Perombakkan Uranium Menjadi Energi Nuklir Di Masa Depan

10
Perombakkan Uranium Menjadi Energi Nuklir di Masa Depan Latar Belakang Pada tanggal 16 Juli 1945 jam 5 pagi waktu setempat, kesunyian dan kedamaian Gurun Jemez di utara New Mexiko tiba-tiba dikoyak suara ledakan keras. Inilah ledakan bom nuklir pertama dunia yang lahir dari Proyek Manhattan. Setelah mengadakan riset intensif selama enam tahun, ilmuwan Amerika Serikat yang tergabung dalam proyek Manhattan di bawah pimpinan Robert Oppenheimer berhasil menginisiasi ledakan bom atom pertama di dunia. Sebenarnya, proses fisika yang mendasari penemuan bom atom pertama kalinya ditemukan ilmuwan Jerman pada tahun 1938. Proses tersebut disebut reaksi nuklir fisi atau pembelahan atom. Dalam reaksi nuklir fisi, atom-atom berat seperti Uranium atau Plutonium dibelah oleh neutron. Neutron adalah partikel yang ideal untuk membelah inti karena ia tidak bermuatan listrik, sehingga mudah masuk ke dalam inti atom. Proses ini membebaskan energi yang sangat besar dan terjadilah ledakan. Ilmuwan Amerika dalam proyek Manhattan menggunakan dua metode dalam menghasilkan ledakan nuklir.ÿCara pertama adalah dengan menabrakkan dua partikel uranium dan cara kedua dengan meledakkan bahan berat plutonium. Harold Agnew, ilmuwan yang terlibat dalam proyek Manhattan, menjelaskan: Harold Agnew: ?Dua materi fisil atau bahan yang dapat dibelah dimampatkan ke dalam hulu ledak nuklir kemudian diberi tekanan keras hingga meledak. Itu penjelasan singkatnya.? Little Boy, bom atom yang dijatuhkan di atas kota Hiroshima, dihasilkan dengan cara ini. Cara kedua yang lebih rumit tetapi juga lebih menjanjikan hasil adalah meledakkan bahan berat Plutonium. Tetapi Plutonium adalah bahan yang tidak stabil, sehingga tanpa tekanan pun dapat terjadi reaksi berantai spontan. Sampai detik-detik terakhir sebelum percobaan pertama tanggal 16 Juli, para ilmuwan tidak yakin akan keberhasilan proyek Manhattan. Ternyata percobaan mereka berhasil. Ledakan bom atom pertama yang terlihat sampai jarak 200 kilometer tersebut membuka era baru dalam tenaga nuklir. Satu bulan kemudian, pesawat tipe B29 milik Amerika Serikat menjatuhkan bom atom di atas kota Hiroshima dan Nagasaki di Jepang.ÿLedakan bom atom ini menelan korban ratusan ribu jiwa dalam waktu hanya puluhan detik. Peristiwa tersebut sekaligus menandai berakhirnya Perang Dunia kedua. Ketika itu, dunia terkejut menyaksikan teknologi yang dapat memusnahkan begitu banyak kehidupan dalam waktu beberapa menit saja. Riset Tenaga Nuklir 60 Tahun sesudah Proyek Manhattan 60 tahun setelah percobaan pertama tenaga atom, riset tenaga nuklir tetap berlanjut. Kini, riset lebih difokuskan pada penggunaan tenaga nuklir untuk tujuan sipil, seperti misalnya penghasilan energi listrik dan panas.

description

a

Transcript of Perombakkan Uranium Menjadi Energi Nuklir Di Masa Depan

Perombakkan Uranium Menjadi Energi Nuklir di Masa DepanLatar BelakangPada tanggal 16 Juli 1945 jam 5 pagi waktu setempat, kesunyian dan kedamaian Gurun Jemez di utara New Mexiko tiba-tiba dikoyak suara ledakan keras. Inilah ledakan bom nuklir pertama dunia yang lahir dari Proyek Manhattan.Setelah mengadakan riset intensif selama enam tahun, ilmuwan Amerika Serikat yang tergabung dalam proyek Manhattan di bawah pimpinan Robert Oppenheimer berhasil menginisiasi ledakan bom atom pertama di dunia.Sebenarnya, proses fisika yang mendasari penemuan bom atom pertama kalinya ditemukan ilmuwan Jerman pada tahun 1938. Proses tersebut disebut reaksi nuklir fisi atau pembelahan atom. Dalam reaksi nuklir fisi, atom-atom berat seperti Uranium atau Plutonium dibelah oleh neutron. Neutron adalah partikel yang ideal untuk membelah inti karena ia tidak bermuatan listrik, sehingga mudah masuk ke dalam inti atom. Proses ini membebaskan energi yang sangat besar dan terjadilah ledakan.Ilmuwan Amerika dalam proyek Manhattan menggunakan dua metode dalam menghasilkan ledakan nuklir.Cara pertama adalah dengan menabrakkan dua partikel uranium dan cara kedua dengan meledakkan bahan berat plutonium. Harold Agnew, ilmuwan yang terlibat dalam proyek Manhattan, menjelaskan:Harold Agnew: ?Dua materi fisil atau bahan yang dapat dibelah dimampatkan ke dalam hulu ledak nuklir kemudian diberi tekanan keras hingga meledak. Itu penjelasan singkatnya.?Little Boy, bom atom yang dijatuhkan di atas kota Hiroshima, dihasilkan dengan cara ini. Cara kedua yang lebih rumit tetapi juga lebih menjanjikan hasil adalah meledakkan bahan berat Plutonium. Tetapi Plutonium adalah bahan yang tidak stabil, sehingga tanpa tekanan pun dapat terjadi reaksi berantai spontan. Sampai detik-detik terakhir sebelum percobaan pertama tanggal 16 Juli, para ilmuwan tidak yakin akan keberhasilan proyek Manhattan.Ternyata percobaan mereka berhasil. Ledakan bom atom pertama yang terlihat sampai jarak 200 kilometer tersebut membuka era baru dalam tenaga nuklir. Satu bulan kemudian, pesawat tipe B29 milik Amerika Serikat menjatuhkan bom atom di atas kota Hiroshima dan Nagasaki di Jepang.Ledakan bom atom ini menelan korban ratusan ribu jiwa dalam waktu hanya puluhan detik. Peristiwa tersebut sekaligus menandai berakhirnya Perang Dunia kedua. Ketika itu, dunia terkejut menyaksikan teknologi yang dapat memusnahkan begitu banyak kehidupan dalam waktu beberapa menit saja.Riset Tenaga Nuklir 60 Tahun sesudah Proyek Manhattan60 tahun setelah percobaan pertama tenaga atom, riset tenaga nuklir tetap berlanjut. Kini, riset lebih difokuskan pada penggunaan tenaga nuklir untuk tujuan sipil, seperti misalnya penghasilan energi listrik dan panas. Sebagai salah satu contohnya adalah proyek Reaktor Percobaan Termonuklir Internasional (ITER) yang akan dibiayai secara patungan oleh Amerika Serikat, Rusia, Jepang, Korea Selatan, Cina, dan Uni Eropa.Berbeda dengan Proyek Manhattan yang menitikberatkan penelitian pada proses pemisahan atom, ITER akan menggunakan reaksi fusi, yaitu proses penggabungan dua inti atom ringan menjadi atom yang lebih berat. Proses penggabungan ini meniru proses termonuklir yang terjadi di matahari. Walau riset tenaga nuklir ITER terfokus pada pengadaan energi listrik, tak urung proyek ini mendapat kritikan dari para penentang penggunaan tenaga nuklir.Sebaliknya, para pendukung proyek ITER mengemukakan berbagai alasan, mengapa riset proses fusi atom perlu dipertimbangkan. Energi tenaga nuklir dikatakan efisien karena bahan bakar yang dibutuhkan dalam proses tersebut sangat sedikit. Reaktor ITER dapat dikatakan lebih aman. Berbeda dengan reaktor nuklir yang menggunakan proses pembelahan atom, reaksi termonuklir atau peleburan atom hanya sedikit menghasilkan sampah radioaktif tinggi. Dan tingkat radiasi produk sampingan dari reaksi fusi pun lebih rendah. Selain itu, dibandingkan pembangkit listrik tenaga fosil, reaktor nuklir tidak akan menghasilkan emisi karbondioksida atau CO2 yang dapat menyebabkan pemanasan global. Bahan bakar dasar yang dibutuhkan dalam proses fusi tersebut adalah sejenis isotop berat Hidrogen bernama Deuterium, yang dapat diperoleh dengan menguraikan air atau H2O, bahan yang masih tersedia dengan berlimpah.Tetapi, permasalahan yang dihadapi dalam proses fusi nuklir pun cukup banyak. Sejumlah gas harus dipanasi sampai suhunyalebih tinggi dari suhu inti matahari yang mencapai jutaan derajat Celcius. Dalam proses pemanasan ini, gas tersebut tidak boleh menyentuh dinding reaktor. Untuk itu digunakan medan magnet yang berfungsi mengisolasi bahan reaktan fusi agar tidak bersentuhan dengan material pengungkungnya. Energi yang dihasilkan dalam proses tersebut kebanyakan ditransfer oleh neutron, partikel subatom yang tidak bermuatan listrik sehingga tidak dapat ditahan oleh medan magnet tersebut. Sehingga harus dipastikan, bahwa material pengungkung atau dinding reaktor terbuat dari bahan yang dapat menahan tembakan terus-menerus dari neutron tersebutMasalah lain adalah, proyek fusi nuklir menelan biaya yang sanggat tinggi. Untuk proyek ITER misalnya dibutuhkan danasebesar hampir 12 milyar dollar AS. Masing-masing lima milyar Dollar untuk pendirian reaktor,lima milyar untuk dana operasional selama 20 tahun dan satu milyar lebih untuk proses yang disebut dekomisioning. Dekomisioning adalah suatu kegiatan untuk menghentikan beroperasinya reaktor nuklir secara tetap, antara lain, dilakukan pemindahan bahan bakar nuklir dari teras reaktor, pembongkaran komponen reaktor, dekontaminasi, dan pengamanan akhir.Penentang fusi nuklir mengatakan, dana sebesar hampir 12 milyar Dolar AS tersebut sebenarnya dapat digunakan untuk riset sumber energi terbarukan. Jadi, 60 tahun setelah Hiroshima, teknologi nuklir tetap kontroversial. Setelah menyaksikan ledakan bom atom pertama, pimpinan riset Proyek Manhattan Robert Oppenheimer mengatakan: Dunia tidak akan seperti sebelumnya lagi. Sekarang teknologi nuklir sudah lebih banyak digunakan untuk tujuan sipil. Misalnya sebagian besar kebutuhan energi di negara-negara industri dipasok dari reaktor atom. Tetapi kekhawatiran tentang bahaya nuklir tetap menghantui manusia.Saat ini dan di masa depan, uranium merupakan sumber energi penting mengingat kelimpahannya yang cukup besar. Meskipun demikian uranium dikategorikan sebagai sumber energi tak-terbarukan atau non-renewable energy source.Cadangan uranium yang telah diketahui secara pasti saat ini dan dapat dipungut dengan biaya kurang dari 130 USD/kgU adalah 3,3 juta ton. Cadangan uranium teridentifikasi yang dapat dipungut dengan biaya kurang dari 130 USD/kgU adalah 5,5 juta ton.Adapun uranium yang terkandung dalam batuan phosphate diperkirakan 22 juta ton, dan di air laut adalah 4200 juta ton.

Atom UraniumDalam tabel skala unsur-unsur yang diurutkan berdasarkan kenaikan massa inti atom, uranium adalah unsur terberat dari seluruh unsur alamiah (Hidrogen adalah yang paling ringan) dan diklasifikasikan sebagai logam. Uranium memiliki kerapatan atau masa jenis yang besar, sekitar 18,7 kali lipat dibanding air, dengan titik leleh yang relatif tinggi yaitu 1132oC. Simbul kimiawi untuk unsur ini adalah U.Seperti unsur lainnya, uranium memiliki beberapa isotop. Uranium alami sebagaimana yang terdapat dalam lapisan kerak bumi utamanya tersusun atascampuran isotop U-238 (99.3%) dan U-235 (0.7%). Isotop adalah elemen atau unsur yang memiliki nomor atom yang sama tetapi jumlah neutron atau berat atom-nya berbeda.U-235 merupakan isotop uranium yang penting, sebab dalam kondisi tertentu inti ini dapat dibelah yang diikuti dengan pelepasan energi dalam jumlah besar (sekitar 200 MeV per-pembelahan). Reaksi pembelahan inti atom dikenal dengan fisi nuklir, dan isotop U-235 disebut sebagai bahan fisil.Seperti isotop radioaktif lainnya, uranium juga mengalami peluruhan. U-238 meluruh dalam jangka waktu yang panjang dengan waktu paro yang sama dengan umur bumi (4500 juta tahun). Ini dapat diartikan U-238 hampir tidak radioaktif jika dibandingkan dengan isotop lain di lapisan batuan dan tanah. Namun demikian peluruhan U-238 menghasilkan energi 0,1 watt/ton dalam bentuk panas. Energi peluruhan ini cukup untuk menghangatkan inti bumi. Adapun U-235 meluruh dalam jangka waktu sedikit lebih cepat dibanding U-238 (sekitar 700 juta tahun).Isotop uranium U-238 dan U-235 adalah pemancar radiasi alpha dengan energi cukup rendah dan dapat ditahan oleh selembar kertas. Bahaya radiasi akan muncul apabila isotop uranium masuk ke dalam tubuh karena akan merusak jaringan dan dapat menimbulkan penyakit kanker.Energi dari atom UraniumInti atom dari U-235 terdiri dari 92 proton dan 143 neutron (92+143=235). Saat sebuah inti atom U-235 menangkap neutron, ia akan membelah menjadi dua inti atom baru dan melepaskan sejumlah energi dalam bentuk panas, disertai pelepasan 2 atau 3 neutron baru.Jika neutron yang dilepaskan tersebutdapat memicu reaksi yang sama pada atom U-235 lainnya, dan melepaskan neutron baru lain, reaksi fisi berantai dapat terjadi. Reaksi ini dapat terjadi dan terjadi lagi, hingga berjuta-juta kali, maka energi panas dalam jumlah sangat besar dapat dihasilkan dari sedikit Uranium. Secara kasar energi panas dari reaksi inti 1 gram U-235 adalah sama dengan energi panas dari pembakaran 1 ton batubara.

reaksi fisi uranium yang berlangsung di dalam reaktor nuklirProses membelah atau membakar uranium secara berantai dan terkendali adalah sebagaimana yang terjadi di dalam reaktor nuklir. Panas yang dihasilkan digunakan untuk membangkitkan uap air, dan selanjutnya uap air digunakan untuk memutar turbin dan akhirnya menghasilkanlistrik.Tabel berikut memberikan gambaran tentang bertapa besarnya kandungan energi dalam bahan bakar uranium dibandingkan sumber energi lainnya.Kandungan Energi dalam 1 ton berat (GJ)

Kayu14

Batubara29

Minyak42

Gas alam (cair)46

Uranium (bahan bakar PLTN - PWR)630.000

Uranium di dalam ReaktorDi dalam sebuah reaktor nuklir, bahan bakar uranium dirakit dalam bentuk tertentu sedemikian hingga reaksi fisi berantai yang terkendali dapat dicapai. Panas yang dihasilkan dari pembelahan U-235 kemudian digunakan untuk membangkitkan uap yang akan memutar turbin dan menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik.Pada dasarnya PLTN dan PLT Fosil, dengan kapasitas yang sama, memiliki banyak kemiripan. Keduanya membutuhkan panas untuk menghasilkan uap guna memutar turbin dan generator. Dalam PLTN, fisi atom uranium menggantikan pembakaran batubara atau gas.Reaksi fisi berantai yang berlangsung di dalam teras reaktor nuklir dikendalikan oleh batang kendali yang mempunyai sifat menyerap neutron dan dapat ditarik/didorong untuk mengatur reaktor pada tingkat daya yang dibutuhkan.Di dalam teras reaktor yang menerapkan konsep fisi thermal sebagaimana reaktor PLTN komersial saat ini, bahan bakar uranium dikelilingi oleh materi yang disebut moderator. Bahan ini berfungsi untuk memperlambat kecepatan neutron yang dihasilkan dari reaksi reaksi fisi sehingga memungkinkan terjadinya reaksi berantai. Air, grafit dan air berat biasa digunakan sebagai moderator dalam berbagai jenis reaktor.Karena jenis bahan bakar yang digunakan (konsentrasi U-235 dalam bahan bakar uranium hanya 3 - 5%),maka apabilaterjadi malfungsi yang fatal dalam reaktor, bahan bakar dapat saja menjadi terlalu panas dan meleleh, akan tapi tidak dapat meledak seperti bom nuklir.Ada banyak jenis reaktor nuklir yang digunakan dalam PLTN komersial saat ini, dan yang masuk 3 besar dari 440 PLTN adalah PWR Pressurized Water Reactor(48%), BWR Boilling Water Reactor(20,8%), dan PHWR Pressurized Heavy Water Reactor(7,7%).Berikut ini adalah skema PLTN tipe PWR.

Uranium dan PlutoniumJika U-235 disebut bahan fisil, maka U-238 disebut bahan fertil. Disebut fertil karena U-238 dapat menangkap satu neutron dalamterasreaktor dan menjadi Plutonium-239 (Pu-239) yang fisil. Pu-239 memiliki sifat yang sangat mirip dengan U-235, dalam arti, akan mengalami fisi jika ditembak dengan sebuah neutron dan juga melepaskan energi dalam jumlah besar.

reaksi berantai di dalam reaktorKarena di dalam reaktor nuklir PLTN terdapat U-238 dalam jumlah besar (bahan bakar reaktor PLTN hanya mengandung 3 5% U-235, dan sisanya adalah U-238), reaksi U-238 dengan neutron akan terjadi sangat sering. Faktanya sekitar 1/3 energi yang dihasilkan bahan bakar dalam reaktor berasal dari pembelahan Pu-239.Tapi terkadang Pu-239 dapat menangkap neutron tanpa membelah dan berubah menjadi Pu-240. Karena Pu-239 secara progresif terbakar/membelah atau berubah menjadi Pu-240, maka semakin lama bahan bakar berada di dalam reaktor akan semakin banyak Pu-240 di dalamnya.Arti penting dari terbentuknya Pu-240 adalah plutonium yang telah dipisahkan dari bahan bakar bekas PLTN yang telah diiradiasi lebih dari 3 tahun tidak dapat digunakan sebagai bahan hulu ledak nuklir, akan tetapi dapat digunakan ulang sebagai bahan bakar PLTN.Penyiapan Bahan Bakar UraniumBijih uranium dapat ditambang melalui metode terowongan atau metode tambang terbuka, tergantung dari kedalamannya. Setelah ditambang, bijih dihancurkan dan diolah dengan asam untuk melarutkan uranium, yang kemudian uranium dipungut dari larutan.Uranium juga dapat ditambang dengan metode pemisahan dari batuan langsung di tempat (in situ leaching/ ISL), dimana Uranium dilarutkandari batuan berpori bijih bawah tanah dan dipompa ke permukaan.Produk akhir dari penambangan dan pengolahan bijih, atau ISL, adalah konsentrat uranium oksida (U3O8) yang dikenal dengan istilah Yellow Cake . Dalam bentuk inilah Uranium diperjual-belikan.Sebelum dapat digunakan dalam reaktor untuk pembangkitan listrik, uranium oksida hasil penambangan harus melalui serangkaian proses. Untuk sebagian besar bahan bakar reaktor nuklir di dunia, langkah berikutnya mengubah uranium oksida menjadi dalam bentuk gas, uranium heksafluorida (UF6) murni nuklir. Konversi ini diperlukan dalam proses pengayaan uranium.Pengayaan adalah meningkatkan proporsi U-235 dari level alaminya (0,7%) menjadi 3 - 5%. Proporsi ini akan meningkatkan efesiensi teknis dalam desain dan operasi reaktor, terutama pada reaktor besar dan memungkinkan penggunaan air sebagai moderator.Setelah pengayaan, gas UF6diperkaya diubah menjadi serbuk uranium dioksida (UO2) yang kemudian difabrikasi menjadi pelet bahan bakar. Pelet-pelet selanjutnya diletakkan dalam kelongsong logam dan dirakit menjadi perangkat bakar nuklir yang siap digunakan di dalam teras reaktor.Untuk reaktor yang menggunakan uranium alam sebagai bahan bakar (yang-mana akan memerlukan grafit atau air berat sebagai moderator), Yellow Cake dapat langsung diubah menjadi serbuk UO2murni nuklir melalui proses pemurnian dan konversi yang lebih sederhana.Ketika perangkat bakar uranium sudah berada dalam reaktor selama 3 - 6 tahun, perangkat bakar dikeluarkan dari teras reaktor, dipindahkan, disimpan sementara untuk kemudian diproses ulang, atau disimpan lestari di bawah tanah.

Pengguna Energi NuklirLebih 16% listrik dunia dibangkitkan dari uranium (PLTN). Jumlah ini mencapai lebih dari 2600 milyar kWh tiap tahun, dan sama jumlahnya dengan pasokan listrik dunia tahun 1960. Daya ini berasal dari 440 reaktor nuklir dengan total kapasitas sekitar 370.000 MWe yang beroperasi di 31 negara.Sekitar 30 reaktor sedang dalam konstruksi dan 40 lainnya dalam perencanaan. Belgia, Bulgaria, Finlandia, Perancis, Jerman, Hungaria, Jepang, Korea Selatan, Lituania, Slowakia, Slovenia, Swedia, Swis dan Ukraina mendapatkan 30% atau lebih listrik dari nuklir. AS memiliki lebih dari 100 reaktor beroperasi, menyuplai 20% listriknya. Perancis memenuhi lebih dari 75% kebutuhan listriknya dari uranium.Yang cukup menarik, hampir semua negara operator PLTN tidak memiliki tambang uranium di negaranya, khususnya negara Eropa barat, Jepang, dan Korea, sebagaimana terlihat dalam peta di bawah ini.

Negara Pemilik dan Penambang UraniumUranium tersebar dalam batuan dan bahkan dalam air laut. Akan tetapi, seperti logam pada umumnya, uranium jarang terkonsentrasi secara cukup untuk bernilai ekonomis.Australia memiliki cadangan uranium sekitar 732.000 ton yang dapat ditambang dengan beaya 80 USD/kgU (jauh dibawah harga pasar), Kanada memiliki 345.000 ton uranium. Cadangan uranium Australia dalam kategori ini adalah sekitar 27% cadangan dunia, sedangkan Kanada sekitar 13%. Walaupun kalah dalam jumlah cadangan, faktor politis membuat Kanada lebih unggul dari Australia sebagai penyuplai utama uranium di pasar dunia.Pada tahun 2005 Australia mengekspor lebih dari 12.000 ton U3O8bernilai hampir 600 juta dollar Australia. Produksi aktual adalah sekitar 23% dari total dunia. Kanada menghasilkan hampir 14.000 ton U3O8pada tahun 2005, sekitar sepertiga dari total dunia dan sebagian besar diekspor.Selain Australia dan Kanada, negara lain yang memiliki cadangan uranium signifikan adalah : Kazakhstan (16%), AS, Afrika Selatan, Namibia, Brasil, Nigeria dan Rusia. Beberapa negara lain memiliki sedikit cadangan yang dapat ditambang jika diperlukan.Total produksi uranium dari penambangan pada tahun 2009 adalah 50.572 tonU, yang-mana 36% diproduksi dengan metode ISL. Kazakhstan merupakan negara pemroduksi terbesar, yaitu 13.820 tonU atau 27% dari total produksi dunia dari penambangan, diikuti Kanada 20% dan Australia 16%.Perkiraan produksi pada tahun 2010 adalah 55.000 tonU. Hal ini dikarenakan adanya peningkatan tajam aktivitas penambangan di Kazahkstan dan Namibia.Uranium dijual hanya kepada negara-negara penandatangan NPT dan mengizinkan inspeksi internasional untuk memverifikasi penggunaannya hanya untuk tujuan damai. Konsumen untuk uranium Australia juga harus memiliki perjanjian safeguard bilateral dengan Australia. Kanada juga memiliki peraturan ini.(Bambang Herutomo (email:[email protected]))

Sudi AriyantoTeori Einstein tentang kesetaraan massa dan energi telah membuka kemungkinan baru untuk memperoleh energi dari pemecahan atau penggabungan massa. Rumus kesetaraan dari Einstein yang sangat sederhana dan terkenal menyatakan bahwa energi sama dengan massa dikalikan dengan kuadrat kecepatan cahaya. Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) adalah salah satu hasil teknologi yang dibuat berdasarkan teori Einstein tersebut.

Prinsip dasar PLTN

Pada dasarnya PLTN beroperasi dengan prinsip yang sama seperti pembangkit listrik konvensional, tetapi dengan perbedaan pada cara pembangkitan panas untuk menghasilkan uap. Pada pembangkit listrik konvensional, panas dihasilkan dari pembakaran bahan fosil (minyak, batubara, gas), sedang pada PLTN panas dihasilkan dari reaksi pembelahan inti atom bahan bakarnya (Uranium) di dalam reaktor nuklir. Panas yang dihasilkan digunakan untuk membangkitkan uap di dalam alat pembangkit uap dan kemudian, sama seperti pada pembangkit konvensional, uap digunakan untuk menggerakkan turbin dan generator untuk menghasilkan listrik. Dalam membangkitkan listrik, PLTN tidak membebaskan asap atau debu yang mengandung logam berat atau CO2, SO2, NOx ke lingkungan.

Gambar di bawah ini menunjukkan skema prinsip pengoperasian PLTN jenis reaktor tekan (PWR).

Pembelahan Inti

Seperti sudah disebutkan di atas, panas untuk membangkitkan uap dalam PLTN didapatkan dari proses pembelahan inti. Gambar di bawah ini menunjukkan proses pembelahan inti. Bila sebuah partikel neutron berhasil masuk ke dalam inti atom bahan bakar Uranium, maka inti Uranium menjadi lebih tidak stabil dan akibatnya mengalami pembelahan. Hasil dari pembelahan ini adalah dua buah atom materi yang lain, 2 sampai 3 buah neutron baru dan energi. Total massa seluruh materi yang terbentuk sesudah terjadinya pembelahan inti atom Uranium lebih kecil daripada sebelum terjadi pembelahan. Selisih massa inilah yang berubah menjadi energi. Neutron baru yang terbentuk setelah pembelahan inti dapat menumbuk inti atom Uranium lain dan seterusnya menghasilkan atom materi lain, 2-3 buah neutron baru dan energi. Demikian seterusnya sehingga terbentuklah sebuah reaksi berantai. Satu gram Uranium akan dapat menghasilkan daya sebesar 1 juta watt selama 1 hari. Seandainya sebuah rumah menggunakan energi sebesar 1000 kilowatt-jam dalam sehari, maka energi yang dihasilkan 1 gram Uranium dapat digunakan selama sekitar 24 hari.

Agar reaksi berantai tidak berkembang menjadi tidak terkendali, seperti halnya bom atom, maka digunakanlah bahan kendali, antara lain terbuat dari cadmium, untuk membuat reaksi berantai berjalan stabil dan terkendali.

Neutron baru hasil pembelahan memiliki kecepatan yang sangat tinggi, karena itu agar dapat lebih mudah masuk ke dalam inti atom neutron ini harus diperlambat. Bahan yang sering digunakan sebagai pelambat atau moderator adalah air biasa yang telah dihilangkan mineralnya. Bisa juga digunakan air berat, atau grafit sebagai moderator sesuai dengan jenis bahan bakarnya.

Panas yang dihasilkan di dalam bahan bakar uranium sangat tinggi. Jika tidak dilakukan pendinginan maka bahan bakar bisa mengalami kerusakan atau meleleh. Ada beberapa jenis bahan yang biasanya dipakai sebagai pendingin, misalnya air ringan, air berat, logam natrium cair, dan gas. Pemilihan jenis pendingin bergantung juga kepada jenis bahan bakarnya.

Pemenuhan Energi

Indoneseia yang dulu kaya dengan sumber energi, kini tidak lagi demikian. Sumber daya minyak bumi Indonesia sekitar 321 miliar barrel (1,2 persen potensi dunia), gas bumi sekitar 507 TSCF (3,3 persen potensi dunia), batu bara sekitar 50 miliar ton (3 persen potensi dunia), panas bumi sekitar 27.000 MW (40 persen potensi dunia), dan tenaga air sekitar 75.000 MW (0,02 persen potensi dunia). Cadangan terbukti minyak bumi pada tahun 2002 sekitar 5 miliar barrel, cadangan terbukti gas bumi sekitar 90 TSCF, dan cadangan terbukti batu bara sekitar 5 miliar ton.

Dengan tingkat produksi seperti pada tahun 2002, dan bila tidak ada cadangan terbukti baru, cadangan minyak bumi akan habis dalam waktu 10 tahun, gas bumi 30 tahun, dan batu bara 50 tahun. Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) pada Kongres I Organisasi Profesi Praktisi Akuntansi Sumber Daya Alam dan Lingkungan di Baturaden, 12 Desember lalu, memperkirakan cadangan minyak bumi kita hanya dapat mencukupi kebutuhan hingga tujuh tahun ke depan. Bagaimana kita memenuhi kebutuhan energi nantinya?

Jika kita terus menggunakan bahan bakar fosil, maka kita akan terus bergantung kepada negara produsen, dan untuk membelinya dibutuhkan devisa yang besar. Salah satu cara yang memungkinkan adalah pemanfaatan PLTN. Dengan kebutuhan bahan bakar yang tidak terlalu besar dan frekuensi penggantian yang panjang, maka PLTN dapat dianggap sebagai sumber energi semi-domestik. Dengan tingkat keselamatan yang semakin baik sejak terjadinya kecelakaan di Three Mile Island dan Chernobyl, maka kekuatiran akan terjadinya kecelakaan dapatlah dikurangi. Dengan beberapa faktor di atas dan faktor lain lagi, maka PLTN memiliki potensi untuk menjadi salah satu penghasil energi untuk menunjang pembangunan Indonesia.

Daftar PustakaSudi Aryanto. http://www.batan.go.id/artikel/view_artikel.php?id_artikel=35. 5 Januari 2014Noname. http://www.infonuklir.com/read/detail/91/uranium#.U8Vn8nAlLXY. Rabu 16 Juli 2014Lemhannas. http://www.lemhannas.go.id/portal/images/stories/humas/jurnal/edisi16/jurnal%20edisi%2016_materi%202.pdf.November 2013