Strukturisasi materi reactor nuklir

64
Strukturisasi Materi Reactor Nuklir No Slide Step(langkah) penjelasan 1 2 Slede :I. pada slide ini kita akan menjelaskan tentang apa itu reator nuklir Slide:2 pada slide ini kami akan menjelaskan tentang reaksi nuklir l.Reaktor 2.Nuklir 3.Defenisi reactor nuklir 1. reaksi nuklir 2. fisi nuklir 3. fusi nuklir 1.di sini kita menjelaskan tentang apa arti rector itu ? reactor adalah suatu (seorang) yg mengadakan reaksi; sarana atau alat pembangkit tenaga 2 nuklir adalah berhubungan dengan atau menggunakan inti atau energi (tenaga) atom 3. Reaktor nuklr adalah suatu tempat atau perangkat yang digunakan untuk membuat, mengatur, dan menjaga kesinambungan reaksi nuklir berantai pada laju yang tetap. Berbeda dengan bom nuklir , yang reaksi berantainya terjadi pada orde pecahan detik dan tidak terkontrol. 1. Dalam fisika nuklir , sebuah reaksi nuklir adalah sebuah proses di mana dua nuklei atau partikel nuklir bertubrukan, untuk memproduksi hasil yang berbeda dari produk awal. Pada prinsipnya sebuah reaksi dapat melibatkan lebih dari dua partikel yang

Transcript of Strukturisasi materi reactor nuklir

Page 1: Strukturisasi materi reactor nuklir

Strukturisasi Materi Reactor NuklirNo

Slide Step(langkah) penjelasan

1

2

Slede :I. pada slide ini kita akan menjelaskan tentang apa itu reator nuklir

Slide:2 pada slide ini kami akan menjelaskan tentang reaksi nuklir

l.Reaktor2.Nuklir3.Defenisi reactor nuklir

1. reaksi nuklir2. fisi nuklir3. fusi nuklir

1.di sini kita menjelaskan tentang apa arti rector itu ? reactor adalah suatu (seorang) yg mengadakan reaksi; sarana atau alat pembangkit tenaga2 nuklir adalah berhubungan dengan atau menggunakan inti atau energi (tenaga) atom3. Reaktor nuklr adalah suatu tempat atau perangkat yang digunakan untuk membuat, mengatur, dan menjaga kesinambungan reaksi nuklir berantai pada laju yang tetap. Berbeda dengan bom nuklir, yang reaksi berantainya terjadi pada orde pecahan detik dan tidak terkontrol.

1. Dalam fisika nuklir, sebuah reaksi nuklir adalah sebuah proses di mana dua nuklei atau partikel nuklir bertubrukan, untuk memproduksi hasil yang berbeda dari produk awal. Pada prinsipnya sebuah reaksi dapat melibatkan lebih dari dua partikel yang bertubrukan, tetapi kejadian tersebut sangat jarang. Bila partikel-partikel tersebut bertabrakan dan berpisah tanpa berubah (kecuali mungkin dalam level energi), proses ini disebut tabrakan dan bukan sebuah reaksi.

2. Reaksi fusi nuklir adalah reaksi peleburan dua atau lebih inti atom menjadi atom baru dan menghasilkan energi, juga dikenal sebagai reaksi yang bersih

3. Reaksi fisi nuklir adalah reaksi pembelahan inti atom akibat tubrukan inti atom lainnya,dan menghasilkan energi dan atom baru yang bermassa

Page 2: Strukturisasi materi reactor nuklir

3. Silde 3 ini kami akan membahas tentang aplikasi reactor nuklir

Daya nuklir :o Panas untuk

pembangkit listriko Adapun gambar

pemangkit lisrik

lebih kecil,serta radiasi elektromagnetik.

Daya nuklir adalah penggunaan terkendali reaksi nuklir guna menghasilkan energi panas, yang digunakan untuk pembangkit listrik. Penggunaan daya nuklir guna kepentingan manusia saat ini masih terbatas pada reaksi fisi nuklir dan peluruhan radioaktif.

Para peneliti sedang melakukan percobaan fusi nuklir untuk menghasilkan energi. Energi panas dari fusi nuklir jauh lebih banyak dari fisi nuklir, tapi sampai saat ini belum dapat ditemukan wadah atau tempat sebagai reaktornya. Semua jenis batu kawah gunung meleleh jika dipakai fusi, jadi sampai saat ini fusi nuklir belum dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik.

Awal

pengembangan

Pembangkit Listrik Nuklir Calder Hall di Britania Raya merupakan pembangkit listrik nuklir pertama di dunia yang memproduksi energi nuklir dalam skala komersial.

Pada tanggal 27 Juni 1954, Pembangkit Listrik Nuklir Obninsk di Uni Soviet menjadi pembangkit listrik nuklir

Page 3: Strukturisasi materi reactor nuklir

pertama di dunia yang memproduksi listrik sebesar 5 kiloWatt

Pada tahun 1954, Lewis Strauss, Direktur dari Komisi Energi Atom Amerika Serikat mengatakan bahwa produksi listrik pada masa depan "bisa sangat murah". Strauss merujuk pada fusi hidrogen—yang pada waktu itu secara rahasia dikembangkan menjadi bagian dari Proyek Sherwood—tapi perkataan dari Strauss diterjemahkan sebagai suatu janji bahwa fisi nuklir akan menjadi sumber energi yang sangat murah.

Pembangkit listrik adalah bagian dari alat industri yang dipakai untuk memproduksi dan membangkitkan tenaga listrik dari berbagai sumber tenaga, seperti PLTU, PLTN, PLTA, dan lain-lain.

Bagian utama dari pembangkit listrik ini adalah generator, yakni mesin berputar yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip medan magnet dan penghantar listrik. Mesin generator ini diaktifkan dengan menggunakan berbagai sumber energi yang sangat bemanfaat dalam suatu pembangkit listrik.

Gamar pemangkit listrik

Page 4: Strukturisasi materi reactor nuklir

4 Slide 4 ini kami akan membahas tentang sejara reactor nuklir

1. Sejara nuklir

Pembangkit Listrik Tenaga Uap Susquehanna, sebuah pembangkit listrik bertenaga reaktor air didih nuklir.

Gamar 2

Rotor turbin uap modern, digunakan di dalam pembangkit listrik.

Meskipun umat manusia telah menguasai daya nuklir baru-baru ini, reaktor nuklir yang pertama muncul dikendalikan oleh alam. Lima belas reaktor fisi nuklir alami telah ditemukan di tambang Oklo, Gabon, West Africa.

Page 5: Strukturisasi materi reactor nuklir

Pertama ditemukan pada tahun 1972 oleh ahli fisika Perancis Francis Perrin. Reaktor alami ini dikenal dengan sebutan Reaktor Fossil Oklo. Reaktor-reaktor ini diperkirakan aktif selama 150 juta tahun, dengan daya keluaran rata-rata 100 kW. Bintang-bintang juga mengandalkan fusi nuklir guna membangkitkan panas, cahaya dan radiasi lainnya. Konsep reaktor nuklir alami diajukan pertama kali oleh Paul Kuroda pada tahun 1956 saat di Universitas Arkansas.

Enrico Fermi dan Leó Szilárd, pertama kali membangun reaktor nuklir Chicago Pile-1 saat mereka di Universitas Chicago pada 2 Desember, 1942.

Reaktor nuklir generasi pertama digunakan untuk menghasilkan plutonium sebagai bahan senjata nuklir. Selain itu, reaktor nuklir juga digunakan oleh angkatan laut Amerika (lihat Reaktor Angkatan Laut Amerika Serikat) untuk menggerakkan kapal selam dan kapal pengangkut pesawat udara. Pada pertengahan 1950-an, baik Uni Sovyet maupun negara-negara barat meningkatkan penelitian nuklirnya termasuk penggunaan atom di luar militer. Tetapi, sebagaimana program militer, penelitian atom di bidang non-militer juga dilakukan dengan rahasia.

Pada 20 Desember 1951, listrik dari generator yang digerakkan oleh tenaga nuklir pertama kali dihasilkan oleh Experimental Breeder Reactor-I (EBR-1) yang berlokasi di Arco, Idaho. Pada 26 Juni 1954, pukul 5:30 pagi, PLTN pertama dunia utnuk pertama kalinya mulai beroperasi di Obninsk, Kaluga Oblast, USSR. PLTN ini menghasilkan 5 megawatt, cukup untuk melayani daya

Page 6: Strukturisasi materi reactor nuklir

2. Gamar

Komponen dasar dari

2,000 rumah..

PLTN skala komersial pertama dunia adalah Calder Hall, yang mulai beroperasi pada 17 Oktober 1956. Reaktor generasi pertama lainnya adalah Shippingport Reactor yang berada di Pennsylvania (1957).

Sebelum kecelakaan Three Mile Island pada 1979, sebenarnya permintaan akan PLTN baru di Amerika Serikat sudah menurun karena alasan ekonomi. Dari tahun 1978 sampai dengan 2004, tidak ada permintaan PLTN baru di Amerikat Serikat, meskipun hal itu mungkin akan berubah pada tahun 2010 ( lihat Masa depan industri nuklir).

Tidak seperti halnya kecelakaan Three Mile Island, kecelakaan Chernobyl pada tahun 1986 tidak berpengaruh pada peningkatan standar reaktor nuklir negara barat. Hal ini dikarenakan memang reaktor Chernobyl dikenal mempunyai desain yang tidak aman , menggunakan reaktor jenis RBMK, tanpa kubah pengaman (containment building) dan dioperasikan dengan tidak aman, dan pihak barat memetik pelajaran dari hal ini

Pada tahun 1992 topan Andrew menghamtam Turkey Point Nuclear Generating Station. Lebih dari US$90 juta kerugian yang diderita, sebagian besar menimpa tangki penampungan air dan cerobong asap pembangkit listrik berbahan bakar fossil (minyak/batubara) yang ada dilokasi, tapi containment building tidak mengalami kerusakan.

Page 7: Strukturisasi materi reactor nuklir

5

6

7

Slide 5 ini kami akan membahas tentang Komponen dasar reaktor nuklir

Slide 6 kami akan memahas tentang Teknologi nuklir

Slide ini kami akan memahas tentang penggunaan fusi nuklir

reaktor nuklir adalah sebagai berikut:

Teknologi nuklir

Penggunaan :

Gambar dari paten "reaktor neutron" Fermi-Szilárd.

1. Bahan bakar nuklir, berbentuk batang logam berisi bahan radioaktif yang berbentuk pelat

2. Moderator, berfungsi menyerap energi neutron

3. Reflektor, berfungsi memantulkan kembali neutron

4. Pendingin, berupa bahan gas atau logam cair untuk mengurangi energi panas dalam reaktor

5. Batang kendali, berfungsi menyerap neutron untuk mengatur reaksi fisi

6. Perisai, merupakan pelindung dari proses reaksi fisi yang berbahaya

Teknologi nuklir adalah teknologi yang melibatkan reaksi dari inti atom (inti=nuclei). Teknologi nuklir dapat ditemukan pada bebagai aplikasi, dari yang sederhana seperti detektor asap hingga sesuatu yang besar seperti reaktor nuklir.

Penggunaan energi nuklir, kapasitas

Page 8: Strukturisasi materi reactor nuklir

Sejarah fusi nuklir

dan daya

terpasang, 1980 sampai 2007 (EIA).Status energi nuklir secara global(klik gambar untuk melihat keterangan)Lihat pula: Pembangkit nuklir berdasarkan negara dan Daftar reaktor nuklir. tahun Sampai 2005, pembangkit listrik nuklir menyediakan 6.3% dari jumlah energi dunia, dan 15% dari listrik terpasang dunia. Negara-negara seperti Amerika Serikat, Perancis, dan Jepang menyumbang 56.5% dari seluruh energi nuklir dunia. Tahun 2007, IAEA melaporkan ada 439 reaktor nuklir yang dioperasikan[ di 31 negara di dunia. Pada bulan Desember 2009, jumlahnya turun menjadi 436 reaktor. Sejak energi nuklir komersial mulai digunakan tahun 1950an, tahun 2008 adalah tahun pertama dimana tidak ada satu pun reaktor nuklir yang dibangun, meskipun tahun berikutnya ada 2 reaktor baru lagi yang dibangun

Penggunaan energi nuklir belakangan ini sedikit menurun sejak tahun 2007, turun 1.8% pada tahun 2009 menjadi 2558 TWh dengan menyumbang 13–14% kebutuhan listrik dunia. Salah satu faktor penyebabnya adalah karena penutupan reaktor besar di Jepang di Pembangkit listrik nuklir Kashiwazaki-Kariwa karena adanya Gempa Chūetsu 2007.

Amerika Serikat memproduksi paling banyak energi nuklir, dengan 19% dari konsumsi listrik mereka diambil dari nuklir. Sedangkan Perancis adalah negara pengguna nuklir dengan persentase terbesar- negara ini

Page 9: Strukturisasi materi reactor nuklir

mengandalkan 80% kebutuhan listriknya pada tahun 2006 dari nuklir. Di Uni Eropa secara keseluruhan, energi nuklir menyediakan 30% kebutuhan listrik di kawasan itu. Peraturan energi nuklir di setiap negara Uni Eropa berbeda-beda. Contohnya, ada beberapa negara Uni Eropa seperti Austria, Estonia, Irlandia dan Italia, tidak mempunyai reaktor nuklir aktif. Di sisi lain, Perancis memiliki pembangkit nuklir dalam jumlah besar, ada 16 pembangkit nuklir multi-unit yang sekarang digunakan.

Page 10: Strukturisasi materi reactor nuklir

Asal mula

Penggunaan energi nuklir sebagai membangkitkan listrik dimulai pada awal abad ke-20, ketika elemen-elemen radioaktif seperti radium, dapat menghasilkan energi yang sangat besar, sesuai dengan prinsip E=mc². Penggunaan energi nuklir saat itu masih sulit untuk dilakukan karena elemen radiokatifnya mempunyai paruh waktu yang pendek. Situasi ini mulai agak berubah pada tahun 1930-an dengan adanya penemuan fisi nuklir. Tahun 1932, James Chadwick menemukan neutron, yang kemudian dengan cepat menjadi alat yang potensial untuk eksperimen nuklir karena tidak adanya muatan listrik. Eksperimen dengan neutron membuat Frédéric dan Irène Joliot-Curie menemukan radioaktivitas induksi tahun 1934, yang bisa membuat elemen "seperti radium" yang harganya lebih murah daripada radium asli. Selanjutnya pada tahun 1930-an Enrico Fermi berfokus untuk menyempurnakan keefektifan dari radioaktivitas induksi ini. Percobaan yang terus ia lakukan membuatnya menemukan satu elemen baru yang dinamakan hesperium. Konstruksi dari inti Reaktor B di Situs Hanford selama Proyek Manhattan. Pada tahun 1938, seorang ahli kimia asal Jerman Otto Hahn and Fritz Strassmann, bersama dengan fisikawan asal Austria Lise Meitner dan keponakan Meitner, Otto Robert Frisch,

Page 11: Strukturisasi materi reactor nuklir

Awal pengembangan

melakukan eksperimen dengan hasil dari uranium-dengan-neutron, untuk meneliti lebih lanjut klaim Fermi. Mereka menemukan bahwa neutron tersebut dapat membelah nukleus atom uranium menjadi 2 bagian sama persis, kebalikan dari Fermi. Hasilnya adalah seseatu yang sangat mengejutkan: semua bentuk peluruhan nuklir hanya berakibat kecil bagi massa dari nuklues, dimana proses ini kemudian dinamakan sebagai fisi. Para peneliti selanjutnya, termasuk Leó Szilárd, kemudian ia mengetahui, jika reaksi fisi melepaskan neutron tambahan, sebuah reaksi rantai nuklir yang stabil bisa dihasilkan. Setelah hasil percobaan ini diumumkan oleh Frédéric Joliot-Curie tahun 1939, para peneliti dari banyak negara (termasuk Amerika Serikat, Britania Raya, Perancis, Jerman, dan Uni Soviet) memberikan petisi pada pemerintah mereka masing-masing untuk mendukung penelitian nuklir fisi, tepat saat jatuhnya Perang Dunia II. Di Amerika Serikat sendiri, mereka mulai membuat reaktor buatan manusia pertama, yang kemudian dikenal sebagai Chicago Pile-1, tanggal 2 Desember 1942. Proyek ini kemudian menjadi bagian dari Proyek Manhattan, yang membuat uranium yang diperkaya dan membangun reaktor besar untuk membuat plutonium yang akan digunakan sebagai senjata nuklir

Page 12: Strukturisasi materi reactor nuklir

pertama di dunia, yang kemudian dipakai untuk mengebom kota Hiroshima dan Nagasaki. Lampu pertama di dunia dari listrik yang berasal dari Pembangkit listrik nuklir EBR-1, sekarang dikenal sebagai Laboratorium Nasional Idaho. Pasca Perang Dunia II, kemungkinan digunakannya energi atom untuk penggunaan sehari-hari, tidak untuk perang, diusahakan secara meluas sehingga digunakan sebagai alasan agar semua penelitian nuklir tidak mesti diawasi oleh sebuah lembaga militer. Meski begitu, para peneliti tetap setuju kalau seorang sipil yang belajar nuklir membutuhkan sedikitnya satu dekade untuk dapat menguasai nuklir. Fakta lainnya adalah reaktor nuklir juga dapat digunakan untuk memproduksi senjata nuklir (plutonium) yang membuat pemerintahan di berbagai negara (termasuk Amerika Serikat, Britania Raya, Kanada, dan Uni Soviet) mencoba menerapkan aturan agar semua percobaan nuklir berada di bawah kontrol dan klasifikasi pemerintah. Di Amerika Serikat, penelitian reaktor berada di bawah Komisi Energi Atom Amerika Serikat, yang berlokasi di Oak Ridge, Tennessee, Situs Hanford, dan Laboratorium Nasional Argonne. Pekerjaan mengenai nuklir terus berlanjut di Amerika Serikat, Kanada, Inggris, dan Uni Soviet di akhir 1940-an dan awal 1950-an. Listrik pertama yang dihasilkan oleh reaktor nuklir untuk pertama kali terjadi pada tanggal 20 Desember 1950 di stasiun percobaan EBR-I dekat Arco, Idaho, dan berhasil memproduksi listrik sekitar 100 kW. Nuklir juga digunakan pada kapal selam Amerika Serikat, seperti pada kapal selam USS Nautilus milik AS yang

Page 13: Strukturisasi materi reactor nuklir

Perkemangan selanjutnya di jelaskan bahwa :

diluncurkan tahun 1955. Tahun 1953, Presiden Amerika Dwight Eisenhower memberikan pidatonya yang berjudul "Atom untuk Perdamaian" di Perserikatan Bangsa-Bangsa, ia menginginkan agar pengembangan energi nuklir untuk tujuan "damai" dapat terealisasi dengan cepat. Pembangkit listrik atom Shippingport di Shippingport, Pennsylvania adalah reaktor komersial pertama di AS yang dibuka tahun 1957.

Pembangkit Listrik Nuklir Calder Hall di Britania Raya merupakan pembangkit listrik nuklir pertama di dunia yang memproduksi energi nuklir dalam skala komersial. Pada tanggal 27 Juni 1954, Pembangkit Listrik Nuklir Obninsk di Uni Soviet menjadi pembangkit listrik nuklir pertama di dunia yang memproduksi listrik sebesar 5 kiloWatt. Pada tahun 1954, Lewis Strauss, Direktur dari Komisi Energi Atom Amerika Serikat mengatakan bahwa produksi listrik pada masa depan "bisa sangat murah". Strauss merujuk pada fusi hidrogen yang pada waktu itu secara rahasia dikembangkan menjadi bagian dari Proyek Sherwood—tapi perkataan dari Strauss diterjemahkan sebagai suatu janji bahwa fisi nuklir akan menjadi sumber energi yang sangat murah. Di acara Konferensi Pertama Jenewa Perserikatan Bangsa-Bangsa pada tahun 1955, para insiyur dan peneliti bertemu untuk menyelidiki lebih lanjut teknologi nuklir ini. Tahun 1957 EURATOM diluncurkan di Komunitas Ekonomi Eropa (nantinya dikenal sebagai Uni Eropa). Pada tahun yang sama, Badan Energi Atom Internasional (IAEA) didirikan. Pembangkit listrik tenaga nuklir

Page 14: Strukturisasi materi reactor nuklir

komersial pertama di dunia, Calder Hall di Sellafield, Inggris, dibuka pada tahun 1956 dan menghasilkan listrik 50 MW (nantinya 200 MW). Sedangkan generator nuklir komersial pertama di dunia yang dioperasikan adalah Reaktor Shippingport, Pennsylvania, Amerika Serikat, dibuka Desember 1957 Organisasi pertama di dunia yang mengembangkan energi nuklir adalah Angkatan Laut Amerika Serikat. Mereka menggunakan nuklir untuk menggerakkan kapal selam dan kapal induk. Kapal selam pertama bertenaga nuklir, USS   Nautilus   (SSN-571) , diluncurkan pertama kali bulan Desember 1954.. Beberapa kecelakaan nuklir telah dialami oleh beberapa kapal selam ini. Kapal selam Soviet K-19 mengalami kecelakaan reaktor tahun 1961 dan menyebabkan 8 kematian dan 30 orang lainnya terkena papara radiasi tinggi. Kapal selam Soviet K-27 juga mengalami kecelakaan reaktor tahun 1968 dan menyebabkan 9 kematian dan 83 lainnya terluka U.S. Army juga memulai program nuklir sejak tahun 1954. Pembangkit nuklir nuklir SM-1 di Fort Belvoir, Virginia, adalah reaktor pertama di AS yang menyuplai listrik di Amerika mulai bulan April 1957, sebelum Shippingport. SL-1 adalah percobaan reaktor nuklir Angkatan Darat AS di Laboratorium Nasional Idaho di Utara Idaho. Pembangkit nuklir ini akhirnya meledak dan mengalami kecelakaan nuklir bulan Januari 1961, yang membunuh 3 operatornya.

Sejarah dari penggunaan energi nuklir (atas) dan jumlah pembangkit nuklir yang aktif (bawah). Pemasangan energi nuklir untuk elektrifikasi tumbuh sangat cepat, dari

Page 15: Strukturisasi materi reactor nuklir

sebelumnya kurang dari 1 gigawatt (GW) pada tahun 1960 menjadi 100 GW di akhir 1970-an, dan 300 GW di akhir 1980-an. Sejak akhir 1980-an pertumbuhannya mulai melambat sampai akhirnya mencapai 366 GW tahun 2005. Lebih dari dua pertiga pembangkit nuklir yang direncanakan akan dibangun, akhirnya dibatalkan setelah awal tahun 1970. Total ada 63 pembangkit yang dibatalkan di AS antara tahun 1975 dan 1980. Selama tahun 1970-an dan 1980-an, biaya ekonomi naik (ditandai dengan banyaknya pembangunan baru) dan harga minyak mentah yang turun drastis membuat pembangkit nuklir tidak lagi menarik. Pertumbuhan energi listrik yang melambat dan adanya liberalisasi listrik juga menyebabkan kurangnya minat untuk membangun pembangkit baru. Krisis minyak 1973 menyebabkan efek yang sangat drastis di beberapa negara, seperti Perancis dan Jepang, karena mereka mengandalkan minyak bumi sangat besar sebagai sumber bahan bakar pembangkit mereka (Perancis 39% dari total kebutuhan dan Jepang 73% dari total kebutuhan) sehingga mereka berinvestasi besar-besaran di nuklir. Saat ini, Perancis mengandalkan 80% kebutuhan listriknya dari nuklir dan Jepang mengandalkan 30% kebutuhan listriknya dari nuklir. Beberapa oposisi lokal yang menolak energi nuklir mulai merebak di awal 1960-an, dan di akhir 1960-an beberapa anggota komunitas peneliti mulai memberikan perhatian mereka. Perhatian mereka mengarah ke kecelakaan nuklir, proliferasi nuklir, mahalnya pembangunan pembangkit nuklir, terorisme nuklir, dan limbah radioaktif Awal tahun 1970-an, ada protes besar tentang pembangkit nuklir

Page 16: Strukturisasi materi reactor nuklir

yang akan dibangun di Wyhl, Jerman. Akhirnya proyek ini dibatalkan tahun 1975, dan aksi protes anti-nuklir di Wyhl ini menginspirasi banyak pihak oposisi lainnya di Eropa dan Amerika Utara. Di pertengahan 1970-an, aktivitas anti nuklir menjadi daya tarik bagi para politisi lokal untuk mendapatkan simpati luas dai masyarakat, sehingga energi nuklir menjadi isu protes utama di kalangan publik. Di beberapa negara, debat energi nuklir ini "telah mencapai puncak intensitas dari semua kontroversi sepanjang sejarah teknologi." Di Perancis, antara tahun 1975 dan 1977, ada 175.000 orang dalam 10 kali demontrasi menolak adanya energi nuklir. Di Jerman Barata, antara Februari 1975 dan April 1979, ada 280.000 orang dalam 7 demonstrasi berorasi di 7 lokasi nuklir. Beberapa lokasi itu juga dicoba untuk diduduki oleh mereka. Setelah adanya musibah Three Mile Island tahun 1979, 120.000 orang melakukan demonstrasi menolak energi nuklir di Bonn. Bulan Mei 1979, ada sekitar 70.000 orang, termasuk Gubernur California Jerry Brown, melakukan pawai menolak nuklir di Washington, D.C. Grup anti nuklir lainnya kemudian tumbuh di setiap negara yang memiliki energi nuklir. Di beberapa negara, para pemrotes ini juga memasang iklan-iklan mengenai isu nuklir dan energi. Tumbuhnya kesadaran mengenai keselamatan dan kesehatan, ditambah musibah nuklir di Three Mile Island tahun 1979 dan Bencana Chernobyl tahun 1986, memainkan peran penting dalam penyetopan pembangunan pembangkit listrik nuklir baru di banyak negara. Tidak seperti insiden Three Mile Island, bencana di Chernobyl yang lebih besar pada tahun 1986 tidak membawa banyak pengaruh bagi perubahan

Page 17: Strukturisasi materi reactor nuklir

regulasi di negara-negara barat. Hal ini terjadi karena insiden di Chernobyl menggunakan reaktor yang memang hanya didesain di Uni Soviet, yang pada dasarnya memiliki banyak masalah. Sampai sekarang, masih banyak reaktor zaman Uni Soviet yang masih dipakai, hanya saja dengan banyak perubahan, misalnya dengan menggunakan uranium yang diperkaya lebih rendah, dan kontrol yang lebih ketat untuk menghindari adanya kecelakaan lain. Sebuah organisasi internasional, Asosiasi Dunia untuk Operator Nuklir, didirikan tahun 1989 untuk meningkatkan keselamatan dan pengembangan profesional bagi fasilitas nuklir.Sejarah dari penggunaan energi nuklir (atas) dan jumlah pembangkit nuklir yang aktif (bawah). Pemasangan energi nuklir untuk elektrifikasi tumbuh sangat cepat, dari sebelumnya kurang dari 1 gigawatt (GW) pada tahun 1960 menjadi 100 GW di akhir 1970-an, dan 300 GW di akhir 1980-an. Sejak akhir 1980-an pertumbuhannya mulai melambat sampai akhirnya mencapai 366 GW tahun 2005. Lebih dari dua pertiga pembangkit nuklir yang direncanakan akan dibangun, akhirnya dibatalkan setelah awal tahun 1970. Total ada 63 pembangkit yang dibatalkan di AS antara tahun 1975 dan 1980. Selama tahun 1970-an dan 1980-an, biaya ekonomi naik (ditandai dengan banyaknya pembangunan baru) dan harga minyak mentah yang turun drastis membuat pembangkit nuklir tidak lagi menarik. Pertumbuhan energi listrik yang melambat dan adanya liberalisasi listrik juga menyebabkan kurangnya minat untuk membangun pembangkit baru. Krisis minyak 1973 menyebabkan efek

Page 18: Strukturisasi materi reactor nuklir

8

9

Slide ini kami akan memahas

tentang Pembangkit listrik tenaga nuklir

Slide ini kami akan memahas

tentang Teknologi reaktor nuklir

Pembangkit listrik tenaga nuklir

Teknologi reaktor nuklir

yang sangat drastis di beberapa negara, seperti Perancis dan Jepang, karena mereka mengandalkan minyak bumi sangat besar sebagai sumber bahan bakar pembangkit mereka (Perancis 39% dari total kebutuhan dan Jepang 73% dari total kebutuhan) sehingga mereka berinvestasi besar-besaran di nuklir. Saat ini, Perancis mengandalkan 80% kebutuhan listriknya dari nuklir dan Jepang mengandalkan 30% kebutuhan listriknya dari nuklir. Beberapa oposisi lokal yang menolak energi nuklir mulai merebak di awal 1960-an, dan di akhir 1960-an beberapa anggota komunitas peneliti mulai memberikan perhatian mereka. Perhatian mereka mengarah ke kecelakaan nuklir, proliferasi nuklir, mahalnya pembangunan pembangkit nuklir, terorisme nuklir, dan limbah radioaktif.[41] Awal tahun 1970-an, ada protes besar tentang pembangkit nuklir yang akan dibangun di Wyhl, Jerman. Akhirnya proyek ini dibatalkan tahun 1975, dan aksi protes anti-nuklir di Wyhl ini menginspirasi banyak pihak oposisi lainnya di Eropa dan Amerika Utara. Di pertengahan 1970-an, aktivitas anti nuklir menjadi daya tarik bagi para politisi lokal untuk mendapatkan simpati luas dai masyarakat, sehingga energi nuklir menjadi isu protes utama di kalangan publik. Di beberapa negara, debat energi nuklir ini "telah mencapai puncak intensitas dari semua kontroversi sepanjang sejarah teknologi." Di Perancis, antara tahun 1975 dan 1977, ada 175.000 orang dalam 10 kali demontrasi menolak adanya energi nuklir Di Jerman Barata, antara Februari 1975 dan April 1979, ada 280.000 orang dalam 7 demonstrasi berorasi di 7 lokasi nuklir. Beberapa lokasi itu juga dicoba untuk diduduki oleh mereka. Setelah adanya

Page 19: Strukturisasi materi reactor nuklir

Sistem pendingin

musibah Three Mile Island tahun 1979, 120.000 orang melakukan demonstrasi menolak energi nuklir di Bonn. Bulan Mei 1979, ada sekitar 70.000 orang, termasuk Gubernur California Jerry Brown, melakukan pawai menolak nuklir di Washington, D.C. Grup anti nuklir lainnya kemudian tumbuh di setiap negara yang memiliki energi nuklir. Di beberapa negara, para pemrotes ini juga memasang iklan-iklan mengenai isu nuklir dan energi. Tumbuhnya kesadaran mengenai keselamatan dan kesehatan, ditambah musibah nuklir di Three Mile Island tahun 1979 dan Bencana Chernobyl tahun 1986, memainkan peran penting dalam penyetopan pembangunan pembangkit listrik nuklir baru di banyak negara. Tidak seperti insiden Three Mile Island, bencana di Chernobyl yang lebih besar pada tahun 1986 tidak membawa banyak pengaruh bagi perubahan regulasi di negara-negara barat. Hal ini terjadi karena insiden di Chernobyl menggunakan reaktor yang memang hanya didesain di Uni Soviet, yang pada dasarnya memiliki banyak masalah. Sampai sekarang, masih banyak reaktor zaman Uni Soviet yang masih dipakai, hanya saja dengan banyak perubahan, misalnya dengan menggunakan uranium yang diperkaya lebih rendah, dan kontrol yang lebih ketat untuk menghindari adanya kecelakaan lain. Sebuah organisasi internasional, Asosiasi Dunia untuk Operator Nuklir, didirikan tahun 1989 untuk meningkatkan keselamatan dan pengembangan profesional bagi fasilitas nuklir.

Seperti pembangkit listrik thermal lain pada umumnya, pembangkit listrik tenaga nuklir juga menggunakan uap

Page 20: Strukturisasi materi reactor nuklir

Fleksibilitas dari pembangkit listrik tenaga nuklir

Siklus bahan bakar

yang dihasilkan reaksi fisi nuklir untuk menggerakkan turbin generator.

Pembangkit Listrik Diablo Canyon di County San Luis Obispo, California, AS Ketika sebuah nukleus atom uranium-235 atau plutonium-239 menyerap neutron dalam jumlah besar, maka hasilnya adalah fisi dari atom. Fisi menyebabkan atom terbelah menjadi 2 bagian atau lebih yang lebih kecil dengan energi kinetik dan juga melepaskan radiasi sinar gamma dan neutron bebas. Sebagian neutron lainnya diserap oleh atom lainnya dan membuat fisi lainnya, yang melepaskan lebih banyak neutron, dan seterusnya. Reaksi rantai nuklir ini dapat dikontrol dengan menggunakan racun neutron dan moderator neutron, sehingga neutron yang bisa menyebabkan fisi ini jumlahnya bisa diubah-ubah. Reaktor nuklir memiliki sistem manual dan otomotis yang dapat menghentikan reaksi fisi dengan segera jika terdeteksi adanya kondisi yang tidak aman. Tiga kapal bertenaga nuklir, (atas ke bawah) USS Bainbridge dan USS Long Beach dengan USS Enterprise adalah kapal induk pertama bertenaga nuklir yang mulai dipakai 1964. Ada banyak macam desain reaktor yang berbeda, menggunakan bahan bakar yang

Page 21: Strukturisasi materi reactor nuklir

Lokasi penambangan konvensional

berbeda, sistem pendinginan yang berbeda designs, serta sistem kontrol yang berbeda pula, semuanya diatur sesuai dengan kebutuhan spesifik. Reaktor-reaktor di kapal selam bertenaga nuklir misalnya, membutuhkan uranium yang diperkaya dengan tinggi sebagai bahan bakar. Pemilihan bahan bakar ini dapat meningkatkan kekuatan reaktor dan memperpanjang usia pemakaian, tapi biayanya lebih mahal dan kemungkinan adanya kebocoran nuklir juga lebih tinggi. Desain-desain terbaru untuk pembangkit nuklir, seperti contohnya Reaktor Generasi 4, sekarang terus menjadi subjek penelitian, dan mungkin akan betul-betul digunakan pada masa depan. Desain-desain ini terus diusahakan agar membuat reaksi fisi nuklir semakin bersih, aman, dan semakin kecil kemungkinan munculnya kebocoran nuklir, atau malah dikembangkan ke senjata nuklir. Keamanan pasif untuk reaktor nuklir (seperti ESBWR) sudah siap untuk dibuat Desain-desain reaktor ini juga dibuat agar semakin tahan terhadap kesalahan-kesalahan pengoperasian yang dilakukan manusia. Sekarang ini para ilmuwan berusaha untuk mengembangkan reaktor fusi, yang nantinya diharapkan dapat mengurangi atau malah menghilangkan bahaya dari reaktor fusi sekarang ini. Reaktor fusi ini mungkin akan beroperasi pada masa depan

Sistem pendingin akan mengeluarkan panas dari inti reaktor dan memindahkannya ke tempat lain, dimana panasnya ini dapat digunakan lagi untuk memproduksi listrik. Biasanya, cairan panas ini akan digunakan sebagai sumber panas untuk

Page 22: Strukturisasi materi reactor nuklir

Peranakan

pendidih, dan panas bertekanan dari pendidih dapat digunakan untuk memberi tenaga pada turbin uap untuk menggerakkan generator elektrik.

Sering disebutkan bahwa pembangkit nuklir tidak fleksibel, dibutuhkan sumber tenaga lain untuk memenuhi kebutuhan pada saat beban puncak. Saat ini, reaktor-reaktor modern sudah dapat mengatasi masalah tersebut. Pembangkit nuklir yang ada di Perancis dapat dioperasikan di beberapa mode. Unit A di Pembangkit listrik nuklir Biblis di Jerman didesain agar dapat meningkatkan atau mengurangi keluaran listriknya sebesar 15 % per menit, dengan besarannya berkisar antara 40-100% dari keluaran aslinya. Reaktor uap air (Boiling water reactors) dapat diubah-ubah sesuai tingkat kebutuhan, dengan cara memvariasikan aliran air.

Siklus dari bahan bakar nuklir dimulai ketika uranium ditambang, diperkayakan, dan ddiproduksi menjadi bahan bakar nuklir, yang mana kemudian dimasukkan dalam pembangkit listrik tenaga nuklir. Setelah selesai digunakan, sisanya akan dimasukkan dalam mesin proses ulang (reprocessing plant). Dalam pemrosesan kembali nuklir, 95% dari sisa bahan bakar yang dipakai dapat digunakan kembali sebagai bahan bakar baru. Sebuah reaktor nuklir hanya merupakan bagian dari siklus-hidup untuk energi nuklir. Proses awalnya sendiri dimulai dari penambangan. Penambangan uranium biasanya dilakukan secara terbuka. Di kasus lain, logam uranium

Page 23: Strukturisasi materi reactor nuklir

Fusi

ini akan diekstrak dan diubah menjadi logam stabil dengan bentuk kompak bernama yellowcake, kemudian setelah itu diantar menuju tempat pemrosesan. Di tempat pemrosesan, yellowcake diubah menjadi uranium heksafluorida, dan kemudian akan diperkaya dengan beberapa macam teknik. Uranium yang diperkaya ini (biasanya mengandung lebih dari 0.7% U-235) kemudian dijadikan bahan bakar sesuai dengan kebutuhan reaktor tersebut. Bahan bakar nuklir ini akan mengalami 3 siklus operasi di dalam reaktor (kira-kira butuh waktu 6 tahun), secara umum sampai 3% dari uraniumnya sudah difisi. Setelah itu, sisanya akan diletakkan ke kolam pembuangan nuklir. Setelah 5 tahun berada di kolam pembuangan nuklir, sisa nuklir tadi sudah bisa dikendalikan lagi dan bisa dipindahkan lagi ke tempat penyimpanan kering atau diproses ulang.

Uranium merupakan elemen kimia yang cukup banyak ditemukan di kerak bumi. Cadangan uranium kira-kira sama banyaknya dengan cadangan timah dan germanium, dan masih 40 kali lebih banyak daripada cadangan perak. Uranium merupakan komponen yang terdapat di kebanyakan bebatuan, tanah, dan air laut. Masalahnya adalah uranium ini begitu tersebar sehingga hanya penambangan uraniumlah yang bernilai ekonomis karena tersedia dalam konsentrasi yang besar. Sekarang ini harga pasaran uranium di dunia adalah sekitar 130 dolar AS per kilogram (Rp 1,12 juta, kurs Rp8600,00) dan cadangan yang ada setidaknya masih cukup untuk kebutuhan satu abad ke depan (sesuai dengan pemakaian saat ini) Tingginya persediaan nuklir ini menunjukkan

Page 24: Strukturisasi materi reactor nuklir

Limbah padat

Limbah radioaktif tingkat tinggi

bahwa sumber bahan bakar ini masih terjamin.

Harga yang mahal dari sebuah pembangkit listrik nuklir adalah membangun pembangkitnya. Pengaruh harga bahan bakarnya sendiri terhadap biaya produksi listriknya sebenarnya kecil, jadi jikalaupun terjadi kenaikan harga bahan bakar, pengaruhnya tidak besar. Contohnya, saat harga uranium menjadi 2 kali lipat dari harga semula, maka ongkos bahan bakar untuk reaktornya naik 26% dan biaya produksi listrik akan naik 7% saja. Sedangkan, bila harga gas naik 2 kali lipat dari harga semula, maka biaya produksi listrik dari gas akan naik 70%. Bahkan, saat harganya memang benar-benar tinggi, ekstraksi dari sumber lain seperti granit dan air laut dapat menjadi bernilai ekonomis Reaktor air ringan (light water reactor) yang sekarang ini digunakan masih relatif tidak efisien dalam penggunaan bahan bakar nuklir, reaktor ini hanya mem-fisikan isotop uranium-235 yang sangat jarang. Dalam proses ulang nuklir, sisa bahan bakar dari reaktor ini dapat membuat sisa ini menjadi dapat digunakan kembali. Sekarang ini, reaktor didesain agar semakin efisien dalam pemakaian bahan bakar.

Lawan dari reaktor air ringan (light water reactor), yang menggunakan uranium-235 (0.7% dari uranium asli), adalah sebuah reaktor peranakan cepat yang dapat menggunakan uranium-238 (99.3% dari uranium asli). Telah diestimasikan bahwa penggunaan uranium-238 dapat bernilai hingga kira-kira 5 milyar tahun. Teknologi peranakan telah digunakan di

Page 25: Strukturisasi materi reactor nuklir

beberapa reaktor, tapi karena biaya pengolahan kembali bahan bakar yang tinggi membutuhkan harga uranium lebih dari 200 dolar AS per kg untuk mencapai titik ekonomis. Sampai bulan Desember 2005, satu-satunya reaktor peranakan yang dibuat adalah BN-600 di Beloyarsk, Rusia. Reaktor ini dapat menghasilkan listrik sampai 600 MW dan Rusia berencana untuk membangun unit yang lain, BN-800, di tempat itu juga. Di Jepang, mereka berencana untuk mengaktifkan kembali reaktor Monju yang sebelumnya sudah dimatikan sejak tahun 1995. China dan India juga berencana untuk membangun reaktor jenis ini. Alternatif lainnya adalah uranium-233 yang dikembangbiakkan dari thorium sebagai bahan bakar fisi di siklus bahan bakar thorium. Cadangan Thorium sekitar 3,5 kali lebih banyak daripada cadangan uranium di kerak bumi. Persediaan yang banyak ini menjadikan sumber bahan bakar yang bisa digunakan untuk fisi meningkat sampai 450%. Tidak seperti peranakan U-238 menjadi plutonium, reaktor peranakan cepat tidak diperlukan disini. India tertarik untuk menggunakan teknologi ini, dikarenakan persediaan thorium mereka yang berlimpah tapi terabaikan, ditambag lagi negara itu hanya memiliki sedikit uranium.

Energi fusi mengutamakan penggunaan dari deuterium, atau tritium, dua-duanya isotop dari hidrogen, sebagai bahan bakar. Bisa juga menggunakan litium dan boron di desain-desain belakangan ini. Jika diasumsikan keluaran listrik energi fusi sama dengan keluaran listrik global sekarang ini (dan tidak bertambah), maka cadangan litium yang

Page 26: Strukturisasi materi reactor nuklir

sekarang ini cukup sampai 3000 tahun ke depan, cadangan litium dari air laut cukup sampai 60 juta tahun. Untuk proses fusi yang lebih rumit lagi menggunakan deuterium dari air laut yang cadangan mungkin cukup untuk 150 milyar tahun lagi. Meskipun proses fusi ini masih butuh untuk diteliti lebih lanjut, banyak para ahli percaya kalau fusi ini dapat menjadi sumber energi pada masa depan. Keuntungan dari fusi ini di antaranya tingkat radioaktivitas yang singkat pada limbahnya, emisi karbonnya yang rendah, dan keluaran tenaganya yang menjanjikan.

Sampah utama yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir adalah bahan bakar nuklir terpakai. Bahan ini terutama terdiri dari uranium tak terubah dan juga aktinida transuranik, seperti plutonium dan curium. Sekitar 3% dari sisa bahan tadi merupakan hasil dari reaksi fisi nuklir. Aktinidanya (uranium, plutonium, dan curium) berpengaruh pada radioaktivitas jangka panjang, sedangkan hasil reaksi fisi berpengaruh pada radioaktivitas jangka pendek.

Stasiun uap elektrik Susquehanna, sebuah reaktor air mendidih (boiling water reactor). Reaktor ini terletak di dalam gedung penahan berbentuk segi empat di depan menara pendingin. Sekitar 5% dari bahan bakar nuklir direaksikan di dalam reaktor nuklir sampai bahan bakar tersebut tidak dapat digunakan lagi. Sekarang ini, para peneliti sedang melakukan percobaan bagaimana untuk mendaur ulang bahan bakar ini sehingga bisa mengurangi banyaknya limbah, dan juga menggunakan aktinida yang tersisa sebagai bahan bakar lagi (pemrosesan

Page 27: Strukturisasi materi reactor nuklir

Limbah radioaktif tingkat rendah

Membandingkan limbah radioaktif dengan limbah industri

ulang ini telah dilakukan di beberapa negara).Sebuah reaktor nuklir berkapasitas 1000-MWe akan menghasilkan sekitar 27 ton bahan bakar nuklir terpakai setiap tahunnya. Tapi, volume padatnya sendiri hanya sekitar 3 meter kubik jika diproses ulang. Bahan bakar nuklir terpakai yang sekarang dihasilkan oleh semua pembangkit nuklir komersial di Amerika Serikat dapat menutupi sebuah lapangan sepakbola setinggi satu meter. Bahan bakar nuklir terpakai pada dasarnya bersifat sangat radioaktif dan harus ditangani secara matang. Tingkat radioaktif bahan-bahan ini akan berkurang secara bertahap seiring berjalannya waktu. Setelah 40 tahun, pancaran radioaktifnya 99.9% lebih rendah daripada saat bahan itu baru saja selesai digunakan. Tapi, sisa 0,1% radioaktif ini masih berbahaya. Setelah 10.000 tahun meluruh, barulah sisa bahan bakar nuklir ini tidak lagi berbahaya bagi kesehatan dan keamanan. Ketika pertama kali diekstrak, bahan bakar nuklir terpakai disimpan di baskom terlindung yang terisi air, biasanya terletak secara on-site. Air tersebut digunakan untuk mendinginkan hasil reaksi fisi tersebut, dan melindungi dari proses radioaktif yang terus berjalan. Setelah beberapa tahun (biasanya 5 tahun untuk reaktor di AS), sisa bahan nuklir tadi telah mengalami pendinginan dan tingkat radioaktivitasnya sudah rendah, maka dipindahkan lagi ke tempat penyimpanan kering, dimana bahan bakar tadi disimpan di ruangan berdinding baja dan bata. Sampai tahun 2007, Amerika Serikat sudah mengumpulkan lebih dari 50.000 metrik ton bahan bakar nuklir terpakai dari reaktor-reaktor nuklir mereka

Page 28: Strukturisasi materi reactor nuklir

Daur ulang/pemrosesan kembali

Tempat penyimpanan permanen sebenarnya sudah direncanakan di daerah Gunung Yucca, tapi sampai saat ini proyeknya dibatalkan dan masalah limbah radioaktif ini masih menjadi masalah yang tidak terselesaikan. Jumlah limbah tingkat tinggi yang banyak ini dapat dikurangi dengan proses ulang nuklir. Meski begitu, sifat radioaktifnya masih akan bertahan selama paling tidak 300 tahun (kalau aktinidanya dihilangkan) dan bisa memakan ribuan tahun kalau aktinidanya tidak dihilangkan. Masalah ini menjadi masalah dengan jangka waktu yang lama. Jika menggunakan Reaktor subcritical atau reaktor fusi, maka dapat mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk menyimpan limbahnya. Menurut cerita penayangan 60 Minutes pada tahun 2007, energi nuklir membuat Perancis menjadi negara yang udaranya paling bersih di antara semua negara industri lainnya, dan juga biaya listriknya paling murah di antara semua negara Eropa. Perancis memproses ulang limbah nuklir sehingga massanya berkurang dan bisa memproduksi energi lagi. Meski begitu, artikel itu juga mengatakan bahwa, "Hari ini kita menyimpan berkontainer-kontainer limbah karena para peneliti yang sekarang tidak tahu bagaimana cara mengurangi atau menghilangkan tingkat beracunnya. Tapi mungkin 100 tahun lagi para peneliti itu akan bisa... Limbah nuklir sampai saat ini menjadi problem serius sehingga sampai saat ini belum ada negara yang bisa menemukan jalan keluarnya. Jika Perancis tidak tahu cara menyelesaikan masalah ini, kata Mandil, maka "aku tidak bisa melihat bagaimana kita akan melanjutkan program nuklir ini.'" Tambah lagi, pemrosesan ulang nuklir

Page 29: Strukturisasi materi reactor nuklir

Ekonomi

Kecelakaan dan keamanan

ini juga dikritik oleh Union of Concerned Scientists.

Pembangkit listrik nuklir Ikata, sebuah reaktor air bertekanan (pressurized water reactor) yang didinginkan dari pertukaran cairan dari air laut. Industri nuklir juga menghasilkan limbah radioaktif tingkat rendah dalam jumlah yang besar. Biasanya limbah ini berbentuk barang biasa yang terkontaminasi, misalnya pada baju, alat-alat, resin water purifier, dan juga material-material yang digunakan untuk membangun gedung reaktor. Di Amerika Serikat, Komisi Pelaksana Nuklir telah berulangkali mencoba agar limbah nuklir tingkat rendah ini dapat diperlakukan seperti sampah biasa: ditimbun, didaur ulang kembali, dll. Kebanyakan limbah radioaktif tingkat rendah hanya mengeluarkan radioaktif dalam jumlah yang sangat kecil, limbah ini menjadi radioaktif biasanya dikarenakan dari penggunaan sebelumnya.

Di negara-negara dengan energi nuklir, limbah radioaktif hanya menyumbang kurang dari 1% dari seluruh jumlah limbah industri. Secara keseluruhan, energi nuklir juga menghasilkan material limbah lebih sedikit daripada menggunakan energi fosil. Pembangkit listrik dengan batu bara tercatat menghasilkan racun dalam jumlah besar dan material radioaktif dalam jumlah kecil (karena mengandung logam), juga material radioaktif dari batu baranya sendiri. Penelitian terbaru yang dilakukan oleh Laboratorium Nasional Oak Ridge menyatakan bahwa energi dari batu

Page 30: Strukturisasi materi reactor nuklir

10 Slide ini kami akan memahas

tentang Materi Radioaktif Warisan Reaktor Nuklir yang tidak akan Lekang Oleh waktu

Materi Radioaktif Warisan Reaktor Nuklir yang tidak akan Lekang Oleh waktu

bara sebenarnya menghasilkan radioaktif lebih banyak daripada nuklir. Dosis radiasi normal dari pembangkit batu bara juga 100 kali lebih besar daripada pembangkit nuklir. Meski begitu, debu batu bara mengandung radioaktif yang jauh lebih kecil daripada limbah nuklir. Tapi, debu batu bara ini dilepas begitu saja ke udara, sedangkan limbah nuklir akan dibangunkan sebuah tempat khusus sehingga melindungi lingkungan dari bahaya radioaktif.

Pemrosesan ulang dapat dapat mendaur ulang nuklir sampai 95% dari jumlah uranium dan plutonium di bahan bakar nuklir terpakai, dengan mencampurkannya di bahan bakar oksida campuran. Hal ini akan mengurangi lamanya sifat radioaktif dari limbah yang dihasilkan. Selain itu, akan mengurangi volume limbah sampai 90%. Pemrosesan ulang nuklir dari reaktor-reaktor nuklir ini sudah dilakukan di Inggris, Perancis, dan (dulunya) Rusia. Dalam waktu dekat ini, China dan kemungkinan India juga akan melakuaknnya. Seluruh potensi pemrosesan ulang nuklir ini sebenarnya juga belum bisa dicapai, karena membutuhkan reaktor peranakan yang belum dapat tersedia secara komersial. Saat ini, Perancis dianggap sebagai negara yang paling sukses melakukan pemrosesan ulang nuklir, tapi mereka pun baru dapat memroses 28% dari total bahan bakar nuklir yang dipakai tiap tahunnya. Pemrosesan ulang nuklir dilarang di Amerika Serikat. Pemerintah Obama melarang hal ini karena takut adanya kemungkinan munculnya proliferasi nuklir. Di Amerika Serikat, bahan bakar nuklir terpakai sekarang ini dianggap

Page 31: Strukturisasi materi reactor nuklir

sebagai limbah nuklir.

Grafik ini menggambarkan potensi kenaikan kadar emisi CO2 di Amerika Serikat jika semua pembangkit nuklir yang sekarang digantikan oleh batu bara atau gas alam. Catatan:grafik ini mengasumsikan jika semua 104 pembangkit nuklir yang ada dimatikan lisensinya. Ekonomi yang dihasilkan dari sebuah pembangkit listrik tenaga nuklir sampai saat ini masih merupakan seseatu yang kontroversial. Pembangkit listrik tenaga nuklir membutuhkan biaya yang tinggi untuk membangun reaktornya, tapi biaya bahan bakarnya rendah. Biaya ini juga mesti ditambah dengan biaya penutupan reaktor jika sudah tidak lagi digunakan serta biaya limbah radioaktif. Di sisi lain, adanya pemanasan global juga bisa memberikan manfaat ekonomi lebih bagi energi nuklir. Pada tahun-tahun belakangan ini, permintaaan listrik agak menurun serta keadaan keuangan juga semakin sulit, sehingga proyek-proyek besar seperti reaktor nuklir pasti akan terkena dampaknya. Di Eropa Timur, proyek nuklir mengalami masalah keuangan, seperti di Belene (Bulgaria) dan reaktor tambahan di Cernavoda (Romania) Selain itu, harga gas yang cukup murah menjadikan proyek nuklir ini menjadi hambatan bagi proyek nuklir. Setelah adanya kecelakaan nuklir di reaktor Fukushima I di Jepang tahun 2011, ongkos untuk mengoperasikan reaktor baru kelihatannya akan semakin mahal dikarenakan adanya penambahan biaya untuk manajemen dan desain dasar.

Tiga reaktor di Fukushima I mengalami

Page 32: Strukturisasi materi reactor nuklir

panas berlebih (overheated), sehingga menyebabkan kebocoran dan akhirnya meledak, yang akhirnya melepaskan banyak material radioaktif ke udara. Sebuah bahaya nuklir dideklarasikan setelah munculnya tsunami dan kegagalan dari bencana nuklir Fukushima di Jepang. Hal ini merupakan pertama kalinya bencana nuklir dideklarasikan di Jepang. Sebanyak 140.000 penduduk dievakuasi dari jarak 20 km dari pembangkit nuklir. Beberapa negara, seperti Britania Raya, Perancis, dan beberapa negara lain menginstruksikan warganya untuk keluar dari Tokyo agar tidak terkontaminasi nuklir. Kecelakaan ini menyebabkan pemerintah Jepang ingin mengevaluasi ulang program nuklirnya. Sampai bulan April 2011, air masih dialirkan ke reaktor yang rusak untuk mendinginkan bahan nuklir yang meleleh. John Price, mantan anggota Safety Policy Unit di Lembaga Nuklir Nasional Britania Raya, berkata bahwa masalah nuklir Fukushima di Jepang mungkin akan membutuhkan 100 tahun sampai pembangkit itu benar-benar aman

Pada saat atom dipecah, energi dalam jumlah besar dilepaskan. Secara sederhana seperti inilah tenaga nuklir dijelaskan. Kedengarannya sangat jinak, tetapi produksi nuklir menghasilkan materi radioaktif yang berbahaya. Materi ini memancarkan radiasi yang dapat sangat membahayakan manusia dan lingkungan, bukan hanya sekarang tetapi sampai ratusan ribu tahun mendatang. Paparan terhadap bahan radioaktif telah dikaitkan dengan mutasi genetika, kelainan lahir, kanker,

Page 33: Strukturisasi materi reactor nuklir

leukemia dan kelainan reproduksi, imunitas, kardiovaskuler dan sistem endokrin. Reaktor nuklir menggunakan uranium sebagai bahan bakarnya. Bahkan sebelum bahan ini siap digunakan sebagai bahan bakar, serangkaian tahapan prosesnya menyebabkan kontaminasi lingkungan serius (Lihat gambar 1). Pada saat uranium dibelah, bukan hanya energi yang dihasilkan tetapi juga limbah radioaktif berbahaya.

Rata-rata bijih uranium mengandung hanya 0,1% uranium. Sebagian besar materi lainnya yang dipisahkan pada saat penambangan bijih uranium adalah bahan beracun, berbahaya dan radioaktif. Sebagian besar reaktor nuklir memerlukan satu jenis uranium khusus, yaitu uranium-235 (U-235). Jenis ini hanya terdapat sebanyak 0,7% dari uranium alam. Untuk meningkatkan konsentrasi U-235, uranium yang diekstraksi dari bijihnya melalui proses pengayaan, yang menghasilkan sejumlah kecil uranium yang telah ‘diperkaya’ yang terpakai dan sejumlah besar limbah, yaitu: depleted uranium (DU), logam berat yang beracun dan radioaktif (Depleted Uranium (DU) adalah produk samping dari proses pengayaan uranium.

Saat ini persediaan di dunia ada lebih dari 1,2 juta ton tanpa adanya guna nyata di masa depan. Inggris dan Amerika Serikat menggunakannya untuk lapisan pelindung pada tank dan ujung pemotong pada persenjataan di Perang Teluk. ). Uranium yang telah diperkaya lalu ditempatkan dalam batang-batang bahan bakar dan ditransportasikan ke reaktor-reaktor nuklir pembangkit listrik. Operasi pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN)

Page 34: Strukturisasi materi reactor nuklir

11 Slide ini kami akan memahas

tentang Materi Bahan Bakar Nuklir

Bahan Bakar Nuklir

mengubah bahan bakar uranium menjadi campuran elemen-elemen radioaktif yang sangat beracun dan berbahaya, seperti plutonium. Plutonium adalah elemen buatan yang digunakan dalam bom nuklir, yang mematikan dalam hitungan menit dan berbahaya selama kurang lebih 240.000 tahun. Sebaliknya, energi terbarukan, bersih dan aman. Sumber-sumber energi terbarukan yang terjangkau secara teknis, mampu menghasilkan energi enam kali lebih banyak dari permintaan global saat ini.

Limbah nuklir dikategorikan menurut tingkat keradioaktifannya dan berapa lama ia berbahaya. Badan Tenaga Atom Internasional (IAEA) memperkirakan bahwa tiap tahun industri energi nuklir menghasilkan apa yang disebutnya sebagai ‘Limbah tingkat rendah dan sedang’ (LILW atau Low and Intermediate-Level Waste) setara dengan 1 juta barel (200.000 m3) dan sekitar 50.000 barel (10.000 m3) ‘Limbah tingkat tinggi’ (HLW). Angka-angka ini tidak termasuk bahan bakar nuklir terpakai, yang merupakan limbah tingkat tinggi juga.

Limbah tingkat rendah dan sedang termasuk bagian dari PLTU yang diuraikan (beton, metal), dan juga pakaian pelindung sekali pakai, plastik, kertas, metal, filter dan resin. Limbah tingkat rendah dan sedang akan tetap radioaktif mulai dari hitungan menit sampai ribuan tahun dan harus disimpan dengan kondisi terkendali dalam waktu tersebut. Walau demikian, limbah radioaktif dalam jumlah besar dilepas ke udara dan laut setiap harinya.

Limbah tingkat tinggi yang sangat

Page 35: Strukturisasi materi reactor nuklir

berbahaya termasuk materi yang mengandung elemen radioaktif tinggi. Limbah tingkat tinggi bisa tetap radioaktif selama ratusan ribu tahun dan memancarkan radiasi berbahaya dalam jumlah besar. Bahkan paparan selama beberapa menit saja terhadap limbah tingkat tinggi ini dapat menyebabkan radiasi dalam dosis yang mematikan. Dengan demikian perlu disimpan dengan aman selama ratusan ribu tahun. Sebagai perbandingan, umat manusia hidup di muka bumi paling tidak selama 200.000 tahun, dan agar plutonium dianggap aman perlu waktu 240.000 tahun. Penyimpanan yang aman dan terjaga dari limbah berbahaya harus dijamin selama periode ini, yang kemungkinan akan mengalami beberapa Era Es. Tidak heran bahwa solusi penanganan limbah nuklir sampai sekarang belum ditemukan.

Sebagian dari bahan bakar nuklir yang terpakai diproses kembali, yang artinya plutonium dan uranium yang tak terpakai dipisahkan dari limbah, dengan maksud untuk dipergunakan kembali dalam PLTN. Sejumlah kecil negara – Perancis, Rusia dan Inggris – melakukan pengolahan kembali dalam skala komersial. Hasilnya, limbah nuklir berbahaya dan plutonium yang tersaring terus menerus ditransportasikan melewati lautan, perbatasan dan melalui kota-kota. Masalahnya, istilah “pengolahan kembali” adalah menyesatkan. Proses ini sebenarnya menghasilkan lebih banyak limbah berbahaya. Hanya bagian materi radioaktif saja yang diambil dan diproses kembali menjadi bahanbakar; sisanya menghasilkan jumlah besar limbah radioaktif dengan berbagai jenis yang seringkali sulit disimpan.

Page 36: Strukturisasi materi reactor nuklir

12 Slide ini kami akan membahas secara mendalam tentang fisi nuklir yang ada dalam reactor nuklir

Fisi nuklir (pembelahan atom Uranium dalam reaksi fisi nuklir )

Tempat-tempat pengolahan kembali nuklir mengeluarkan jumlah besar limbah radioaktif tiap harinya dengan dampak lingkungan serius. Sebuah studi yang dikeluarkan pada tahun 2001 menunjukkan peningkatan kasus leukemia pada umur di bawah 25 tahun yang tinggal dalam radius 10 kilometer dari proyek pengolahan kembali nuklir La Hague, di baratlaut Perancis. Menurut sebuah studi yang dibuat pada tahun 1997 di Inggris, jumlah plutonium yang terdapat pada gigi anak muda yang tinggal dekat proyek pengolahan kembali nuklir Sellafield dua kali lebih tinggi daripada yang ada pada gigi anak-anak yang tinggal lebih jauh. Pengolahan kembali limbah nuklir membahayakan kesehatan dan tidak menurunkan masalah limbah radioaktif. Telah diperkirakan bahwa dalam 40 tahun ke depan, radioaktifitas yang dikeluarkan proyek pengolahan kembali nuklir Rokkasho yang akan dibangun di Jepang, akan sangat tinggi dibandingkan dengan proyek-proyek nuklir lainnya dan akan mengakibatkan paparan nuklir ke masyarakat yang setara dengan separuh dari yang dilepaskan pada bencana Chernobyl.

Terdapat dua jenis bahan bakar nuklir yaitu BAHAN FISIL dan BAHAN FERTIL.Bahan Fisil ialah :suatu unsur/atom yang langsung dapat memberikan reaksi pembelahan apabila dirinya menangkap neutron.Contoh: 92U233, 92U235, 94PU239, 94PU241Bahan Fertil ialah :suatu unsur /atom yang setelah menangkap neutron tidak dapat langsung membelah, tetapi membentuk

Page 37: Strukturisasi materi reactor nuklir

bahan fisil.Contoh: 90TH232, 92U238Pada kenyataannya sebagian besar bahan bakar nuklir yang berada di alam adalah bahan fertil, sebaai contoh isotop Thorium di alam adalah 100% Th-232, sedangkan isotop Uranium hanya 0,7% saja yang merupakan bahan fisil (U-235), selebihnya sebesar 99,35 adalah bahan fertil (U-238).Karena alasan fisis, elemen bakar suatu reaktor dibuat dengan kadar isotop fisilnya lebih besar dari kondisi alamnya, isotop yang demikian disebut sebagai isotop yang diperkaya, sedangkan sebaliknya untuk kadar isotop fisil yang lebih kecil dari kondisi alamnya disebut sebagai isotop yang susut kadar, biasanya ditemui pada elemen bakar bekas. Selain perubahan kadar bahan fisilnya, elemen bakar biasanya dibuat dalam bentuk oksida atau paduan logam dan bahkan pada dasa warsa terakhir ini sudah banyak dikembangkan dalam bentuk silisida. Contoh komposisi elemen bakar yang banyak dipakai: UO2, U3O8-Al, UzrH, U3Si2-Al dan lain-lain.Tujuan utama dibuatnya campuran tersebut adalah agar diperoleh elemen bakar yang nilai bakarnya tinggi, titik lelehnya tinggi, penghantaran panasnya baik, tahan korosi, tidak mudah retak serta mampu menahan produk fisi yang terlepas .Bahan Moderator?Dalam reaksi fisi, neutron yang dapat menyebabkan reaksi pembelahan adalah neutron thermal. Neutron tersebut memiliki energi sekitar 0,025 eV pada suhu 27oC. sementara neutron yang lahir dari reaksi pembelahan memiliki energi rata-rata 2 MeV, yang sangat jauh lebih besar dari energi thermalnya.

Page 38: Strukturisasi materi reactor nuklir

Syarat bahan moderator adalah atom dengan nomor massa kecil. Namun demikian syarat lain yang harus dipenuhi adalah: memiliki tampang lintang serapan neutron (keboleh-jadian menyerap neutron) yang kecil, memiliki tampang lintang hamburan yang besar dan memiliki daya hantara panas yang baik, serta tidak korosif.Contoh bahan moderator : H2O, D2O (Grafit), Berilium (Be) dan lain-lain.

Dalam fisika nuklir dan kimia nuklir, fisi nuklir adalah reaksi nuklir saat nukleus atom terbagi menjadi bagian-bagian yang lebih kecil (nuklei yang lebih ringan), yang seringkali menghasilkan foton dan neutron bebas (dalam bentuk sinar gamma), dan melepaskan energi yang sangat besar. Dua nuklei yang dihasilkan biasanya ukurannya sebanding, dengan rasio massa sekitar 3:2 untuk isotop fisil.[1][2] Fisi yang biasanya terjadi adalah fisi biner, namun kadang-kadang (2 hingga 4 kali per 1000 peristiwa), tiga pecahan bermuatan positif dihasilkan dalam fisi ternari. Bagian terkecil dari ketiga nuklei ini ukurannya bervariasi antara sebesar proton hingga nukleus argon. Reaksi nuklir energetik ini biasanya dipicu oleh neutron, meskipun kadang-kadang fisi juga dianggap sebagai salah satu bentuk peluruhan radioaktif spontan, terutama dalam isotop dengan nomor massa yang sangat besar. Komposisi hasil yang tak dapat diprediksi (yang bervariasi dalam kemungkinan yang beragam dan ketidakberaturan) membedakan fisi dari proses penerowongan kuantum murni seperti emisi proton, peluruhan alfa, dan peluruhan kluster, yang menghasilkan produk yang sama setiap saat. Fisi elemen berat merupakan reaksi

Page 39: Strukturisasi materi reactor nuklir

eksotermik yang dapat melepaskan energi yang besar, baik sebagai radiasi elektromagnetik maupun energi kinetik pecahan. Agar fisi dapat menghasilkan energi, jumlah energi pengikat dari unsur yang dihasilkan harus lebih besar daripada unsur awal. Fisi merupakan salah satu bentuk transmutasi nuklir karena pecahan yang dihasilkan tidak sama dengan unsur atom awalnya. Fisi nuklir menghasilkan energi listrik dan dimanfaatkan sebagai senjata. Pemanfaatan tersebut mungkin dilakukan karena substansi tertentu yang disebut bahan nuklir mengalami fisi saat terkena neutron fisi, dan lalu menghasilkan neutron saat mereka terbagi. Hal ini memungkinkan reaksi berantai yang melepaskan energi dalam tingkat yang terkontrol di reaktor nuklir atau dalam tingkat yang sangat cepat dan tak terkontrol dalam senjata nuklir. nJumlah energi bebas yang dikandung dalam bahan bakar nuklir adalah jutaan kali jumlah energi bebas dalam bahan bakar kimia dengan massa yang sama (contohnya bensin), sehingga fisi nuklir merupakan sumber energi yang sangat padat. Akan tetapi, hasil dari fisi nuklir memiliki sifat radioaktif yang jauh lebih besar, sehingga menimbulkan masalah limbah nuklir. Kekhawatiran akan limbah nuklir dan daya hancur senjata nuklir telah memicu perdebatan.

Page 40: Strukturisasi materi reactor nuklir
Page 41: Strukturisasi materi reactor nuklir
Page 42: Strukturisasi materi reactor nuklir
Page 43: Strukturisasi materi reactor nuklir
Page 44: Strukturisasi materi reactor nuklir