TUGAS MAKALAH PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN)
Di Susun Oleh:
1. Nur imam
(2014110005)
2. Satria Diguna
(2014110006)
3. Boni Marianto
(2014110011)
4. Ulia Rahman
(2014110014)
5. Wahyu Hidayatul F.
(2014110015)
INSTITUT TEKNOLOGI PADANG TA: 2014 / 2015
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Masyarakat pertama kali mengenal tenaga nuklir dalam bentuk bom atom
yang dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki dalam Perang Dunia II tahun 1945. Sedemikian dahsyatnya akibat yang ditimbulkan oleh bom tersebut sehingga pengaruhnya masih dapat dirasakan sampai sekarang. Di samping sebagai senjata pamungkas yang dahsyat, sejak lama orang telah
memikirkan
bagaimana
cara
memanfaatkan
tenaga
nuklir
untuk
kesejahteraan umat manusia. Sampai saat ini tenaga nuklir, khususnya zat radioaktif telah dipergunakan secara luas dalam berbagai bidang antara lain bidang industri, kesehatan, pertanian, peternakan, sterilisasi produk farmasi dan alat kedokteran, pengawetan bahan makanan, bidang hidrologi, yang merupakan aplikasi teknik nuklir untuk non energi. Salah satu pemanfaatan teknik nuklir dalam bidang energi saat ini sudah berkembang dan dimanfaatkan secara besar-besaran dalam bentuk Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), dimana tenaga nuklir digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik yang relatif murah, aman dan tidak mencemari lingkungan. Energy nuklir merupakan salah satu sumber energi yang sangat besar potensinya untuk digunakan dalam kehidupan manusia. Energy nuklir merupakan suatu teknologi yang melibatkan penggunaan terkendali dari reaksi fisi nuklir untuk melepaskan energy. Energi nuklir diproduksi oleh reaksi nuklir terkendali yang menciptakan panas yang lalu digunakan untuk memanaskan air, memprodukai uap, dan mengendalikan turbin uap. Turbin ini digunakan untuk menghasilkan energy listrik dan melakukan pekerjaan mekanis.
1.2. Tujuan Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut: 1.
Mengenal secara umum proses pembangkitan listrik tenaga nuklir
2.
Membuktikan bahwasanya energy nuklir dalam hal ini dapat digunakan sebagai bahan bakar terbarukan yang ramah lingkungan
1.3. Rumusan Masalah Berdasarkan uraian tersebut, dapat diuraikan beberapa masalah yaitu sebagai berikut; 1. Bagaimana cara kerja Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir? 2. Apakah keuntungan dan kerugian pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir sebagai pembangkit?
BAB II PEMBAHASAN 2.2. Komponen Dasar Reaktor Nuklir 2.2.1. Elemen Bahan Bakar Elemen bahan bakar ini berbentuk batang-batang tipis dengan diameter kira-kira 1 cm. Dalam suatu reaktor daya besar, ada ribuan elemen bahan bakar yang diletakkan saling berdekatan. Seluruh elemen bahan bakar dan daerah sekitarnya dinamakan teras reaktor. Umumnya, bahan bakar reaktor adalah uranium-235.
2.2.2. Moderator Netron Netron yang mudah membelah inti adalah netron lambat yang memiliki energi sekitar 0,04 eV (atau lebih kecil), sedangkan netron-netron yang dilepaskan selama proses pembelahan inti (fisi) memiliki energi sekitar 2 MeV. Oleh karena itu, sebuah reaktor atom harus memiliki materaial yang dapat mengurangi kelajuan netron-netron yang energinya sangat besar sehingga netron-netron ini dapat dengan mudah membelah inti. Material yang memperlambat kelajuan netron dinamakan moderator. Moderator yang umum digunakan adalah air. Ketika netron berenergi tinggi keluar dari sebuah elemen bahan bakar, netron tersebut memasuki air di sekitarnya dan bertumbukan dengan molekul-molekul air. Netron cepat akan kehilangan sebagian energinya selama menumbuk molekul air (moderator) terutama dengan atom-atom hidrogen. Sebagai hasilnya netron tersebut diperlambat.
2.2.3. Batang Kendali Jika keluaran daya dari sebuah reactor dikehendaki konstan, maka jumlah netron yang dihasilkan harus dikendalikan. Sebagaimana diketahui, setiap terjadi proses fisi ada sekitar 2 sampai 3 netron baru terbentuk yang selanjutnya menyebakan proses berantai. Batang kendalli terbuat dari bahan-bahan penyerap netron, seperti boron dan kadmium. Jika reaktor menjadi superkritis, batang kendali secara otomatis bergerak masuk lebih dalam ke dalam teras reaktor untuk menyerap kelebihan netron yang menyebabkan kondisi itu kembali ke kondisi kritis. Sebaliknya, jika reaktor menjadi subkritis batang kendali sebagian ditarik menjauhi teras reactor sehingga lebih sedikit netron yang diserap. Dengan demikian, lebih banyak netron tersedia untuk reaksi fisi dan reaktor kembali ke kondisi kritis. Untuk menghentikan operasi reaktor (missal untuk perawatan) batang kendali turun penuh sehingga seluruh netron diserap dan reaksi fisi berhenti.
2.2.4. Pendingin Energi yang dihasilkan oleh reaksi fisi meningkatkan suhu reaktor. Suhu ini dipindahkan dari reaktor dengan menggunakan bahan pendingin misalnya air atau karbon dioksida. Bahan pendingin (air) disirkulasikan melalui system pompa, sehingga air yang keluar dari bagian atas teras reactor digantikan air dingin yang masuk melalui bagian bawah teras reactor.
2.2.5. Perisai/Wadah Terbuat dari bahan yang mampu menahan radiasi agar pekerja reactor dapat bekerja dengan aman dari radiasi.
2.4. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Listrik pada umumnya dibangkitkan dari turbin yang digerakkan uap air. Uap air dihasilkan dengan mendidihkan air dalam bejana (boiller). Bahan bakar yang sering digunakan untuk mendidihkan air inilah yang membedakan nama pembangkit listrik. Ada yang menggunakan bahan bakar fosil, seperti minyak bumi, gas, batu bara atau nuklir. Pembangkit yang menggunakan bahan bakar fosil, biasanya disebut dengan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) dan yang menggunakan nuklir disebut PLTN.PLTU telah banyak didirikan di Indonesia, dan telah banyak pula pengalaman yang kita rasakan, baik masalah pergiliran pasokan arus listrik, harga, dan polusi. Masalah pergiliran pasokan arus listrik disebabkan masalah pasokan yang terbatas, karena tak adanya cadangan sumber listrik. Harga telah dipastikan naik terus mengikuti harga minyak bumi. Padahal minyak bumi dan gas dapat dimanfaatkan untuk pembuatan plastik, pupuk, kain, kendaraan bermotor atau keperluan lain yang lebih bermanfaat untuk kehidupan. PLTN memang merupakan salah satu pilihan yang tepat untuk mengatasi krisis ekonomi di Indonesia. Selain bersih dan tak mencemari lingkungan, harga listriknya sangat murah dan dapat bersaing. Bahkan dengan reaktor temperatur tinggi, selain listrik yang dihasilkan, pendinginnya dapat digunakan untuk memproses batu bara menjadi bahan bakar minyak dan gas untuk kendaraan bermotor, serta desalinasi air laut, untuk menjadi air minum dan garam. Harga listrik yang murah tidak hanya didukung harga bahan bakar nuklir yang lebih murah dari harga minyak bumi atau batu bara, tetapi volume bahan bakar nuklir yang diperlukan jauh lebih kecil, sehingga harga transportasinya murah.
2.4.1. Prinsip Kerja PLTN Pada dasarnya sama dengan pembangkit listrik konvensional, yaitu: air diuapkan di dalam suatu ketel melalui pembakaran. Uap yang dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan bergerak apabila ada tekanan uap. Perputaran turbin digunakan untuk menggerakkan generator, sehingga menghasilkan tenaga listrik. Perbedaannya pada pembangkit listrik konvensional bahan bakar untuk menghasilkan panas menggunakan bahan bakar fosil seperti : batu bara, minyak dan gas. Dampak dari pembakaran bahan bakar fosil ini, akan mengeluarkan karbon dioksida (CO2), sulfur dioksida (S02) dan nitrogen oksida (Nox), serta debu yang mengandung logam berat. Sisa pembakaran tersebut akan teremisikan ke udara dan berpotensi mencemari lingkungan hidup, yang bias menimbulkan hujan asam dan peningkatan suhu global. Sedangkan pada PLTN panas yang akan digunakan untuk menghasilkan uap yang sama, dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisi (uranium) dalam reaktor nuklir. Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disalurkan secara terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses pembangkit yang menggunakan bahan bakar uranium ini tidak melepaskan partikel sperti C02, S02, atau Nox, juga tidak mengeluarkan asap atau debu yang mengandung logam berat yang dilepas ke lingkungan. Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian LTN, adalah berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan di lokasi PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.
Reaktor daya dirancang untuk memproduksi energi listrik melalui PLTN.
Reaktor daya hanya 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 adalah sebagai berikut : • Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi dalam bentuk panas yang sangat besar. • Panas hasil reaksi nuklir tersebut dimanfaatkan untuk menguapkan air pendingin, bisa pendingin primer maupun sekunder bergantung pada tipe reaktor nuklir yang digunakan. • Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga dihasilkan energi gerak (kinetik). Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator sehingga dihasilkan arus listrik.
2.4.2. Perbandingan Energi Densitas energi nuklir sangat tinggi, lebih tinggi dibandingkan dengan batu bara ataupun minyak bumi. Sebagai ilustrasi, dalam 1 kg uranium dapat menghasilkan energi listrik sebesar 50.000 kWh bahkan dengan proses lebih lanjut dapat mencapai 3.500.000 kWh. Sementara 1 kg batu bara dan 1 kg minyak bumi hanya dapat menghasilkan energi sebesar 3 kWh dan 4 kWh.
Pada sebuah pembangkit listrik non-nuklir berkapasitas 1000 MWe diperlukan
2.600.000 ton batu bara atau 2,000,000 ton minyak bumi sebagai bahan bakarnya. Sementara pada pembangkit listrik tenaga nuklir dengan kapasitas listrik yang sama hanya memerlukan 30 ton uranium dengan teras reaktor 10 m3, sebagai bahan bakarnya. Saat ini, kontribusi energi nuklir terhadap pasokan kebutuhan energi primer dunia sekitar 6% dan pasokan kebutuhan energi listrik global sekitar 17%.
2.4.3. Proteksi PLTN mempunyai sistem pengamanan yang ketat dan berlapis-lapis, sehingga kemungkinan terjadi kecelakaan maupun akibat yang ditimbulkan sangat kecil. Desain keselamatan suatu PLTN menganut falsafah pertahanan berlapis (defence in depth).
Pertahanan berlapis ini meliputi : a. Lapisan keselamatan pertama, PLTN dirancang, dibangun dan diperasikan sesuai dengan ketentuan yang sangat ketat, mutu yg tinggi dan teknologi mutakhir. b. PLTN dilengkapi dengan sistem pengamanan/ keselamatan yang digunakan untuk mencegah dan mengatasi akibat-akibat dari kecelakaan yang mungkin dapat terjadi selama umur PLTN. . c. PLTN dilengkapi dengan sistim pengamanan tambahan, yang dapat diandalkan untuk dapat mengatasi kecelakaan hipotesis, atau kecelakaan terparah yang diperkirakan dapat terjadi pada suatu PLTN. Namun kecelakaan tersebut kemungkinannya tidak akan pernah terjadi selama umur PLTN.
2.5. Keuntungan dan Kekurangan
2.5.1. Keuntungan PLTN Keuntungan PLTN dibandingkan dengan pembangkit daya utama lainnya adalah: a. Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal) – gas rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat dinyalakan dan hanya sedikit menghasilkan gas b. Tidak mencemari udara – tidak menghasilkan gas-gas berbahaya sepert karbon monoksida, sulfur dioksida, aerosol, mercury, nitrogen oksida, partikulate atau asap fotokimia c. Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal) d. Biaya bahan bakar rendah – hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan e. Ketersedian bahan bakar yang melimpah – sekali lagi, karena sangat sedikit bahan bakar yang diperlukan
2.5.2. Kekurangan PLTN a. Resiko kecelakaan nuklir – kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan Chernobyl (yang tidak mempunyai containment building b. Limbah nuklir – limbah radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat berthan hingga ribuan Skema Proses PLTN
BAB III
PENUTUP 3.1. Kesimpulan PLTN akan menghasilkan sumber energi listrik yang sangat besar dengan tingkat efisiensi yang tinggi. Meskipun PLTN dianggap sebagai sumber energy yang menjanjikan karena tidak memerlukan banyak bahan bakar, tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca, tidak mencemari lingkungan, dan ketersedian bahan bakar yang melimpah, namun kekhawatiran akan risiko kecelakaan dan limbah radioaktif yang dihasilkan tetap menjadi bahan pertimbangan yang mendasar diseluruh Negara
