Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

http://syeilendrapramuditya.wordpress.com

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

II.1 Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), atau dikenal juga sebagai reaktor

nuklir, pada dasarnya adalah suatu sistem pembangkit daya listrik, yang sumber

energinya berasal dari reaksi nuklir. Selama sekitar 60 tahun perkembangannya,

teknologi reaktor nuklir telah berkembang demikian pesat, sehingga saat ini

terdapat cukup banyak jenis dan model reaktor nuklir, beberapa contohnya adalah

sebagai berikut :

Pressurized Water Reactor (PWR)

Boiling Water Reactor (BWR)

Heavy Water Reactor (HWR/CANDU)

Liquid Metal Fast Breeder Reactor (LMFBR)

High Temperature Gas-Cooled Reactor (HTGR)

Molten Salt Reactor (MSR)

Super Critical Water Reactor (SCWR)

dan lain sebagainya

Prinsip kerja reaktor nuklir sebenarnya mirip dengan pembangkit listrik

konvensional, perbedaan utama terletak pada sumber energi dan jenis bahan

bakar. Sumber energi pada pembangkit listrik konvensional berasal dari proses

pembakaran secara kimia bahan bakar fosil, sedangkan sumber energi reaktor

nuklir berasal dari reaksi fisi nuklir pada material-material fisil.

Reaksi fisi nuklir disebut juga reaksi , dan termasuk reaksi eksoterm

yang menghasilkan energi dalam jumlah yang relatif sangat besar. Reaksi fisi

nuklir pada dasarnya adalah reaksi pembelahan inti atom berat menjadi inti-inti

atom yang lebih ringan, akibat tumbukan oleh neutron.

Persamaan umum dari suatu reaksi fisi nuklir adalah sebagai berikut :

(II.1)

Beberapa contoh reaksi fisi Uranium 235 adalah sebagai berikut :

1


(II.2)

(II.3)

(II.4)

Gambar II.1 Reaksi fisi nuklir

Pada reaktor nuklir, partikel neutron yang dihasilkan pada reaksi fisi digunakan

kembali untuk memicu reaksi fisi yang baru, sehingga reaksi fisi dapat

berlangsung secara terus-menerus tetapi terkendali, atau biasa disebut sebagai

reaksi fisi berantai terkendali, gambar berikut ini adalah contohnya :

Gambar II.2 Reaksi fisi berantai

2


Parameter yang digunakan untuk memantau populasi neutron di dalam teras

reaktor adalah besaran yang disebut faktor multiplikasi neutron :

(II.5)

k = faktor multiplikasi

N(t = ti) = polulasi neutron pada suatu generasi

N(t = ti-1) = populasi neutron pada generasi sebelumnya

Berdasarkan nilai faktor multiplikasi, terdapat 3 jenis keadaan teras reaktor, yaitu :

a. k > 1

disebut keadaan superkritis, dimana polulasi neutron terus bertambah

b. k = 1

disebut keadaan kritis, dimana populasi neutron tidak berubah (konstan)

c. k < 1

disebut keadaan subkritis, dimana populasi neutron terus berkurang

Ketiga keadaan tersebut diperlihatkan pada gambar berikut :

Gambar II.3 Faktor multiplikasi neutron

3


Jadi faktor multiplikasi menggambarkan tingkat kestabilan reaksi fisi berantai di

dalam teras reaktor, dimana keadaan stabil tercapai bila nilai k = 1.

Seperti telah dijelaskan pada bab sebelumnya, penelitian dan penulisan thesis ini

terutama hanya akan membahas reaktor nuklir jenis PWR.

Gambar II.4 Diagram skematik reaktor nuklir PWR

Sebuah reaktor nuklir PWR memiliki beberapa modul utama, diantaranya adalah :

Teras reaktor (Reactor Core)

Sistem pendingin (Coolant, Cooling Tower)

Beberapa pompa (Coolant Pumps)

Penekan (Pressurizer)

Pembangkit uap (Steam Generator)

Turbin uap (Steam Turbine)

Generator listrik (Turbo Generator)

Kondensor (Condenser)

Dan komponen pendukung lainnya yang sangat banyak jumlahnya.

4


Sebuah sistem PWR (Gambar II.4) memiliki dua loop (sistem aliran coolant)

utama. Loop pertama/primer terhubung dengan teras reaktor, dan berfungsi

membawa energi termal yang dihasilkan di dalam teras reaktor. Coolant pada loop

primer ini berupa air biasa (H2O) dan diberi tekanan yang sangat tinggi, mencapai

sekitar 150 atm, untuk menjaga agar coolant tidak mendidih, sehingga yang

terjadi adalah aliran coolant fase tunggal, yaitu fase cair (liquid phase). Loop

kedua/sekunder terhubung dengan steam generator, turbin, dan kondensor.

Coolant pada loop ini juga air biasa, tetapi tekanan pada loop ini tidak setinggi

tekanan loop primer, dengan demikian dapat terjadi pendidihan coolant, sehingga

yang terjadi adalah aliran coolant dua fase, yaitu fase cair dan uap (liquid-vapor

phase). Perpindahan panas dari loop primer ke loop sekunder terjadi di modul

steam generator, disinilah coolant pada loop sekunder berubah fase dari cair

menjadi uap. Selanjutnya uap tersebut disalurkan ke turbin yang terhubung

dengan generator listrik, generator inilah yang menghasilkan energi listrik.

Setelah keluar dari turbin, coolant akan berupa campuran fase cair dan uap

(vapor-liquid mixture), akibat penurunan enthalpi coolant karena proses konversi

menjadi energi kinetik oleh turbin, padahal sebelum kembali ke steam generator,

coolant tersebut harus berupa fase cair. Maka terlebih dahulu coolant harus

memasuki modul kondensor, disinilah coolant berubah fase menjadi cair

seluruhnya. Loop pendingin kondensor dapat terhubung ke sungai atau laut (open-

pool system), ataupun ke menara pendingin atau cooling tower (closed system).

5

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Documents

Transcript of Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir