MAKALAH KONVERSI ENERGI PADA PLTN

DISUSUN OLEH :

NAMA : Wahyu Pamudji

NIM : 08.6.7008.1111

JURUSAN : Teknik Elektro

SEKOLAH TINGGI TEKNIK WIWOROTOMO

PURWOKERTO

2009

Kata Pengantar

Puji syukur saya ucapkan atas kehadiratTuhan Yang Maha Kuasa, karena dengan rahmat dan karunia-Nya saya masih diberi kesempatan untuk menyelesaikan makalah ini. Tidak lupa saya

ucapkan kepada dosen pembimbing konversi energy yaitu Bapak Mustangin dan teman-teman yang telah memberikan dukungan dalam menyelesaikan makalah ini.

saya menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih banyak kekurangan, oleh karena sebab itu saya sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar makalah ini menjadi bagus.

Dan semoga sengan selesainya makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan teman-teman. Amin...

Penulis

Wahyu Pamudji

DAFTAR ISI

1. Abstrak2. Pendahuluan3. Permasalahan yang ditimbulkan4. Energi Nuklir5. Proses Kerja PLTN6. Jenis-Jenis PLTN7. Persyaratan Keselamatan8. Permasalahan yang Timbul9. Perawatan dan pemeliharaan 10. Penutup

a. Simpulan b. Daftar pustaka

Abstrak

Pengertian pembangkit adalah suatu rangkaian alat atau mesin yang merubah energi mekanikal untuk menghasilkan energi listrik, biasanya rangkaian alat itu terdiri dari Turbin

dan Generator Listrik. Fungsi dari Turbin adalah untuk memutar Rotor dari Generator Listrik, sehingga dari putaran Rotor itu dihasilkanlah energi listrik. Listrik yang dihasilkan dinaikkan dulu voltasenya menjadi 150 KV s/d 500 KV melalui Trafo Step Up. Penaikan tegangan ini berfungsi untuk mengurangi kerugian akibat hambatan pada kawat penghantar sela proses

transmisi. Dengan tegangan yang ekstra tinggi maka arus yang mengalir pada kawat penghantar menjadi kecil.Tegangan yang sudah dinaikkan kemudian ditransmisikan melalui

jaringan Saluran Udara Ekstra Tinggi (SUTET) ke Gardu Induk/GI, untuk diturunkan voltasenya menjadi tegangan menengah 20 KV,kemudian tegangan menengah disalurkan

melalui Jaringan Tegangan Menengah (JTM),ke Trafo-trafo Distribusi.Di trafo-trafo distribusi voltasenya diturunkan dari 20 KV menjadi 220 volt dari trafo-trafo distribusi

disalurkan melalui Jaringan Tegangan Rendah (JTR) ke Pelanggan Listrik.

Sejarah pemanfaatan energi nuklir melalui Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) dimulai beberapa saat setelah tim yang dipimpin Enrico Fermi berhasil memperoleh reaksi nuklir

berantai terkendali yang pertama pada tahun 1942. Reaktor nuklirnya sendiri sangat dirahasiakan dan dibangun di bawah stadion olah raga Universitas Chicago. Mulai saat itu

manusia berusaha mengembangkan pemanfaatan sumber tenaga baru tersebut. Namun pada mulanya, pengembangan pemanfaatan energi nuklir masih sangat terbatas, yaitu baru

dilakukan di Amerika Serikat dan Jerman. Tidak lama kemudian, Inggris, Perancis, Kanada dan Rusia juga mulai menjalankan program energi nuklirnya.  Listrik pertama yang

dihasilkan dari PLTN terjadi di Idaho, Amerika Serikat, pada tahun 1951. Selanjutnya pada tahun 1954 PLTN skala kecil juga mulai dioperasikan di Rusia. PLTN pertama di dunia yang

memenuhi syarat komersial dioperasikan pertama kali pada bulan Oktober 1956 di Calder Hall, Cumberland. Sistim PLTN di Calder Hall ini terdiri atas dua reaktor nuklir yang mampu memproduksi sekitar 80 juta Watt tenaga listrik. Sukses pengoperasian PLTN tersebut telah

mengilhami munculnya beberapa PLTN dengan model yang sama di berbagai tempat.

PLTN adalah stasiun pembangkit listrik thermal di mana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik.dengan cara Di dalam inti atom tersimpan

tenaga inti (nuklir) yang luar biasa besarnya. Tenaga nuklir itu hanya dapat dikeluarkan melalui proses pembakaran bahan bakar nuklir. Proses ini sangat berbeda dengan pembakaran

kimia biasa yang umumnya sudah dikenal, seperti pembakaran kayu, minyak dan batubara. Besar energi yang tersimpan (E) di dalam inti atom adalah seperti dirumuskan dalam

kesetaraan massa dan energi oleh Albert Einstein : E = m C2, dengan m : massa bahan (kg) dan C = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s). Energi nuklir berasal dari perubahan sebagian massa

inti dan keluar dalam bentuk panas.Dilihat dari proses berlangsungnya, ada dua jenis reaksi nuklir, yaitu reaksi nuklir berantai

tak terkendali dan reaksi nuklir berantai terkendali. Reaksi nuklir tak terkendali terjadi misal pada ledakan bom nuklir. Dalam peristiwa ini reaksi nuklir sengaja tidak dikendalikan agar dihasilkan panas yang luar biasa besarnya sehingga ledakan bom memiliki daya rusak yang maksimal. Agar reaksi nuklir yang terjadi dapat dikendalikan secara aman dan energi yang dibebaskan dari reaksi nuklir tersebut dapat dimanfaatkan, maka manusia berusaha untuk

membuat suatu sarana reaksi yang dikenal sebagai reaktor nuklir. Jadi reaktor nuklir sebetulnya hanyalah tempat dimana reaksi nuklir berantai terkendali dapat dilangsungkan.

Reaksi berantai di dalam reaktor nuklir ini tentu sangat berbeda dengan reaksi berantai pada ledakan bom nuklir. Untuk mendapatkan gambaran tentang besarnya energi yang dapat

dilepaskan oleh reaksi nuklir, berikut ini diberikan contoh perhitungan sederhana. Ambil 1 g (0,001 kg) bahan bakar nuklir 235U. Jumlah atom di dalam bahan bakar ini adalah :

N = (1/235) x 6,02 x 1023 = 25,6 x 1020 atom 235U.

Karena setiap proses fisi bahan bakar nuklir 235U disertai dengan pelepasan energi sebesar 200 MeV, maka 1 g 235U yang melakukan reaksi fisi sempurna dapat melepaskan energi

sebesar :

E = 25,6 x 1020 (atom) x 200 (MeV/atom) = 51,2 x 1022 MeV

Jika energi tersebut dinyatakan dengan satuan Joule (J), di mana 1 MeV = 1.6 x 10-13 J, maka energi yang dilepaskan menjadi :

E = 51,2 x 1022 (MeV) x 1,6 x 10-13 (J/MeV) = 81,92 x 109 J

Dengan menganggap hanya 30 % dari energi itu dapat diubah menjadi energi listrik, maka energi listrik yang dapat diperoleh dari 1 g 235U adalah :

Elistrik = (30/100) x 81,92 x 109 J = 24,58 x 109 J

Karena 1J = 1 W.s ( E = P.t), maka peralatan elektronik seperti pesawat TV dengan daya (P) 100 W dapat dipenuhi kebutuhan listriknya oleh 1 g 235U selama :

t = Elistrik / P = 24,58 x 109 (J) / 100 (W) = 24,58 x 107 s

Angka 24,58 x 107 sekon (detik) sama lamanya dengan 7,78 tahun terus-menerus tanpa dimatikan. Jika diasumsikan pesawat TV tersebut hanya dinyalakan selama 12 jam/hari,

maka energi listrik dari 1 g 235U bisa dipakai untuk mensuplai kebutuhan listrik pesawat TV selama lebih dari 15 tahun.

Contoh perhitungan di atas dapat memberikan gambaran yang cukup jelas mengenai kandungan energi yang tersimpan di dalam bahan bakar nuklir. Energi panas yang

dikeluarkan dari pembelahan satu kg bahan bakar nuklir 235U adalah sebesar 17 milyar kilo kalori, atau setara dengan energi yang dihasilkan dari pembakaran 2,4 juta kg (2.400 ton) batubara. Melihat besarnya kandungan energi tersebut, maka timbul keinginan dalam diri

manusia untuk memanfaatkan energi nuklir sebagai pembangkit listrik dalam rangka memenuhi kebutuhan energi dalam kehidupan sehari-hari.

2. PendahuluanAda dua cara untuk menghasilkan listrik secara ekonomis dalam skala besar. Pertama

menggunakan tenaga air dan kedua menggunakan tenaga panas. Tenaga air memanfaatkan energi gravitasi air terjun, sedangkan tenaga panas memanfaatkan energi yang terdapat padauap bertekanan tinggi. Kedua-duanya untuk memutar turbin dan generator listrik. Murahnyapembangkit listrik tenaga air (PLTA) karena ia tidak memerlukan bahan bakar. Bahan bakar PLTA disuplai secara tidak langsung dari energi surya melalui siklus hidrologik. Jadi PLTA satu-satunya pemanfaatan energi surya sebagai pembangkit listrik yang layak secara ekonomi. Uap bertekanan tinggi pada pembangkit listrik tenaga uap dapat diperoleh dengan cara membakar batu bara, minyak, gas, kayu, dan bahan-bahan lain yang dapat terbakar untuk memanaskan air.

Pemanasan air ini juga dapat ditempuh dengan memanfaatkan energi yang dikeluarkan melalui proses pembelahan inti atom uranium (proses fissi inti). Pembangkit listrik yang terakhir ini dikenal dengan nama Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Dalam sudut pandang kebutuhan energi di masa sekarang dan akan datang, sebagian besar masyarakat sepakat bahwa Indonesia harus meningkatkan suplai energinya, terutama energi listrik yang peningkatan kebutuhannya untuk kini saja gagal diantisipasi oleh PLN. Selain listrik merupakan sumber penerangan, ia mempunyai peranan lain yaitu sebagai pendorongperekonomian, sehingga ada suatu korelasi antara konsumsi energi listrik dan keadaanperekonomian suatu masyarakat. Namun demikian, dari beberapa sumber energi yang ada perlu ditentukan beberapa alternatif pilihan. Alternatif-alternatif tersebut sudah sering ditawarkan oleh pemerintah dan telah banyak dibahas, dikaji dan dikomentari oleh para pakar energi, pakar listrik maupun masyarakat umum.

3. PermasalahanLatar belakang penulisa makalah ini adalah mengambil topik ini adalah rencana

pembangunan PLTN diIndonesia sebagai salah satu alternatif mengatasi krisis energi di Indonesia. Pembangunan PLTN ini juga merupakan penerapan IPTEK dalam pembangunan yang berkesinambungan diIndonesia. Krisis ini sudah cukup lama dirasakan masyarakat yaitu seringnya PLN (Perusahaan Listrik Negara) melakukan pemadaman listrik secara bergilir di Sumatera, Jawa, Bali, dan daerahdaerah lainnya di Indonesia. Ini terjadi karena masih kurangnya pasokan listrik yang dipasok pembangkit-pembangkit listrik yang sudah ada.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah stasiun pembangkit listrik thermal dimana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik.Reaktor nuklir adalah tempat di mana reaksi nuklir berantai terkendali dapat dilangsungkan.Sejarah pemanfaatan energi nuklir melalui Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) dimulai beberapa saat setelah tim yang dipimpin Enrico Fermi berhasil memperoleh reaksi nuklir berantai terkendali yang pertama pada tahun 1942. Reaktor nuklirnya sendiri sangat dirahasiakan dan dibangun di bawah stadion olah raga Universitas Chicago. Mulai saat itu manusia berusaha mengembangkan pemanfaatan sumber tenaga baru tersebut. Namun pada mulanya, pengembangan pemanfaatan energi nuklir masih sangat terbatas, yaitu baru dilakukan di Amerika Serikat dan Jerman. Tidak lama kemudian, Inggris, Perancis, Kanada dan Rusia juga mulai menjalankan program energi nuklirnya.

Listrik pertama yang dihasilkan dari PLTN terjadi di Idaho, Amerika Serikat, pada tahun 1951. Selanjutnya pada tahun 1954 PLTN skala kecil juga mulai dioperasikan di Rusia. PLTN pertama di dunia yang memenuhi syarat komersial dioperasikan pertama kali pada bulan Oktober 1956 di Calder Hall, Cumberland. Sistim PLTN di Calder Hall ini terdiri atas dua reaktor nuklir yang mampu memproduksi sekitar 80 juta Watt tenaga listrik. Sukses pengoperasian PLTN tersebut telah mengilhami munculnya beberapa PLTN dengan model

yang sama di berbagai tempat. Dilihat dari proses berlangsungnya, ada dua jenis reaksi nuklir, yaitu reaksi nuklir berantai tak terkendali dan reaksi nuklir berantai terkendali. Reaksi nuklir tak terkendali terjadi misal pada ledakan bom nuklir. Dalam peristiwa ini reaksi nuklir sengaja tidak dikendalikan agar dihasilkan panas yang luar biasa besarnya sehingga ledakan bom memiliki daya rusak yang maksimal. Agar reaksi nuklir yang terjadi dapat dikendalikan secara aman dan energi yang dibebaskan dari reaksi nuklir tersebut dapat dimanfaatkan, maka manusia berusaha untuk membuat suatu sarana reaksi yang dikenal sebagai reaktor nuklir. Jadi reaktor nuklir sebetulnya hanyalah tempat dimana reaksi nuklir berantai terkendali dapat dilangsungkan. Reaksi berantai di dalam reaktor nuklir ini tentu sangat berbeda dengan reaksi berantai pada ledakan bom nuklir.

4. Energi NuklirDi dalam inti atom tersimpan tenaga inti (nuklir) yang luar biasa besarnya. Tenaga

nuklir itu hanya dapat dikeluarkan melalui proses pembakaran bahan bakar nuklir. Proses ini sangat berbeda dengan pembakaran kimia biasa yang umumnya sudah dikenal, seperti pembakaran kayu, minyak, dan batu bara. Besar energi yang tersimpan (E) di dalam inti atom adalah seperti dirumuskan dalam kesetaraan massa dan energi oleh Albert Einstein :

E = mc2

, dengan m : massa bahan (kg) dan C = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s). Energi nuklir berasal dari perubahan sebagian massa inti dan keluar dalam bentuk panas.

Untuk mendapatkan gambaran tentang besarnya energi yang dapat dilepaskan olehreaksi nuklir, berikut ini diberikan contoh perhitungan sederhana. Ambil 1 g (0,001 kg) bahanbakar nuklir 235U (Uranium dengan isotop 235).Jumlah atom di dalam bahan bakar ini adalah :N = (1/235) x 6,02 x 1023 = 25,6 x 1020 atom 235U.

Karena setiap proses fisi bahan bakar nuklir 235U disertai dengan pelepasan energy sebesar 200 MeV, maka 1 g 235U yang melakukan reaksi fisi sempurna dapat melepaskan energi sebesar :E = 25,6 x 1020 (atom) x 200 (MeV/atom) = 51,2 x 1022 MeV

Jika energi tersebut dinyatakan dengan satuan Joule (J), di mana 1 MeV = 1,6 x 10-13 J,maka energi yang dilepaskan menjadi :E = 51,2 x 1022 (MeV) x 1,6 x 10-13 (J/MeV) = 81,92 x 109 J

Dengan menganggap hanya 30 % dari energi itu dapat diubah menjadi energi listrik,maka energi listrik yang dapat diperoleh dari 1 g 235U adalah :E listrik = (30/100) x 81,92 x 109 J = 24,58 x 109 J

Karena 1 J = 1 W.s ( E = P.t), maka peralatan elektronik seperti pesawat TV dengan daya(P) 100 W dapat dipenuhi kebutuhan listriknya oleh 1 g 235U selama :t = Elistrik / P = 24,58 x 109 (J) / 100 (W) = 24,58 x 107 s

Angka 24,58 x 107 sekon (detik) sama lamanya dengan 7,78 tahun terus-menerus tanpadimatikan. Jika diasumsikan pesawat TV tersebut hanya dinyalakan selama 12 jam/hari, maka energi listrik dari 1 g 235U bisa dipakai untuk mensuplai kebutuhan listrik pesawat TV selama lebih dari 15 tahun.

Contoh perhitungan di atas dapat memberikan gambaran yang cukup jelas mengenaikandungan energi yang tersimpan di dalam bahan bakar nuklir. Energi panas yang dikeluarkan dari pembelahan satu kg bahan bakar nuklir 235U adalah sebesar 17 milyar kilo kalori, atau setara dengan energi yang dihasilkan dari pembakaran 2,4 juta kg (2.400 ton)

batubara. Melihat besarnya kandungan energi tersebut, maka timbul keinginan dalam diri manusia untuk memanfaatkan energi nuklir sebagai pembangkit listrik dalam rangka memenuhi kebutuhan energi dalam kehidupan sehari-hari.

5. Proses Kerja PLTN

Proses kerja PLTN sebenarnya hampir sama dengan proses kerja pembangkit listrikkonvensional seperti pembangkit listrik tenaga uap (PLTU), yang umumnya sudah dikenal secara luas. Yang membedakan antara dua jenis pembangkit listrik itu adalah sumber panas yang digunakan. PLTN mendapatkan suplai panas dari reaksi nuklir, sedang PLTU mendapatkan suplai panas dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara atau minyak bumi. Reaktor daya dirancang untuk memproduksi energi listrik melalui PLTN. Reaktor dayahanya memanfaatkan energi panas yang timbul dari reaksi fisi, sedang kelebihan neutron dalam teras reaktor akan dibuang atau diserap menggunakan batang kendali. Karena memanfaatkan panas hasil fisi, maka reaktor daya dirancang berdaya thermal tinggi dari orde ratusan hingga ribuan MW.

Proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik di dalam PLTN sbb :

a. Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi dalam bentuk panas yang sangat besar.

b. Panas hasil reaksi nuklir tersebut dimanfaatkan untuk menguapkan air pendingin, bias pendingin primer maupun sekunder bergantung pada tipe reaktor nuklir yang digunakan.

c. Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga dihasilkan energi gerak (kinetik).

d. Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator sehingga dihasilkan arus listrik.

(1) Reaktor thermal menggunakan moderator neutron untuk melambatkan atau me-moderate neutron sehingga mereka dapat menghasilkan reaksi fissi selanjutnya. Neutron yang dihasilkan dari reaksi fissi mempunyai energi yang tinggi atau dalam keadaan cepat, dan harus diturunkan energinya atau dilambatkan oleh moderator sehingga dapat menjamin kelangsungan reaksi berantai. Contohnya : boiling water reactor (BWR) atau pressurized water reactor (PWR)

(2) Reaktor cepat menjaga kesinambungan reaksi berantai tanpa memerlukan moderator neutron. Karena reaktor cepat menggunkan jenis bahan bakar yang berbeda dengan reaktor thermal, neutron yang dihasilkan di reaktor cepat tidak perlu dilambatkan guna menjamin reaksi fissi tetap berlangsung. Boleh dikatakan, bahwa reaktor thermal menggunakan neutron thermal dan reaktor cepat menggunakan neutron cepat dalam proses reaksi fissi masing-masing

6. Jenis-Jenis PLTNTeknologi PLTN dirancang agar energi nuklir yang terlepas dari proses fisi dapat

dimanfaatkan sebagai sumber energi dalam kehidupan sehari-hari. PLTN merupakan sebuah sistem yang dalam operasinya menggunakan reaktor daya yang berperan sebagai tungku penghasil panas. Dewasa ini ada berbagai jenis PLTN yang beroperasi. Perbedaan tersebut ditandai dengan perbedaan tipe reaktor daya yang digunakannya. Masing-masing jenis PLTN/tipe reaktor daya umumnya dikembangkan oleh negara-negara tertentu, sehingga seringkali suatu jenis PLTN sangat menonjol dalam suatu negara, tetapi tidak dioperasikan

oleh negara lain. Perbedaan berbagai tipe reaktor daya itu bisa terletak pada penggunaan bahan bakar, moderator, jenis pendinging serta perbedaan-perbedaan lainnya.

Perbedaan jenis reaktor daya yang dikembangkan antara satu negara dengan negara lain juga dipengaruhi oleh tingkat penguasaan teknologi yang terkait dengan nuklir oleh masing-masing negara. Pada awal pengembangan PLTN pada tahun 1950-an, pengayaan uranium baru bisa dilakukan oleh Amerika Serikat dan Rusia, sehingga kedua negara tersebut pada saat itu sudah mulai mengembangkan reaktor daya berbahan bakar uranium diperkaya. Sementara itu di Kanada, Perancis dan Ingris pada saat itu dipusatkan pada program pengembangan reaktor daya berbahan bakar uranium alam. Oleh sebab itu, PLTN yang pertama kali beroperasi di ketiga negara tersebut menggunakan reaktor berbahan bakar uranium alam. Namun dalam perkembangan berikutnya, terutama Inggris dan Perancis juga mengoperasikan PLTN berbahan bakar uranium diperkaya.

Sebagian besar reaktor daya yang beroperasi dewasa ini adalah jenis Reaktor Air Ringan atau LWR (Light Water Reactor) yang mula-mula dikembangkan di AS dan Rusia. Disebut Reaktor Air Ringan karena menggunakan H2O kemurnian tinggi sebagai bahan moderator sekaligus pendingin reaktor. Reaktor ini terdiri atas Reaktor Air tekan atau PWR (Pressurized Water Reactor) dan Reaktor Air Didih atau BWR (Boiling Water Reactor) dengan jumlah yang dioperasikan masing-masing mencapai 52 % dan 21,5 % dari total reaktor daya yang beroperasi. Sedang sisanya sebesar 26,5 % terdiri atas berbagai type reaktor daya lainnya. Berikut ini akan dibahas lebih lanjut berbagai jenis PLTN yang dewasa ini beroperasi diberbagai negara.

a. Reaktor Air Didih

Kontruksi dari bejana tekan BWR

reaktor air didih adalah uap dibangkitkan langsung dalam bejana reaktor dan kemudian disalurkan ke turbin pembangkit listrik. Pendingin dalam bejana reaktorberada pada temperatur sekitar 285°C dan tekanan jenuhnya sekitar 70 atm. Reaktor ini tidak memiliki perangkat pembangkit uap tersendiri, karena uap dibangkitkan di bejana reaktor. Karena itu pada bagian atas bejana reaktor terpasang perangkat pemisah dan pengering uap, akibatnya konstruksi bejana reaktor menjadi lebih rumit. Pada reaktor air didih, panas hasil fisi dipakai secara langsung untuk menguapkan air pendingin dan uap yang terbentuk langsung dipakai untuk memutar turbin. Turbin tekanan tinggi menerima uap pada suhu sekitar 290 ºC dan tekanan sebesar 7,2 MPa. Sebagian uap diteruskan lagi ke turbin tekanan rendah. Dengan sistim ini dapat diperoleh efisiensi thermal sebesar 34 %. Efisiensi thermal ini menunjukkan prosentase panas hasil fisi yang dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Setelah melalui turbin, uap tersebut akan mengalami proses pendinginan sehingga berubah menjadi air yang langsung dialirkan ke teras reaktor untuk diuapkan lagi dan seterusnya. Dalam reaktor ini digunakan bahan bakar 235U dengan tingkat pengayaannya 3-4 % dalam bentuk UO2. 

Pada tahun 1981, perusahaan Toshiba, General Electric dan Hitachi melakukan kerja sama dengan perusahaan Tokyo Electric Power Co. Inc. untuk memulai suatu proyek pengembangan patungan dalam rangka meningkatkan unjuk kerja sistem Reaktor Air Didih dengan memperkenalkan Reaktor Air Didih Tingkat Lanjut atau A-BWR (Advanced Boiling Water Reactor). Kapasitas A-BWR dirancang lebih besar untuk mempertinggi keuntungan ekonomis. Di samping itu, beberapa komponen reaktor juga mengalami peningkatan, seperti peningkatan dalam fraksi bakar, penyempurnaan sistem pompa sirkulasi pendingin, mekanisme penggerak batang kendali dan lain-lain.

b. Reaktor Air Tekan

Konstruksi bejana tekan PWR

Reaktor Air Tekan juga menggunakan H2O sebagai pendingin sekaligus moderator. Bedanya dengan Reaktor Air Didih adalah penggunaan dua macam pendingin, yaitu pendingin primer dan sekunder. Panas yang dihasilkan dari reaksi fisi dipakai untuk memanaskan air pendingin primer. Dalam reaktor ini dilengkapi dengan alat pengontrol tekanan (pessurizer) yang dipakai untuk mempertahankan tekanan sistim pendingin primer.

Sistem pressure terdiri atas sebuah tangki yang dilengkapi dengan pemanas listrik dan penyemprot air. Jika tekanan dalam teras reaktor berkurang, pemanas listrik akan memanaskan air yang terdapat di dalam tangki pressure sehingga terbentuklah uap tambahan yang akan menaikkan tekanan dalam sistim pendingin primer. Sebaliknya apabila tekanan dalam sistim pendingin primer bertambah, maka sistem penyemprot air akan mengembunkan sebagian uap sehingga tekanan uap berkurang dan sistem pendingin primer akan kembali ke keadaan semula. Tekanan pada sistem pendingin primer dipertahankan pada posisi 150 Atm untuk mencegah agar air pendingin primer tidak mendidih pada suhu sekitar 300 ºC. Pada tekanan udara normal, air akan mendidih dan menguap pada suhu 100 ºC.

Dalam proses kerjanya, air pendingin primer dialirkan ke sistem pembangkit uap sehingga terjadi pertukaran panas antara sistem pendingin primer dan sistem pendingin sekunder. Dalam hal ini antara kedua pendingin tersebut hanya terjadi pertukaran panas tanpa terjadi kontak atau percampuran, karena antara kedua pendingin itu dipisahkan oleh sistim pipa. Terjadinya pertukaran panas menyebabkan air pendingin sekunder menguap. Tekanan pada sistem pendingin sekunder dipertahankan pada tekanan udara normal sehingga air dapat menguap pada suhu 100 ºC. Uap yang terbentuk di dalam sistem pembangkit uap ini selanjutnya dialirkan untuk memutar turbin.

Dari uraian di atas tergambar bahwa sistem kerja PLTN dengan Reaktor Air Tekan lebih rumit dibandingkan dengan sistem Reaktor Air Didih. Namun jika dilihat pada sistem keselamatannya, Reaktor Air Tekan lebih aman dibandingkan dengan Reaktor Air Didih. Pada Reaktor Air Tekan perputaran sistem pendingin primernya betul-betul tertutup, sehingga apabila terjadi kebocoran bahan radioaktif di dalam teras reaktor tidak akan menyebabkan kontaminasi pada turbin. Sedang pada Reaktor Air Didih, kebocoran bahan radioaktif yang terlarut dalam air pendingin primer dapat menyebabkan terjadinya kontaminasi pada turbin. Reaktor Air Tekan juga mempunyai keandalan operasi dan keselamatan yang sangat baik. Salah satu faktor penunjangnya adalah karena reaktor ini mempunyai koefisien reaktivitas negatif. Apabila terjadi kenaikan suhu dalam teras reaktor secara mendadak, maka daya reaktor akan segera turun dengan sendirinya. Namun karena menggunakan dua sistem pendingin, maka efisiensi thermalnya sedikit lebih rendah dibandingkan dengan Reaktor Air Didih.

c. Reaktor Air Berat atau HWR (Heavy Water Reactor)Reaktor Air Berat merupakan jenis reaktor yang menggunakan D2O (air berat)

sebagai moderator sekaligus pendingin. Reaktor ini menggunakan bahan bakar uranium alam sehingga harus digunakan air berat yang penampang lintang serapannya terhadap neutron sangat kecil. PLTN dengan Reaktor Air berat yang paling terkenal adalah CANDU (Canadian Deuterium Uranium) yang pertama kali dikembangkan oleh Canada. Seperti halnya Reaktor Air tekan, Reaktor CANDU juga mempunyai sistem pendingin primer dan sekunder, pembangkit uap dan pengontrol tekanan untuk mempertahankan tekanan tinggi pada sistem pendingin primer. D2O dalam reaktor CANDU hanya dimanfaatkan sebagai sistim pendingin primer, sedang sistim pendingin sekundernya menggunakan H2O. 

Dalam pengoperasian reaktor CANDU, kemurnian D2O harus dijaga pada tingkat 95-99,8 %. Air berat merupakan bahan yang harganya sangat mahal dan secara fisik maupun kimia tidak dapat dibedakan secara langsung dengan H2O. Oleh sebab itu, perlu adanya usaha penanggulangan kebocoran D2O baik dalam bentuk uap maupun cairan. Aliran

ventilasi dari ruangan dilakukan secara tertutup dan selalu dipantau tingkat kebasahannya, sehingga kemungkinan adanya kebocoran D2O dapat diketahui secara dini.

d. Reaktor Air Berat Pendingin Gas (Heavy Water Gas Cooled Reactor, HWGCR)HWGCR atau sering dibalik GCHWR adalah suatu tipe reaktor nuklir yang menggunakan

air berat sebagai bahan moderatornya, sehingga pemanfaatan neutronnya optimal. Gas pendingin dinaikkan temperaturnya sampai pada tingkat yang cukup tinggi sehingga efisiensi termal reaktor ini dapat ditingkatkan. Tetapi oleh karena persoalan pengembangan bahan kelongsong yang tahan terhadap temperatur tinggi dan paparan radiasi lama belum terpecahkan hingga sekarang.

e. Reaktor Magnox atau MR (Magnox Reactor) Reaktor Magnox menggunakan bahan bakar dalam bentuk logam uranium atau

paduannya yang dimasukkan ke dalam kelongsong paduan magnesium (Mg). Reaktor ini dikembangkan dan banyak dioperasikan oleh Inggris. Termasuk dalam reaktor jenis ini adalah reaktor penelitian pertama di dunia yang dibangun oleh tim pimpinan Enrico Fermi di Chicago, Amerika Serikat. Reaktor Magnox menggunakan CO2 sebagai pendingin, grafit sebagai moderator, dan uranium alam sebagai bahan bakar. Panas hasil fisi diambil dengan mengalirkan gas CO2 melalui elemen bakar menuju ke sistim pembangkit uap. Dari pertukaran panas ini akan dihasilkan uap air yang selanjutnya dapat dipakai untuk memutar turbin.

Hasil dari usaha dalam penyempurnaan unjuk kerja Reaktor Magnox adalah diperkenalkannya Reaktor Maju Berpendingin Gas atau AGR (Advanced Gas-cooled Reactor). Dalam reaktor ini juga menggunakan CO2 sebagai pendingin, grafit sebagai moderator, namun bahan bakarnya berupa uranium sedikit diperkaya yang dibungkus dengan kelongsong dari baja tahan karat. Pengayaan bahan bakar ini dimaksudkan untuk meningkatkan efisiensi thermal dan fraksi bakar bahan bakarnya

f. Reaktor Air Berat Pembangkit Uap (Steam Generated Heavy Water Reactor, SGHWR) Keunikan dari reaktor ATR ini adalah, bahan bakar dapat terbuat dari uranium

dengan pengayaan rendahatau uranium alam yang diperkaya dengan plutonium. Pada saat bahan bakar terbakar,penyusutan plutonium di bahan bakar sedikit

sekali.

g. Reaktor Pendingin Gas (Gas Cooled Reactor, GCR) Grafit sebagai bahan moderator sudah digunakan oleh ilmuwan Enrico Fermi

sejak reaktornuklir pertama Chicago Pile No.1 (CP 1). Grafit terkenal murah dan dapat diperoleh dalamjumlah besar.

Plutonium (Pu-239) yang digunakan pada bom atom yang dijatuhkan pada saat Perang Dunia II dibuat di reaktor grafit. Setelah perang dunia berakhir reaktor GCR adalah salah satu tipe reaktor yang didesain-ulang di Inggris maupun Perancis.

Reaktor ini menggunakan bahan bakar logam uranium alam, moderator grafit pendingin gas karbondioksida. Bahan kelongsong terbuat dari paduan magnesium (Magnox), oleh karena itu reaktor ini disebut sebagai reaktor Magnox.

Reaktor Magnox mempunyai pembangkitan daya listrik cukup besar dan efisiensi ekonomi yang baik.

h. Reaktor Temperatur Tinggi atau HTR (High Temperature Reactor)Reaktor Temperatur Tinggi adalah jenis reaktor yang menggunakan pendingin gas

helium (He) dan moderator grafit. Reaktor ini mampu menghasilkan panas hingga 750 ºC dengan efisiensi thermalnya sekitar 40 %. Panas yang dibangkitkan dalam teras reaktor dipindahkan menggunakan pendingin He (sistim primer) ke pembangkit uap. Dalam pembangkit uap ini panas akan diserap oleh sistim uap air umpan (sistim sekunder) dan uap yang dihasilkannya dialirkan ke turbin. Dalam reaktor ini juga ada sistim pemisah antara sistim pendingin primer yang radioaktif dan sistim pendingin sekunder yang tidak radioaktif. 

Elemen bahan bakar yang digunakan dalam Reaktor Temperatur Tinggi berbentuk bola, tiap elemen mengandung 192 gram carbon, 0,96 gram 235U dan 10,2 gram 232Th yang dapat dibiakkan menjadi bahan bakar baru 233U. Proses fisi dalam teras reaktor mampu memanaskan gas He hingga mencapai suhu 750 _C. Setelah terjadi pertukaran panas dengan sistem sekunder, suhu gas He akan turun menjadi 250 ºC. Gas He selanjutnya dipompakan lagi ke teras reaktor untuk mengambil panas fisi, demikian seterusnya. Dalam operasi normal, reaktor ini membutuhkan bahan bakar bola berdiameter 60 mm sebanyak ± 675.000 butir yang diletakkan di dalam teras reaktor. Rata-rata setiap butir bahan bakar tinggal di dalam teras selama enam bulan pada operasi beban penuh

7. Permasalahan yang TimbulSeiring dengan rencana pemerintah mendirikan PLTN di Indonesia, timbul pro dan

kontra dalam masyarakat mengenai hal ini. Yang perlu mendapat perhatian adalah bahwa dari pihak yang tidak setuju sebagian besar tinjauan yang ditampilkan adalah dari sisi sosio-kultural, politik, ekonomi, dan lingkungan dengan sedikit porsi tinjauan teknis, sedangakan dari pihak yang setuju sebagaian besar tinjauan dari sisi teknis dan implementasi pembangunannya semata dan dianggap kurang mengakomodasi pertimbangan-pertimbangan sosial, kultural, ekonomi dan politis. Oleh karena itu ada kesenjangan informasi yang perlu dipertemukan antara yang dilantunkan oleh pihak yang setuju dan tidak setuju. Sedikitnya porsi teknis yang dilantunkan oleh pihak yang tidak setuju adalah wajar karena latar belakang pengetahuan mereka tentang PLTN sebenarnya sangat minim. Oleh karena itu merupakan tantangan bagi pihak yang setuju untuk menyajikan yang benar dan objektif ditinjau dari sisi sosio-kultural, politik, ekonomi dan lingkungan dengan porsi yang lebih besar sehingga dapat mengimbangi lantunan teknisnya.

Secara garis besar, masyarakat yang kurang senang akan kehadiran PLTN dapatdigolongkan menjadi tiga kelompok, pertama adalah kelompok masyarakat awam, bagi mereka nuklir menimbulkan rasa takut, karena kurang paham terhadap sifat-sifat atau karakter nuklir itu.Termasuk dalam kelompok ini adalah beberapa budayawan, politikus, tokoh keagamaan dan beberapa anggota masyarakat umum lainnya. Kedua adalah masyarakat yang sedikit pahamnya tentang nuklir. Mereka menyangsikan kemampuan orang Indonesia dalam mengoperasikan PLTN dengan aman, termasuk pengambilan limbah radioaktif yang timbul dari pengoperasian PLTN itu. Termasuk dalam kelompok ini adalah beberapa LSM dan kalangan akademis. Ketiga adalah kelompok masyarakat yang cukup paham tentang nuklir tetapi mereka menolak kehadiran PLTN. Karena mereka melihat PLTN dari kacamata berbeda sehingga keluar argumen-argumen yang berbeda pula. Termasuk dalam kelompok

ini adalah beberapa pejabat dan mantan pejabat pemerintah yang pernah berhubungan dengan masalah keenergian, kelistrikan dan penukliran.

8. Persyaratan KeselamatanBertujuan untuk meminimalkan penyebaran zat radioaktif. Pendekatan dasar yang

digunakan adalah menentukan kriteria untuk dosis radiasi dan kemungkinan kecelakaan, kemudian merancang, membangun, dan mengoperasikan PLTN sehingga memenuhi kriteria keselamatan.

Prinsip Pertahanan Berlapis

Ketenaganukliran menyangkut kehidupan dan keselamatan orang banyak, oleh karena itu nuklir di Indonesia dikuasai oleh negara. Semua kegiatan untuk memproduksi listrik dengan tenaga nuklir diatur oleh Pemerintah. Badan Pengawas adalah badan yang bertugas melaksanakan pengawasan terhadap segala kegiatan pemanfaatan tenaga nuklir. Badan Pengawas bertanggungjawab untuk menyelenggarakan peraturan, perijinan, dan inspeksi. IAEA menetapkan program dan standar jaminan mutu untuk diterapkan pada pembangunan PLTN. Kriteria jaminan mutu sebagai salah satu persyaratan keselamatan keselamatan harus dipenuhi oleh perancang PLTN. Program jaminan mutu harus disiapkan sesuai ketentuan yang diberikan IAEA untuk diterapkan pada tahap rancangan, pabrikasi, konstruksi maupun testing system PLTN. Standar mutu disesuaikan dengan tingkat pentingnya sistem atau peralatan bagi keselamatan PLTN. Standar mutu yang paling ketat dikenakan kepada peralatan keselamatan dengan prioritas tinggi. Sistem keselamatan reaktor berfungsi untuk memonitor dan memproteksi, mematikan reaktor dan menyediakan pendinginan darurat terhadap reaktor.Model pengungkung reaktor yang dikembangkan di Amerika Serikat dengan skala 1/6 yang telah dapat menahan tekanan sebesar 3 kali lipat atas rancangan tanpa terjadi kerusakan selama testing tahun 1967 di Laboratorium Nasional Sandia.Suatu kecelakaan terparah PLTN mengasumsikan bahwa satu kombinasi yang sangat tidak mungkin dari berbagai kejadian/kerusakan dapat terjadi. Bagaimanapun juga sederetan sistem proteksi yang direkayasa serta penghalang pelindung struktur harus digunakan untuk menjamin keselamatan PLTN. Sebagai contoh, suatu kerusakan pipa basis rancangan hipotesishanya terjadi jika kejadian berikut berlaku sekaligus,yakni:

a. Gempa bumi, lebih besar dibandingkan dengan yang diperkirakan berdasar sejarah geologi dari daerah tapak, menggoncangkan sistem dan struktur keselamatan,

b. Kedua sumber daya eksternal normal tidak tersedia untuk mengoperasikan system keselamatan.

c. Pipa nuklir paling besar yang sangat membahayakan pecah,d. Pecahnya pipa terjadi tiba-tiba dan pipa putus seketika.

e. Kegagalan tunggal terjadi dari sembarang komponen aktif sistem keselamatan yang diperlukan untuk memproteksi PLTN.

9. Perawatan dan pemeliharaanJasa yang disediakan oleh perusahaan asing boleh digunakan oleh PIN pada saat

mulai mengoperasikan PLTN I. Karena tidak dimungkinkan mendelegasikan tanggung jawab dan kesulitan yang diakibatkan oleh jarak dan bahasa asing, kepercayaan pada organisasi asing untuk memberikan jasa harus minimum. Hal ini mengingat bahwa pada saat PIN(pengusaha instalasi nuklir) menggunakan jasa, apakah dari perusahaan asing atau swasta dalam negeri, PIN harus mengendalikan kegiatan karena PIN akhirnya bertanggung jawab untuk seluruh kegiatan pada tapak. Oleh karena itu PIN harus menempatkan personil yang berkompeten pada level senior yang akan mengatur dan mengawasi tiap pekerjaan yang dikontrakkan. Personil pada posisi level senior di PTLN, berkenaan dengan jumlah dan kualitas adalah sangat penting. PIN yang memulai PLTN yang kedua dan seterusnya dapat mengambil personil yang berpengalaman dari PLTN yang awal/terdahulu untuk mengisi posisi penting pada PLTN baru, akan tetapi tidak ada personil berpengalaman yang tersedia pada PLTN I. Sebagai akibatnya PIN harus mengambil tindakan khusus seperti perekrutan awal untuk menyediakan pelatihan yang tepat dan lengkap untuk personil. Skala waktu perekrutan ditentukan oleh kebutuhan untuk personil dari operasi langsung dan perawatan untuk berpartisipasi pada komisioning PLTN sebagai bagian penting dari pelatihan. Personil tersebut hendaknya berada pada tapak kira-kira 2 tahun sebelum PLTN startup, dengan dilengkapi pelatihan eksternal. Hal ini berarti bahwa pelatihan operator ruang kendali harus mulai kira-kira 3 tahun sebelum operator tersebut berada pada tapak atau 5 tahun sebelum PLTN startup.[1] Pengawas lokasi dan pengawasan operasi, perawatan dan area teknis harus diatur pada awal konstruksi tapak. Hal ini memberikan pengawas lokasi (station superintendent) kesempatan untuk mengawasi seleksi dan perekrutan personil operasi PLTN dan pelatihannya, dan untuk mengembangkan aturan dan prosedur yang penting untuk perbaikan organisasi tapak dalam semua aspek

10. Penutupa. Simpulan

Bahwa pada PLTN membutuhkan biaya yang cukup besar untuk pembangunnannya,dikarenakan terjadinya kebocoran bahan radioaktif dari uranium 235.Untuk mencukupi kebutuhan listrik suatu negara berpenduduk besar dengan daratan yang terbatas seperti Indonesia diperlukan suatu sumber energi yang ramah lingkungan dan berintensitas tinggi seperti PLTN. Semua negara dengan penduduk besar di dunia telah menggunakannya. Bahan bakar nuklir merupakan anugerah Tuhan kepada manusia yang bila tidak dimanfaatkan maka akan terbuang percuma, karena ia akan meluruh dengan sendirinya. Tanpa eksplorasi baru, cadangan uranium dunia saat ini saja sudah cukup untuk kebutuhan energi hingga 100 tahun lagi. Dengan pengolahan dan pembiakan, bahan bakar nuklir bahkan akan mampu mencukupi kebutuhan energi hingga 3600 tahun ke depan. Indonesia memiliki bahan bakar nuklir uranium yang bila perlu dapat segera dimanfaatkan.Sebagai penandatangan NPT (Traktat Non-proliferasi Nuklir) dan semua kerangka hukum internasional yang dibutuhkan dalam pemanfaatan nuklir untuk maksud damai, tidak ada alasan untuk menghalangi kita memanfaatkan energi nuklir. Indonesia, Norwegia dan Australia dikenal sebagai tiga negara pertama yang menanda-tangani CSA (Comprehensive Safeguard Agreement). Karena itu Indonesia telah menerima banyak bantuan teknis dari IAEA, termasuk dalam menyiapkan PLTN.

Dengan terkurasnya sumber daya energi fosil kita di tengah tuntutan kehidupan yang lebih layak dan lingkungan hidup yang lebih bersih, kita tak punya banyak pilihan. PLTN perlu segera dimanfaatkan dan peran sumber energi terbarukan (air, surya, angin, biofuel) harus lebih ditingkatkan. Penggunaan PLTN dan sumber energi terbarukan secara optimal merupakan solusi bijak, cerdas, dan tepat untuk mengurangi ketergantungan terhadap sumber energi tertentu saja. Tenaga nuklir dapat menjamin keberlangsungan penyediaan energi, peningkatan taraf hidup dan pembangunan berkelanjutan sambil tetap menjaga kelestarian lingkungan.

b. Daftar Pustaka

1. ANONIM, Nuclear Power, the Environment and Man, International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria (1984).

2. ANONIM, Nuclear Energy in Japan, International Nuclear Corporation Center, Japan (1984).

3. ANONIM, Pengenalan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), Atomos, Vol 1(2), Badan Tenaga Atom Nasional, Jakarta (1986).

4. ANONIM, Peningkatan Peranan Energi Nuklir di 15 Negara, Buletin BATAN, Th. XII (3), Badan Tenaga Atom Nasional (1991) Hal. 28-29

5. ANONIM, Energi Nuklir, Ilmu Pengetahuan Populer, Vol. 3, Grolier International Inc./P.T. Widyadara (1997) hal. 266-279.

6. BENNETT, L.L., et.al., Nuclear Power Performance and Safety, IAEA Bulletin, Vol. 29 (4), Vienna, Austria (1987) pp. 5-12.

7. COHEN, B. L., Concept of Nuclear Physics, Tata McGraw-Hill Publishing Company Ltd., New Delhi (1982).

8. EICHHOLZ, G. G., Environmental Aspects of Nuclear Power, An Arbor Science Publisher Inc., Mich 48106 (1977).

9. GLASSTONE, S. and JORDAN, W. H., Nuclear Power and Its Environment Effects, American Nuclear Society, Illinois (1981).

10. KLUEH, RONALD, Future Nuclear Reactor - Safety First ?, New Scientist (April 1986) pp. 41-45.