Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

NAMA :

• ARYA FAUZI SETIAWAN (07) /LT 1C

• DANANG HUTAMA (08) /LT 1C

• DIMAS ANAS ADITYA (09) /LT 1C

• FAELA MA’ANA SHUFA (10) /LT 1C

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

PENGERTIAN

PRINSIP KERJA

PEMBENTUKAN PANAS

LIMBAH NUKLIR

KEKURANGAN KELEBIHAN

PengertianPembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah

stasiun pembangkit listrik thermal dimana 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 MW hingga 1000 MW.Back

Proses pembentukan panas

Apa itu Fisi Nuklir_.mp4

Proses pembentukan panasApabila satu neutron (dihasilkan dari sumber neutron)

tertangkap oleh satu inti atom uranium-235, inti atom ini

akan terbelah menjadi 2 atau 3 bagian / fragmen. Sebagian

dari energi yang semula mengikat fragmen-fragmen

tersebut dalam bentuk energy kinetik, sehingga mereka

dapat bergerak dengan kecepatan tinggi. Oleh karena

fragmen-fragmen itu berada di dalam struktur Kristal

uranium, mereka tidak dapat bergerak jauh dan

gerakannya segera diperlambat.

Back

Dalam proses perlambatan ini energy kinetic diubah

menjadi panas (energy termal). Sebagai gambaran dapat

dikemukakan bahwa energy termal yang dihasilkan dari reaksi

pembelahan 1 kg uranium-235 murni besarnya adalah 17 milyar

kilo kalori, atau setara dengan energy termal yang dihasilkan

dari pembakaran 2,4 juta kg (2400 ton) batubara. Selain

fragmen-fragmen tersebut reaksi pembelahan menghasilkan

pula 2 atau 3 neutron yang dilepaskan dengan kecepatan lebih

besar dari 10.000 km per detik.

Agar mudah ditangkap oleh inti atom uranium guna

menghasilkan reaksi pembelahan, kecepatan neutron ini harus

diperlambat. Zat yang dapat memperlambat kecepatan neutron

disebut moderator.

1. Air Sebagai Pemerlambat Neutron (Moderator)

Seperti telah disebutkan di atas, panas yang dihasilkan dari

reaksi pembelahan, oleh air yang bertekanan 160 atmosfir dan

suhu 3000oC secara terus menerus dipompakan kedalam reactor

melalui saluran pendingin reaktor. Air bersirkulasi dalam saluran

pendingin ini tidak hanya berfungsi sebagai pendingin saja

melainkan juga bertindak sebagai moderator, yaitu sebagai

medium yang dapat memperlambat neutron.

Neutron cepat akan kehilangan sebagian energinya selama

menumbuk atom-atom hidrogen. Setelah kecepatan neutron turun

sampai 2000 m per detik atau sama dengan kecepatan molekul

gas pada suhu 3000oC, barulah ia mampu membelah inti atom

uranium-235. Neutron yang telah diperlambat disebut neutron

termal.

2. Reaksi Pembelahan Inti Berantai Terkendali

Untuk mendapatkan keluaran termal yang mantap,

perlu dijamin agar banyaknya reaksi pembelahan inti yang

terjadi dalam teras reactor dipertahankan pada tingkat tetap,

yaitu 2 atau 3 neutron yang dihasilkan dalam reaksi itu hanya

satu yang dapat meneruskan reaksi pembelahan .

Neutron lainnya dapat lolos keluar reaktor, atau terserap

oleh bahan lainnya tanpa menimbulkan reaksi pembelahan

atau diserap oleh batang kendali. Batang kendali dibuat dari

bahan -bahan yang dapat menyerap neutron, sehingga jumlah

neutron yang menyebabkan reaksi pembelahan dapat

dikendalikan dengan mengatur keluar atau masuknya batang

kendali kedalam teras reactor

Sehubungan dengan uraian di atas perlu digaris

bawahi bahwa :

a. Reaksi pembelahan berantai hanya dimungkinkan

apabila ada moderator.

b. Kandungan uranium-235 di dalam bahan bakar

nuklir maksimum adalah 3,2 %.

Kandungan ini kecil sekali dan terdistribusi secara

merata dalam isotop uranium-238, sehingga tidak

mungkin terjadi reaksi pembelahan berantai secara

tidak terkendali di dalamnya.

3. Radiasi dan Hasil Belahan

Fragmen-fragmen yang diproduksi selama reaksi

pembelahan inti disebut hasil belahan, yang kebanyakan

berupa atom-atom radioaktif seperti xenon-133, kripton-85

dan iodium-131. Zat radioaktif ini meluruh menjadi atom lain

dengan memancarkan radiasi alpha, beta, gamma atau

neutron. Selama proses peluruhan, radiasi yang dipancarkan

dapat diserap oleh bahan-bahan lain yang berada di dalam

reactor, sehingga energi yang dilepaskan berubah menjadi

panas.

Panas ini disebut panas peluruhan yang akan terus diproduksi

walaupun reactor berhenti beroperasi. Oleh karena itu reactor

dilengkapi dengan suatu sistem pembuangan panas

peluruhan.

Reaksi pembelahan tersebut menghasilkan tenaga panas

(termal) dalam jumlah yang sangat besar serta

membebaskan 2 sampai 3 buah neutron. Sebagai

pemindah panas biasa digunakan air yang disalurkan

secara terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses

pembangkit yang menggunakan bahan bakar uranium ini

tidak melepaskan partikel seperti C02, S02, atau Nox, juga

tidak mengeluarkan asap atau debu yang mengandung

logam berat yang dilepas kelingkungan.

Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang

ramah lingkungan

Namun disamping itu PLTN menghasilkan bahan radioaktif

sebagai hasil aktivitas neutron. Bahan radioaktif ini terjadi

karena bahan-bahan lain yang berada di dalam reaktor (seperti

kelongsongan atau bahan struktur) menangkap neutron

sehingga berubah menjadi unsur lain yang bersifat radioaktif.

Radioaktif adalah sumber utama timbulnya bahaya dari suatu

PLTN, oleh karena itu semua system pengamanan PLTN

ditujukan untuk mencegah atau menghalangi terlepasnya zat

radioaktif kelingkungan dengan aktivitas yang melampaui nilai

batas ambang yang diizinkan menurut peraturan yang berlaku.

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.Back

Prinsip Kerja PLTN

Prinsip kerja PLTN sebenarnya mirip dengan pembangkit listrik

lainnya, misalnya Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).

Namun pada PLTN panas yang akan digunakan untuk

menghasilkan uap, dihasilkan dari reaksi pembelahan inti

bahan fisi (uranium) dalam reaktor nuklir. Panas yang

digunakan untuk membangkitkan uap diproduksi sebagai hasil

dari pembelahan inti atom .

Back

Working Principle of Nuclear Power Plants _ Nuclear Energy (Animation).mp4

1

23

4

578

9

10

11

12

13

14

15

Containment Building

Tangki ini bisa berupa tabung (silinder) atau bola yang dibuat

dengan fungsi sebagai wadah untuk menempatkan komponen-

komponen reaktor lainnya dan sebagai tempat berlangsungnya

reaksi nuklir. Tangki yang berdinding tebal ini juga berfungsi sebagai

penahan radiasi agar tidak keluar dari sistem reaktor.

Reaktor Vessel

Komponen reaktor yang berfungsi sebagai tempat

untuk reaksi fisi bahan bakar. Teras reaktor dibuat

berlubang (kolom) untuk menempatkan bahan bakar

reaktor yang berbentuk batang. Teras reaktor dibuat

dari logam yang tahan panas dan tahan korosi.

Moderator

Fungsi dari moderator adalah untuk memperlambat

laju neutron cepat (moderasi) yang dihasilkan dari

reaksi inti hingga mencapai kecepatan neutron

thermal untuk memperbesar kemungkinan terjadinya

reaksi nuklir selanjutnya (reaksi berantai). Bahan

yang digunakan untuk moderator adalah air atau

grafit.

Uranium fuel

Bahan bakar adalah komponen utama yang

memegang peranan penting untuk berlangsung

nya reaksi nuklir. Bahan bakar dibuat dari isotop

alam seperti Uranium, Thorium yang

mempunyai sifat dapat membelah apabila

bereaksi dengan neutron

http://ilmunuklir.files.wordpress.com/2012/03/t1750124-nuclear_fuel_pellets-spl.jpg

Control rods

Reaksi nuklir bisa tidak terkendali apabila partikel-partikel

neutron yang dihasilkan dari reaksi sebelumnya sebagian

tidak ditangkap atau diserap. Untuk mengendalikan

reaksi ini, reaktor dilengkapi dengan elemen kendali yang

dibuat dari bahan yang dapat menangkap atau menyerap

neutron. Elemen kendali juga berfungsi untuk

menghentikan operasi reaktor (shut down) sewaktu-

waktu apabila terjadi kecelakaan. Sebuah batang kendali

adalah batang yang digunakan dalam reaktor nuklir untuk

mengontrol laju fisi uranium dan plutonium.

http://ilmunuklir.files.wordpress.com/2012/03/t1700618-nuclear_reactor_fuel_loading-spl.jpg

Steam Generator

Suatu bejana yang berfungsi sebagai tempat

pemindahan panas dari reactor untuk memasak air

yang dimana dalam generator ini berlangsung proses

terbentuknya uap bertekanan sehingga dapat

memutar turbin.

Turbine

Condenser

Tempat dimana uap bertekan yang telah

menggerakkan turbin diubah menjadi air dengan

cara mendinginkan uap tersebut dengan air dingin

sehingga uap berubah menjadi air yang dapat

disirkulasikan kembali menuju steam generator

Cooling tower

Menara yang difungsikan untuk menstransferkan panas dari pembangkit menuju atmosfir sehingga suhu ruangan pembangkit lebih stabil.

Back

Siklus Bahan Bakar Nuklir

Pada teknologi nuklir, hal-hal yang berkaitan dengan

pertanyaan-pertanyaan semacam di atas, dikenal dengan

istilah siklus bahan bakar nuklir. Ada tiga bagian pada

siklus ini, yaitu bagian depan (front end), bagian

pembangkitan daya, dan bagian belakang (back end). Secara

sederhana siklus bahan bakar nuklir dapat diilustrasikan

seperti pada gambar di bawah ini.

Back

Pada reaksi fisi akan dihasilkan produk-produk fisi yang sifatnya

radioaktif, oleh karenanya setelah keluar dari reaktor, perangkat

bahan bakar harus didinginkan terlebih dahulu. Untuk itu perangkat

bahan bakar akan dimasukkan ke dalam kolam bahan bakar bekas

(spent fuel pool) selama beberapa tahun. Selanjutnya bahan bakar

akan dipindahkan ke tempat penyimpanan kering (dry cask storage).

Baik kolam bahan bakar bekas maupun tempat penyimpanan kering,

keduanya masih berada di lokasi sekitar reaktor.

Penyimpanan bahan bakar bekas

Untuk mengolah bahan bakar bekas, tabung penyimpan kering akan

dibawa ke pabrik pengolah ulang (reprocessing plant). Di pabrik ini

bahan bakar bekas akan dipisahkan menjadi tiga kategori, yaitu

uranium, plutonium dan limbah yang mengandung produk fisi.

Uranium yang masih mengandung U-235 lebih tinggi daripada

uranium alami kemudian akan dilakukan konversi dan dikirim ke

pabrik pengkayaan. Dengan kata lain uranium akan didaur ulang

kembali ke tahapan 2 dan 3. Plutonium dapat dimanfaatkan sebagai

bahan bakar. Oleh karena itu plutonium dari pabrik pengolah ulang

akan dikirim ke fasilitas fabrikasi agar dibuat pelet plutonium

dioksida (PuO2) dan bersama-sama dengan pelet UO2 akan dijadikan

sebagai bahan bakar MOX (Mixed OXide) untuk reaktor yang

menggunakannya.

Pengolahan ulang

Limbah yang telah dipisahkan di pabrik pengolahan ulang akan diolah

tersendiri. Agar bisa disimpan untuk jangka panjang, limbah perlu

distabilkan terlebih dahulu dalam bentuk atau struktur yang tidak

akan bereaksi maupun berkurang kekuatannya. Ada beberapa cara

untuk melakukannya, antara lain dengan melakukan vitrifikasi yaitu

dengan mengubahnya material limbah menjadi gelas Pyrex dan

disimpan di dalam tabung baja tahan karat. Gelas yang terbentuk

sangat tahan terhadap air. Cara yang lain adalah dengan

menggunakan metode Synroc atau Syntethic Rock. Pada metode ini,

limbah nuklir dicampur dengan tiga buah mineral yaitu hollandite

(BaAl2Ti6O16), zirconolite (CaZrTi2O7) dan perovskite (CaTiO3).

Selanjutnya dengan memberikan tekanan pada suhu yang tinggi,

campuran tersebut akan membentuk struktur yang padat dan keras

seperti batu cadas.

Pengolahan limbah

Kontainer limbah maupun synroc selanjutnya akan diletakkan di

tempat penyimpanan lestari (final waste repository). Lokasi ini dipilih

di kawasan yang stabil secara geologis dan berada di bawah tanah,

biasanya pada kedalaman lebih dari 500 m di bawah permukaan.

Tujuan utamanya adalah untuk mengisolasi limbah nuklir (yang

sudah diolah tentu saja) dari jangkauan khalayak ramai.

Penyimpanan lestari

Back

• Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan :

1. Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal). Gas rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat dinyalakan dan hanya sedikit menghasilkan gas.

2. Tidak mencemari udara dan tidak menghasilkan gas-gas berbahaya seperti Karbon Monoksida, Sulfur Dioksida, Aerosol, Mercury, Nitrogen Oksida, partikulate atau asapfotokimia.

3. Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal).

4. Biaya bahan bakar rendah karena hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan dan ketersedian bahan bakar yang melimpah.

Kekurangan :

5. Risiko kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan Chernobyl (yang tidak mempunyai containment building).

6. Limbah nuklir radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat bertahan hingga ribuan tahun.

Back