Soal dan Jawab PLTN

Soal :

1. Apakah yang dimaksud dengan isotop?

2. Apa yang dimaksud dengan uranium yang diperkaya?

3. Apa beda proses reaksi berantai dalam reaktor nuklir dengan pada bom atom?

4. Apa yang dimaksud dengan zat radioaktif?

5. Bagaimana prinsip kerja PLTN yang memakai BWR dan bagaimana yang memakai PWR? Bandingkan untung ruginya!

6. Mengapa pada BWR dan juga pada PWR harus dipakai uranium yang diperkaya sebagai bahan bakar?

7. Jelaskan bagaimana daya yang dihasilkan reaktor nuklir diatur?

8. PLTN yang memakai reaktor tipe apa yang memakai uranium dari alam (tidak diperkaya) sebagai bahan bakar?

9. Apa yang dimaksud dengan limbah PLTN?

10. Sebutkan untung-rugi PLTN dibandingkan PLTU yang memakai bahan bakar batu bara!

Jawab :

1. Isotop adalah bentuk dari unsur yang nukleusnya memiliki nomor atom yang sama,tetapi jumlah proton di nukleus dengan massa atom yang berbeda karena mereka memiliki jumlah neutron yang berbeda.

2. Uranium yang diperkaya adalah tindakan yang dilakukan pada uranium, di mana Rasio kelimpahan isotop uranium 235 bahwa isotop uranium 238 meningkat di atas yang ditemukan di alam uranium.

3. Perbedaan proses reaksi berantai dalam reaktor nuklir dengan pada bom atom

Sama-sama reaksi berantai nuklir, akan tetapi dalam kenyataannya reaksi berantai yang terjadi sangat berbeda, bahkan berbeda sangat jauh. Dalam bom nuklir reaksi fisi terjadi dengan kecepatan neutron yang sangat tinggi, energinya di atas 1 MeV: begitu lepas dari pembelahan uranium neutron langsung berhadapan dengan bahan uranium-235 murni. Tidak ada uranium 238 ataupun bahan lain. Reaksi berantai sudah selesai dalam waktu kurang dari satu per trilyun detik. Dalam reaktor nuklir reaksi fisi terjadi dengan kecepatan neutron lambat, energinya sekitar 0,025 eV. Bahan bakar uranium yang digunakan hanya mengandung 3-4 persen uranium-235, selebihnya adalah uranium-238. Karena itu begitu neutron lepas dari reaksi fisi uranium-235 ia akan berbenturan dengan air (dalam reaktor nuklir PLTN jenis PWR), khususnya inti hidrogen, dan akan mengalami penglambatan sampai ia berpeluang ditangkap lagi oleh uranium-235 yang hanya 3-4 persen. Perbenturan dengan inti

hidrogen rata-rata 16-17 kali, sebelum neutron menyebabkan fisi berikutnya. Karena itu proses reaksi berantai sekurangnya berjalan seribu kali lebih lambat ketimbang dalam bom nuklir. Karena itu reaktor nuklir tidak dapat meledak seperti bom nuklir.

4. Zat radioaktif adalah zat yang tidak mempunyai isotop stabil, sehingga disebut juga radioisotop. Zat tersebut dapat memancarkan sinar radiasi yang disebut sinar radioaktif, berupa sinar alfa(α), sinar beta(β), sinar gamma(γ).

5. Prinsip Kerja:

+ BWR

Karakteristika unik dari reaktor air didih adalah uap dibangkitkan langsung dalam bejana reaktor dan kemudian disalurkan ke turbin pembangkit listrik. Pendingin dalam bejana reaktor berada pada temperatur sekitar 285℃ 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.

+ PWR

Pada PLTN tipe PWR, air sistem pendingin primer masuk ke dalam bejana tekan reaktor pada tekanan tinggi dan temperatur lebih kurang 290 oC. Air bertekanan dan bertemperatur tinggi ini bergerak pada sela-sela batang bahan bakar dalam perangkat bahan bakar ke arah atas teras sambil mengambil panas dari batang bahan bakar, sehingga temperaturnya naik menjadi sekitar 320 oC. Air pendingin primer ini kemudian disalurkan ke perangkat pembangkit uap (lewat sisi dalam pipa pada perangkat pembangkit uap), di perangkat ini air pendingin primer memberikan energi panasnya ke air pendingin sekunder (yang ada di sisi luar pipa pembangkit uap) sehingga temperaturnya naik sampai titik didih dan terjadi penguapan. Uap yang dihasilkan dari penguapan air pendingin sekunder tersebut kemudian dikirim ke turbin untuk memutar turbin yang dikopel dengan generator listrik. Perputaran generator listrik akan menghasilkan energi listrik yang disalurkan ke jaringan listrik.

Untung Rugi:

+ BWR

a. Air yang dipanaskan di dalam teras (bejana tekan) langsung mendidih dan menjadi uap.

b. BWR berhubungan langsung dengan turbin sehingga tidak memiliki saluran pipa untuk air pendingin sekunder.

c. Untuk BWR, materi yang bersifat korosif pada pipa dan bejana tekan teraktivasi oleh neutron dan tercampur di dalam uap air, sehingga penanganan radiasi mencakup area yang luas mulai dari gedung reaktor sampai gedung turbin.

d. BWR memiliki teras dengan volume yang lebih besar daripada PWR.

e. Batang kendali BWR dimasukkan dari bagian bawah.

f. Panas peluruhan yang dihasilkan bahan bakar BWR lebih rendah bila dibanding PWR.

+ PWR

a. Air pendingin primer dalam kondisi bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi dialirkan ke luar dari bejana tekan, dan dikirim ke pembangkit uap.

b. Terdapat saluran air pendingin sekunder yang mengalirkan uap dari pembangkit uap ke turbin.

c. Radiasi tidak mencapai bagian turbin karena pendingin primer dan sekunder dipisahkan oleh pembangkit uap.

d. PWR bahan bakar tersusun secara rapat sehingga untuk menghasilkan daya yang sama hanya memerlukan volume sekitar setengah dari BWR.

e. Batang kendali PWR dimasukkan dari bagian atas.

f. Panas peluruhan yang dihasilkan bahan bakar PWR lebih tinggi bila dibanding BWR.

6. Uranium yang digunakan sebagai bahan bakar nuklir ditambang dalam bentuk bijih uranium, kemudian dimurnikan untuk menghasilkan uranium alam. Dalam uranium alam terkandung uranium dapat belah atau U-235 sebanyak 0,7%. Agar reaksi berantai dapat berlangsung di dalam reaktor nuklir, dibutuhkan uranium diperkaya yang mengandung U- 235 sebesar 3-5%. Oleh karena itu, uranium harus diproses di fasilitas pengayaan. Uranium heksafluorida (UF6) merupakan salah satu senyawa uranium berbentuk gas pada temperatur kamar yang digunakan sebagai bahan baku pada fasilitas pengayaan. Uranium berbentuk padat pada suhu kamar harus dikonversi atau diubah menjadi UF6. Konversi UF6 yang telah diperkaya menjadi UO2 untuk bahan bakar yang digunakan di reaktor nuklir disebut konversi ulang.

7. 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. Daya nuklir menyumbangkan sekitar 6% dari seluruh kebutuhan energi dunia, dan 13-14% kebutuhan listrik di dunia. Gabungan energi nuklir di Amerika Serikat, Perancis, dan Jepang menyumbang 50% dari seluruh pembangkit listriknuklir yang ada.

8. PLTN yang memakai uranium dari alam yang tidak diperkaya adalah tipe AGR hanya dimiliki oleh Inggris, dan sampai saat ini tidak ada kelanjutan mengenai pembangunannya. Reaktor Pendingin Gas Maju (Advanced Gas-cooled Reactor, AGR) adalah reaktor berbahan bakar uranium dengan pengkayaan rendah, moderator grafit dan pendingin gas yang merupakan pengembangan dari GCR Magnox Inggris generasi kedua dengan tujuan utama peningkatan efisiensi ekonomi. Tujuan pengembangan AGR adalah peningkatan efisiensi termal reaktor, karena itu sebagai bahan bakar digunakan uranium dioksida dengan pengkayaan rendah, sebagai bahan pembungkusnya digunakan stainless steel.Reaktor prototipe AGR Winscale 36 MWe (masa operasi Feb 1963 sampai dengan April 1981) saat ini sedang dibongkar

9. Limbah PLTN adalah limbah yang dihasilkan dari proses dismantling dan pengoperasian PLTN, terutama nuklida yang memancarkan beta dan gamma dengan waktu paro pendek.

10. Telah dilakukan studi perhitungan ekonomi dan pendanaan PLTN dan pembangkit konvensional dengan menggunakan Spreadsheet INOVASI. Sebagai studi kasus dipilih PLTN tipe PWR kelas 1050 MW, yaitu OPR1000 (Optimized Power Reactor, 1000MWe) dan pembangkit listrik konvensional klas 600 MW, yaitu PLTU Batubara. Studi ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kelayakan ekonomi dan pendanaan OPR1000 dan PLTU Batubara menggunakan Speadsheet INOVASI. Dari hasil studi dapat disimpulkan bahwa: 

a. Secara ekonomi, PLTN OPR-1000 lebih layak dibandingkan dengan PLTU Batubara karena ongkos pembangkitannya lebih murah. 

b. Secara finansial, PLTN OPR-1000 lebih menguntungkan dibanding PLTU Batubara karena keuntungan di akhir umur ekonomi (Net Present Value, NPV) lebih besar dan perbandingan antara keuntungan dan ongkos (B/C Ratio) lebih tinggi. 

c. Untuk PLTN dan PLTU Batubara, semakin tinggi Tingkat Diskonto (Discount Rate) (%) semakin tidak menguntungkan. PLTN lebih peka/sensitif terhadap perubahan nilai Tingkat Diskonto daripada PLTU Batubara. 

d. PLTU batubara lebih peka/sensitif terhadap perubahan nilai Harga Jual Listrik daripada PLTN.