendali didesain sedemikian rupa agar secara otomatis dapat keluar-masuk teras reaktor.Jika jumlah neutron di dalam teras reaktor melebihi jumlah yang diizinkan (kondisi kritis), maka batang kendali dimasukkan ke dalam teras reaktor untuk menyerap sebagian neutron agar tercapai kondisi kritis. Batang kendali akan dikeluarkan dari teras reaktor jika jumlah neutron di bawah kondisi kritis (kekurangan neutron), untuk mengembalikan kondisi ke kondisi kritis yang diizinkan.

Radiasi yang dihasilkan dalam proses pembelahan inti atom atau fisi nuklir dapat membahayakan lingkungan di sekitar reaktor. Diperlukan sebuah pelindung di sekeliling reaktor nuklir agar radiasi dari zat radioaktif di dalam reaktor tidak menyebar ke lingkungan di sekitar reaktor.Fungsi ini dilakukan oleh perisai beton yang dibuat mengelilingi teras reaktor.Beton diketahui sangat efektif menyerap sinar hasil radiasi zat radioaktif sehingga digunakan sebagai bahan perisai.

3. 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.

Daftar Pustaka

Adiwardojo, dkk. 2010. Mengenal Reaktor Nuklir dan Manfaatnya.Jakarta : Badan Tenaga Nuklir Nasional Pusat Diseminasi Iptek Nuklir.

Prof. Dr. Carunia M. Firdausy, MA. APU (edt). 2007. Mengenal Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir: Buku Sulemen untuk Sekolah Menengah Atas. Jakarta: Kementrian Riset dan Teknologi.