Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional
PLTN BEREFISIENSI TINGGI DENGAN KOMBINASI TEKNOLOGI REAKTOR THORIUM FLUORIDA DAN SIKLUS BRAYTON TERTUTUP Oktadiansyah, Azhar Sodik Sekolah Tinggi Teknik PLN Jakarta Duri Kosambi, Cengkareng, Jakarta Barat Telp/Fax: 085710773737 email:
[email protected]
ABSTRAK PLTN BEREFISIENSI TINGGI DENGAN KOMBINASI TEKNOLOGI REAKTOR THORIUM FLUORIDA DAN SIKLUS BRAYTON TERTUTUP. Salah satu perkembangan teknologi pemanfaatan energi nuklir adalah pembangkit listrik tenaga nuklir menggunakan thorium fluorida cair sebagai zat pemindah panas. Dengan memanfaatkan thorium fluorida cair, effisiensi dari pembangkit nuklir diharapkan bisa naik mencapai nilai 50%. Dalam teknologi ini dipakai turbin gas dengan siklus tertutup yang kapasitasnya bisa mencapai 1000 MWe dengan temperatur pada turbin gas mencapai 950oK. Siklus yang digunakan adalah siklus tertutup Brayton. Dalam penelitian ini juga dipelajari kondisi dengan temperatur gas turbin dari 650 oK sampai 1300oK. Salah satu persoalan utama yang dibahas adalah teknik perpindahan panas pada alat-alat penukar panas menggunakan thorium fluorida cair. Juga dipertimbangkan pembangunan pusat listrik lepas pantai menggunakan kabel laut. Kata kunci: thorium fluorida cair, siklus tertutup brayton, efisiensi.
ABSTRACT HIGH EFFICIENCY NUCLEAR POWER PLANT WITH COMBINATION OF REACTOR THORIUM FLUORIDE TECHNOLOGY AND CLOSE BRAYTON CYCLE. One of the technological development of nuclear energy is utilization of nuclear power plants using liquid fluoride thorium in nuclear reactors as a heat transfer agent. By using liquid fluoride thorium, efficiency of nuclear plants is expected to rise reaching a value of 50%. This technology is used in gas turbine with a closed cycle which can reach 1000 MWe capacity with the temperature of the gas turbine reaches 950oK. Cycle used was a closed cycle Brayton. In this thesis also studied the condition of the turbine gas temperature from 650oK to 1300oK. One of the main issues discussed are the techniques of heat transfer in heat exchanger devices using liquid fluoride thorium. Also consider the construction of offshore power center by using submarine cables. Key words: liquid fluoride thorium, Closed Brayton cycle, efficiency.
1.
PENDAHULUAN
Dalam memenuhi permintaan energi listrik yang meningkat, ekonomi global saat ini dihadapkan dengan dua masalah yaitu menurunnya sumber daya bahan bakar fosil dan perubahan iklim akibat akumulasi kerusakan atmosfer oleh gas rumah kaca, terutama CO2 dan metana. Sebuah solusi yang jelas untuk menyelesaikan kedua isu tersebut adalah pembangkit listrik proses yang tidak memerlukan bahan bakar fosil dan juga tidak memiliki emisi gas. Di antara yang diusulkan pemerintah dalam waktu dekat adalah ketersediaan sumber energi alternatif dan faktor keandalan, dan pembangkit listrik tenaga nuklir fisi yang terus meningkat selama bertahun-tahun sebesar 92%, faktor kapasitas PLTN lebih besar dua kali daripada energi angin atau energi surya. Prospek perkembangan tenaga nuklir di seluruh dunia umumnya berhasil dengan peningkatan progresif berdasarkan kinerja operasi reaktor yang sudah ada, hal ini
ISSN 1979-1208
165
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional memastikan daya saing ekonomi listrik nuklir di pasar listrik yang telah diliberalisasi oleh banyak perusahaan. Pada akhir 2002, total pembangkit listrik tenaga nuklir yang telah beroperasi di seluruh dunia berjumlah 441 unit pembangkit, dengan total kapasitas terpasang 358 GWe yang menghasilkan sekitar 16% dari listrik global. Berdasarkan referensi Badan Tenaga Nuklir Internasional, tingkat rata-rata tahunan pertumbuhan kapasitas nuklir dunia diperkirakan berada pada kisaran 0,9% sampai dengan tahun 2025 dimana saat itu jumlah pembangkit listrik tenaga nuklir akan terpasang sebesar 438 GWe. Perkembangan program energi nuklir di Indonesia masih menjadi kontroversi untuk melangkah ke tahap realisasi. Makalah ini bertujuan untuk memberikan pandangan baru kepada masyarakat tentang pembangkit listrik tenaga nuklir yang modern, keuntungan pemanfaatan teknologi beberapa reaktor generasi IV dengan bahan bakar thorium dan siklus Brayton tetutup serta mengkaji bagaimana cara pemanfaatan siklus bahan bakar thorium fluorida pada beberapa jenis reaktor nuklir sehingga efisiensi sistem pembangkit listrik tenaga nuklir meningkat dengan perhitungan konversi energi termal ke energi listrik.
2.
POKOK BAHASAN
PLTN dengan bahan bakar berbasis thorium makin menarik perhatian dunia apalagi bila dikaitkan dengan kecelakaan nuklir di Fukushima tahun lalu. Beberapa minggu sebelum gempa dan tsunami yang merusak PLTN Fukushima di Jepang, Cina mengumumkan ambisinya untuk membangun PLTN thorium dalam jangka waktu 20 tahun. Cina berambisi meningkatkan sumber energinya melalui PLTN, dan pilihannya jatuh kepada PLTN berbasis thorium, dengan jenis reaktor yang disebut oleh China dengan istilah TMSR (Thorium Molten-Salt Reactor) atau Reaktor Garam Cair Thorium. Seperti diketahui, Reaktor Thorium Fluorida Cair (LFTR = the Liquid Fluoride Thorium Reactor, yang disebut 'Lifter') adalah reaktor generasi IV yang menggunakan garam cair sebagai bahan bakar sekaligus sebagai pendingin reaktor. Reaktor berbasis thorium mampu menyelamatkan dirinya sendiri. Reaktor beroperasi pada tekanan atmosferik, tidak ada gas hidrogen yang dapat meledak, lebih bersih, lebih murah dengan limbah nuklir yang dihasilkan lebih sedikit. Selain itu pembangkit ini memiliki efisiensi tinggi jika dikombinasikan dengan siklus Brayton tertutup yang terjadi pada turbin gas. 2.1.
Reaksi Fisi yang berbeda Proses fisi adalah proses dimana suatu unsur diuraikan menjadi unsur-unsur lain yang massanya lebih kecil daripada masa uranium yang diuraikan. Selisih masa ini (ada masa yang hilang) adalah masa yang berubah menjadi energi panas dalam reaktor nuklir.
Gambar 1. Reaksi Fisi Thorium Th-232 harus ditembak oleh sumber netron lambat dari luar secara kontinyu (bisa via akselerator/sinar foton/inti plutonium seperti yang dikembangkan di India) untuk mengubahnya menjadi U-233 agar dapat melakukan reaksi fisi. Masa suatu atom sangat
ISSN 1979-1208
166
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional kecil, sehingga sering dinyatakan dalam “satuan massa atom/sma” yang biasanya diangkat dengan satuan U saja, dimana U=1,661×10-27 kg. Seringkali masa suatu atom langsung disetarakan dengan energi yang terkandung di dalamnya yang dapat dihitung. Bilamana inti sebuah atom pecah menjadi dua, masa total dari dua (pecahan) atom yang baru biasanya kurang dari masa atom semula. Bilamana terdapat kehilangan masa, akan terjadi pelepasan energi. Sesuai dengan rumus Einstein yang berbunyi: E=mc2 2.2.
Bahan Bakar Thorium Kebanyakan orang hanya mengetahui bahan bakar nuklir adalah uranium yang berpotensi menjadi bom atom. Hal ini menimbulkan kekhawatiran sebagian besar masyarakat terhadap penggunaan energi nuklir untuk dikonversi menjadi energi listrik. Seiring dengan perkembangan teknologi nuklir, para ilmuwan dan peneliti berhasil menemukan bahan bakar nuklir baru yang aman karena tidak menghasilkan plutonium sebagai senjata nuklir yaitu Thorium-232. Thorium secara luas terdistribusi dengan konsentrasi rata-rata 10 ppm dalam kerak bumi dalam bentuk fosfat, silikat, karbonat dan mineral oksida dan jumlahnya 3 - 4 kali lebih banyak di alam daripada uranium serta belum dieksploitasi secara komersial sejauh ini.
Gambar 2. Pasir Monazit dan Bahan Bakar Thorium Secara umum, terjadi pencampuran antara thorium dengan uranium dan unsur tanah dalam jenis batuan yang beragam: seperti thorite, thorianite, uranothorite dan sebagai monazite dalam batuan granit dan batuan lainnya. Monazit juga terdapat dalam pasir kuarsa dan batu kerikil pasir di sekitar pantai. Monazit (thorium campuran fosfat uranium bumi) adalah sumber yang paling dikenal dari thorium dan terdapat di area pantai atau sekitar sungai yang mengandung pasir dan kandugan mineral. Sekarang produksi thorium di banyak negara, hampir seluruhnya sebagai produk sampingan dari ekstraksi tanah dan pasir monazit. 2.3.
Siklus Brayton Tertutup Siklus ini merupakan siklus daya termodinamika ideal untuk turbin gas, saat ini siklus ini yang sangat populer digunakan oleh pembuat mesin turbin gas atau manufaktur dalam analisa untuk peningkatan performa. Siklus Brayton ini terdiri dari proses kompresi isentropik yang diakhiri dengan proses pelepasan panas pada tekanan konstan.
ISSN 1979-1208
167
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional
Gambar 2. Siklus Brayton Tertutup Suatu perbandingan yang tepat mengenai kinerja pembangkit listrik, baik menggunakan sistem konversi energi turbin gas (Brayton), atau turbin uap (Rankine) adalah dalam hal efisiensi termodinamika suatu pembangkit. Karena Suatu pembangkit listrik tenaga uap umumnya menggunakan siklus termodinamika berupa siklus Rankine dengan effisensi pembangkit rata rata 28% sampai dengan 33%. Sedangkan jika menggunakan prinsip siklus Brayton tertutup yang digabungkan dengan sistem gas turbin dengan temperatur tinggi maka akan dapat direalisasikan efisensi pembangkit mendekati 50%.
Gambar 3. Kurva Efisiensi Pembangkit dan Temperatur Masukan Turbin Grafik di atas menjelaskan bahwa siklus turbin gas (Brayton) yang menghasilkan temperatur masukan turbin lebih tinggi mendekati 1200 K (pointer bentuk kotak) daripada temperatur masukan siklus uap (Rankine). Hal tersebut jelas mempengaruhi besarnya efisensi pembangkit seperti yang dijelaskan sebelumnya. Semakin tinggi temperatur masukan turbin maka akan semakin tinggi juga efisensi pembangkitnya. Siklus Brayton tersebut dapat dikombinasikan dengan berbagai macam jenis reaktor temperatur tinggi seperti Gas Turbine Modular Helium Reactor (GT-MHR), Molten Salt Reactor (MSR) dan High Temperature Gas Reactor (HTGR).
3.
PEMBAHASAN
Penggunaan thorium dalam jumlah besar sama sekali baru dalam tahap penelitian berlanjut. Hal ini diyakini bahwa setidaknya kita di Indonesia memiliki banyak cadangan thorium dan uranium, dan pemanfaatan thorium yang terdapat di alam sebagai bahan nuklir akan menjanjikan pasokan bahan bakar dengan biaya rendah. Sistem pembangkit klasik yang melibatkan penggunaan dan pemanfaatan thorium adalah sistem pembangkit listrik tenaga nuklir dengan sistem reaktor gas temperatur tinggi (HTGR) dan reaktor garam
ISSN 1979-1208
168
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional cair (MSBR) yang menggunakan moderator grafit dan pendingin helium. Semua reaktor tersebut menerapkan prinsip siklus bahan bakar thorium sebagai berikut :
Gambar 4. Siklus Bahan Bakar Thorium Penjelasannya adalah sebagai berikut reaksi nuklir yang ditunjukkan oleh "Langkah 1", bahwa neutron yang diserap oleh thorium 232 akan membawa transmutasi untuk isotop baru, yaitu isotop Thorium-233, berikutnya “Langkah 2” memancarkan elektron (peluruhan beta) karena peralihan cepat untuk menjadi Protactinium-233. Dengan waktu paruh hanya 22,3 menit lebih dari 99,9 persen dari 233Th90 diubah menjadi 233Pa91 dalam 4 jam. Pada “Langkah 3” isotop protactinium-233 tersebut mengalami proses transmutasi lambat dengan peluruhan beta, dengan waktu paruh 27 hari, ada persyaratan penyimpanan atau sekitar 10 bulan untuk 233 protactinium untuk menjadi fisil uranium-233. 3.1.
Reaktor Thorium Garam Cair Percobaan reaktor garam cair (MSR) kapasitas 8 MWt, dibangun di Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Amerika Serikat pada tahun 1960 sebagai bagian dari program pengembangan teknologi reaktor. Reaktor tesebut merupakan reaktor garam cair yang pertama di dunia dan berdasarkan siklus thorium. PLTN berbasis thorium lebih aman, karena Th-232 harus ditembak dengan sumber netron lambat dari luar secara kontinyu (bisa via akselerator/sinar foton/inti plutonium seperti yang dikembangkan di India) untuk mengubahnya menjadi U-233 agar dapat melakukan reaksi fisi, karena tidak mempunyai reaksi rantai,dan tidak cukup netron untuk melanjutkan reaksi fisi. Bila sumber neutron disingkirkan, reaktor akan mati. Bila reaktor mengalami kelebihan panas (seperti di Fukushima), sumbat kecil di bawah bejana pengungkung reaktor akan meleleh dan larutan garam thorium mengucur ke bawah akibat gaya berat ke tangki bawah tanah yang telah disediakan, dan hal itu tidak memerlukan komputer atau pompa listrik yang bisa saja lumpuh oleh tsunami.
Gambar 5. Skema Pembangkit Reaktor Thorium Garam Cair
ISSN 1979-1208
169
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional Dapat dilihat pada sisi kiri gambar adalah aliran matriks grafit moderator reaktor garam cair MSR dengan campuran bahan bakar thorium dan garam cair (THF 4 - U233 F4) diedarkan oleh pompa melalui saluran (shell-tube) dan penukar panas primer.Perhatikan bahwa dua siklus thermodinamika (loop parallel) memungkinkan bagian dari lelehan garam (fuel salt) yang akan dialirkan ke area pengolahan dan dikembalikan lagi ke dalam inti reaktor. Sebagai salah satu fitur keselamatan yang unik, lelehan blok di bagian bawah reaktor akan mengizinkan bahan bakar dan garam cair dari reaktor akan mengalir ke tangki pembuangan subkritis, apabila temperatur bahan bakar melebihi batas yang telah ditetapkan, terletak di fasilitas penyimpanan bawah tanah. Sebuah pompa kedua beredar transfer fluida panas cair (LiF-BEF2) melalui perantara penukar panas dimana fluida kerja helium (He) dipanaskan sampai temperatur masukan turbin mencapai suhu tekanan yang tinggi.Helium tersebut diarahkan untuk mengalir melalui dua turbin paralel yang diatur untuk dihubungkan dengan kompresor intercooler dan generator tenaga listrik. Semua dipasang pada poros yang sama. Pipa cerobong turbin mengalir melewati sisi panas dari recuperator dimana energi panas (thermal) ditransfer ke kompresor tekanan tinggi habis sebelum memasuki aliran air pendingin didinginkan penukar panas (heat exchanger) yang kondisi temperatur fluida kerjanya sama dengan nilai masukan yang dibutuhkan oleh Kompresor Tekanan Rendah (Low Pressure Compressor). Kompresor tersebut bekerja menaikkan tekanan dan temperatur dengan baik sebelum cairan didinginkan kembali ke temperatur masukan dekat dengan pendinginan (intercooler) antara fluida dan heat exchanger. Karena temperatur masukan yang lebih rendah di Kompresor Tekanan Tinggi (High Pressure Compressor) pekerjaan kompresor akan berkurang secara signifikan sehingga memungkinkan daya poros lebih untuk generator. Dengan demikian hal ini menyebabkan efisiensi pembangkit yang lebih tinggi. Sebagai langkah terakhir dalam menyelesaikan siklus kerja reaktor, fluida tersebut bekerja keluar ke kompresor tekanan tinggi memasuki sisi dingin dari recuperator dipanaskan kembali oleh aliran gas buang turbin. Helium memasuki penukar panas sekunder kemudian dipanaskan kembali sesuai persyaratan temparatur masukan turbin yang selanjutnya akan memutar generator dan menghasilkan energi listrik 3.2.
Perhitungan Konversi Energi Nuklir menjadi Energi Listrik Secara umum telah diketahui bahwa energi thermal dihasilkan melalui proses fisi nuklir berdasarkan prinsip penyusutan masa dan teori relativitas di dalam reaktor nuklir. Beberapa persen efisensi energi thermal ditransfer melaui heat exchanger ke sistem pembangkit thermal. Energi thermal tersebut dikonversikan menjadi energi listrik setelah steam maupun gas memutar turbin dan menggerakkan generator. Sistem lain yang menjanjikan dari siklus thorium adalah efisensi pembangkit yang tinggi dengan kombinasi reaktor yang menghasilkan temperatur tinggi. Pemanfaatan siklus Brayton tertutup cocok untuk turbin gas. Selain itu bahan bakar thorium tersebut memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) konvensional. Berikut ini merupakan ringkasan perhitungan konversi energi fisi nuklir menjadi energi listrik menggunakan formulasi perhitungan jumalah atom dan energi fisi total yang diubah menjadi energi thermal. • Perhitungan Energi Listrik yang dihasilkan 1 gram 235 U jika 20% energi thermal fisi termanfaatkan
Wu .Qthermal
20% 5,32481023 MeV 4,44 10 20 Kwh
MeV
4728,4224Kwh 4,728Gwh.
ISSN 1979-1208
170
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional •
Perhitungan Energi Listrik yang dihasilkan 1 gram 232Th jika 20% energi thermal fisi termanfaatkan
Wu .Qthermal 20% 5,6051023 MeV 4,44 10 20 Kwh
MeV
4977,0868Kwh 4,977Gwh. Dari perhitungan di atas, dapat disimpulkan bahwa thorium memiliki kandungan energi yang lebih banyak serta efisiensi pembangkit lebih tinggi daripada bahan bakar uranium. 3.3.
Keunggulan Pembangkit Thorium Energi yang dilepaskan oleh thorium ketika melakukan reaksi fisi cukup mengesankan. Dr Rubbia pemenang nobel Fisika 1984 mengatakan bahwa satu ton logam thorium menghasilkan energi setara dengan 200 ton uranium (alam) atau 3.500.000 ton batu bara. Reaktor thorium dapat mengkonsumsi limbahnya sendiri dan menggunakan Plutonium sebagai sumber netron sekaligus mengurangi jumlah plutonium yang diproduksi oleh PLTN uranium, sehingga reaktor thorium dianggap pula berfungsi sebagai pembersih lingkungan. Dibandingkan dengan reaktor nuklir tradisional yang memanfaatkan uranium isotop fisil U235, reaktor thorium fluorida cair (LFTR) lebih baik dan aman karena menggunakan 233U fisil yang berasal dari Th233. Seperti yang ditampilkan di bagian sebelumnya, pada saat temperatur gas yang masuk ke turbin siklus tertutup 1200 K efisiensi konversi maka dapat dicapai energi termal turbin lebih dari 50 persen, dibandingkan dengan efisiensi 30 sampai 35 persen untuk pembangkit listrik tenaga uap yang beroperasi dengan temperatur masukan (inlet) sekitar 570K (3000C). Sehingga daya listrik yang dihasilkan menjadi berkali lipat sebagai output listrik per satuan masa dari bijih bahan bakar mentah thorium (ThO 2). Hal itu dapat diperoleh melalui siklus bahan bakar thorium dengan konversi energi siklus Brayton tertutup turbin gas.
Gambar 6. Keunggulan Thorium dari segi Energi Jumlah thorium 3 sampai 4 kali lebih banyak dari uranium, terdistribusi secara luas di alam sebagai sumber daya yang mudah dimanfaatkan di banyak negara dan belum
ISSN 1979-1208
171
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional dieksploitasi secara komersial sejauh ini. Oleh karena itu, bahan bakar thorium dapat melengkapi bahkan menggantikan bahan bakar uranium dan memastikan keberlanjutan tenaga nuklir jangka panjang. Siklus bahan bakar thorium juga dapat beradaptasi dengan beberapa unit reaktor sehinggga mampu menghasilkan produksi listrik dengan skala besar. Proses fisi yang terjadi pada thorium tidak menghasilkan neutron yang cukup untuk membelah inti atom secara mandiri. Neutron harus selalu disediakan secara terus menerus dari luar untuk menembak dan membelah inti atom, dengan kata lain jika menggunakan Thorium maka tidak akan timbul reaksi berantai. Dengan tidak terjadinya reaksi berantai dari proses fisi, maka bahan ini tidak dapat digunakan untuk membuat senjata nuklir. Itulah alasan utama negara-negara besar pemilik teknologi nuklir tidak menggunakan Thorium sebagai bahan bakarnya. Selain itu, bahan bakar thorium (Thorium dioksida) secara kimiawi lebih stabil dan memiliki ketahanan radiasi (proliferation resistance) yang lebih tinggi dibandingkan uranium dioksida sehingga mengurangi kekhawatiran publik akan bahaya radiasi. Produk fisi laju pelepasan untuk bahan bakar ThO2 urutannya lebih rendah daripada UO2 .ThO2 memiliki sifat thermophysical yang menguntungkan karena konduktivitas termal lebih tinggi dan lebih rendah koefisien ekspansi termalnya dibandingkan dengan UO 2. Inilah mengapa Thorium disebut lebih aman dibanding Uranium dan Plutonium. 3.4.
Keuntungan Pemanfaatan di Indonesia Bila Indonesia memilih untuk memiliki PLTN berbasis thorium, misalnya dengan bahan bakar jenis garam cair thorium seperti yang diadopsi Cina, sudah saatnya para staf/operator di reaktor riset/PLTN terlibat pula dalam penelitian bersama-sama (termasuk diklat) dengan bangsa lain untuk menguasai teknologi bahan bakar thorium. Mereka juga sedang berlomba-lomba mencari angka-angka yang diperlukan dalam pengoperasian reaktor mini/riset dan PLTN dengan bahan bakar berbasis thorium. Jadi sebenarnya, jika ingin lebih aman Indonesia bisa menggunakan Thorium sebagai bahan bakar PLTN dalam negeri, namun masalahnya, teknologi yang ditransfer dari Rusia dan negara-negara barat semuanya menggunakan Uranium/Plutonium, sehingga Indonesia harus mengembangkan sendiri teknologi PLTN yang menggunakan Thorium. Tentu saja, tantangannya kemudian adalah sumber daya manusia. Di sisi lain, thorium tersedia cukup melimpah di Indonesia (di dunia, thorium 3-4 kali lebih melimpah dibanding uranium) dan murah, karena monazite (yang mengandung thorium sekitar 0,26-14,9%) sudah ada sebagai produk samping tambang timah di Provinsi Bangka Belitung. Indonesia tidak perlu lagi berhubungan dengan kartel uranium yang dapat memainkan harga uranium sesuka hati. Lagi pula, limbah monasit membawa pula produk samping yang berupa logam tanah jarang (di antaranya adalah Y, La, Ce, Pr, Nd) yang harganya cukup mahal. Hal ini merupakan keuntungan yang berlipat ganda bagi Indonesia jika dikelola secara bijaksana. 3.5.
Tinjauan Sistem Operasi PLTN di Indonesia Dari uraian terdahulu dinyatakan bahwa PLTN khususnya PLTN dengan bahan bakar thorium mempunyai ukuran unit yang besar dengan daya sekitar 100 -1000 MWe sehingga PLTN harus selalu masuk dalam sistem interkoneksi, tidak bisa beroperasi sendiri (stand alone). Apabila dalam sistem terdapat unit PLTN dengan ukuran 1000 MWe dan jumlahnya 2 buah maka sebaiknya PLTN ini masuk dalam sistem yang beban puncaknya kira-kira 20.000 Mwe atau 10 kali kemampuan PLTN. Hal ini disebabkan karena PLTN sulit diubah-ubah bebannya karena menyangkut pengaturan perubahan posisi bahan bakar di dalam reaktor yaitu batang pengendali (control rod). Oleh karenanya PLTN harus diberi
ISSN 1979-1208
172
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional beban dasar bahkan di waktu beban rendah dalam sistem misalnya pada hari hari libur, PLTN sebaiknya tidak diubah bebannya. Untuk bisa memenuhi hal ini, ada baiknya jika dalam sistem terdapat PLTA pompa (pump storage) dan dilakukan pemompaan air sewaktu beban rendah menggunakan energi dari PLTN. Ditinjau dari segi penyaluran daya saluran transmisi yang keluar dari sebuah PLTN sebaiknya terdiri dari minimum 4 saluran (2 pasang sirkuit) namun terdiri dari dua jalur berlainan. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan keandalan dan mengantisipasi gangguan.
4. 1.
2.
3.
4.
KESIMPULAN Setelah diijelaskan dan dianalisa secara komperhensif dapat disimpulkan bahwa: Bahan bakar thorium (Th) memiliki kelebihan yang banyak dibandingkan uranium (U) dari beberapa sudut pandang yaitu keselamatan, kapasitas daya, biaya, keamanan, lingkungan dan skala penggunaan. Perkembangan teknologi nuklir menghasilkan Reaktor generasi ke IV yaitu Reaktor Garam Cair (Molten Salt Reactor) dan Reaktor Gas Temperatur Tinggi (High Temperature Gas Reactor) yang berbasis siklus bahan bakar thorium. Kombinasi antara siklus bahan bakar thorium fluoride cair dan siklus Brayton tertutup (Closed Brayton Cycle) yang memanfaatkan turbin gas temperatur tinggi dapat meningkatkan effisiensi pembangkit secara signifikan. Peluang pemanfaatan energi nuklir berbasis bahan bakar thorium di Indonesia sangat besar karena jumlah monazite (yang mengandung thorium sekitar 0,26-14,9%) sudah ada sebagai produk samping tambang timah di Provinsi Bangka Belitung.
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak Ir. Djiteng Marsudi yang dengan kesabarnya telah memberikan petunjuk, saran-saran serta bimbingannya sehingga makalah ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Terima kasih yang sama, disampaikan kepada Bapak Ir. Adiwardojo, Deputi BATAN yang telah memberikan saya saran dan semangat. Tak lupa terima kasih kepada para dosen S1 Teknik Elektro STT-PLN terutama kepada Bapak Prof. Ir Abdul Kadir dan Bapak Ir. Mukhlis Akhadi, yang telah ikut membantu dalam penyelesaian makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA [1]. [2]. [3]. [4]. [5]. [6]. [7].
[8]. [9].
KADIR, ABDUL, Energi: Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik dan Potensi Ekonomi (Jakarta: UI Press, 1989). KADIR, ABDUL, Pembangkit Energi Listrik (Jakarta: UI Press 1998). MARSUDI, DJITENG, Operasi Sistem Tenaga Listrik (Yogyakarta: Graha Ilmu 2006) MARSUDI, DJITENG, Pembangkit energi Listrik (Jakarta: Erlangga 2005). ADIWARDOJO, Pengenalan Teknologi Energi Nuklir (Jakarta: BATAN 2004). SOEDARSONO, BUDI, Reaktor Nuklir sebagai Pembangkit Energi Listrik (Jakarta: BATAN: 2005). SOESILO,TRIHARYO, Pengalaman Membangun Berbagai Industri di Indonesia dan Pengamatan Pembangunan PLTN di Negara Berkembang, Makalah diajukan pada Pertemuan Komisi Ahli Nuklir (Jakarta : 14 November 2006). LAMARSH, JOHN, Introduction to Nuclear Engineering 2nd Edition (Jakarta: Erlangga 2002). JUHASZ, ALBERT, High Efficiency Nuclear Power Plant Using Liquid Fluoride Thorium Technology, Clevelend University Ohio.
ISSN 1979-1208
173
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional [10]. ZHAO, H. and PETERSON, P.F., Optimization of Advanced High Temperature Brayton Cycles with Multiple ReheatStages, International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURET-11); France, Oct. 2-6, 2005. [11]. www.ebt.go.id “PLTN Fissi Thorium Paling Aman” November 2010. [12]. www.wikipedia.com “Kakrapar Atomic Power Station” 2010. [13]. www.konversi.wordpress.com Kadek Fendy Sutrisna, Pembangkit Masa Depan Indonesia, 2009. [14]. www.energyfromthorium.com, “Thorium: energy for our future” [15]. www.ITho.org International Thorium Organization. [16]. www.infonuklir.com [17]. www.google.com (untuk gambar dan ilustrasi) [18]. Media online bidang teknologi.
DISKUSI 1. Pertanyaan dari Sdr. Fathurrachman (PT SI/STT PLN) Mengapa PLTN thorium versi MSR lebih aman? Jawaban: Karena fisil yang digunakan yakni U233 tidak mengalami reaksi berantai sehingga untuk menghasilkan reaksi fisi harus terus ditembakkan neutron. Sehingga ketika terjadi gangguan pada reaktor maka reaktor akan shutdown secara otomatis selain itu limbah yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan PLTN uranium.
ISSN 1979-1208
174
