Dapatkanlah informasi mengenai sains dan teknologi yang dibahas dengan bahasa sederhana dan mudah ditelan oleh siapapun.

  Sebagaimana kita ketahui, pembangkit listrik adalah suatu sistem yang mengubah energi tertentu menjadi energi listrik. Energi yang dirub...

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir: Penjelasan, Macam Macam, Prinsip Kerja PLTN

 

Sebagaimana kita ketahui, pembangkit listrik adalah suatu sistem yang mengubah energi tertentu menjadi energi listrik. Energi yang dirubah ini biasanya satu jenis energi, namun seiring berkembangnya zaman sudah ada pembangkit listrik yang menggabungkan beberapa jenis energi untuk menghasilkan listrik. 
 
Pada kesempatan kali ini kita akan membahas tentang Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir yang kedepannya kita singkat PLTN. PLTN ini merupakan pembangkit yang merubah energi nuklir menjadi energi listrik. Lantas, bagaimana energi nuklir yang dicap negatif ini menjadi energi untuk membangkitkan listrik? Sebelum membahas lebih lanjut, tentang bagaimana PLTN bekerja alangkah baiknya kita memahami dulu beberapa hal berikut.
 

Nuklir

Ya, sebelum kita membahas tentang PLTN ini lebih baik kita kenalan dulu dengan Nuklir. Simpelnya, nuklir adalah inti atom. Seperti yang kita pelajari dulu di mapel Kimia di jenjang SMA, bagian terkecil dari suatu benda adalah atom dan atom ini ada bagian bagiannya. Ada elektron yang bergerak mengelilingi inti atom dan ada juga inti atom yang terdiri dari neutron dan proton, nah inti atom inilah yang disebut nuklir. 

penjelasan tentang nuklir

Kemudian bagaimana nuklir bekerja? Oke, kita tau bahwa tidak semuanya yang ada di dunia ini stabil. Pasti ada yang tidak stabil sama halnya dengan inti atom. Umumnya, semakin besar nomor atom maka semakin tidak stabil intinya. Inti atom yang tidak stabil ini yang kemudian dimanfaatkan sebagai energi untuk menghasilkan energi melalui reaksi fisi atau fusi. Namun pada pembahasan kali ini kita akan lebih membicarakan tentang reaksi fisi.

Reaksi Nuklir

Lalu apa itu reaksi Fisi dan Fusi? Jadi gini, pada reaksi nuklir ada dua jenis reaksi, yaitu fisi dan fusi. Pada reaksi fisi, yang terjadi adalah pembelahan inti atom yang berat menjadi inti atom yang lebih ringan dan memancarkan radiasi. Dan ini yang terjadi pada pembangkit listrik tenaga nuklir. Radiasi itu pancaran energi, nah energinya ini macem-macem, bisa energi panas atau elektromagnetik. Nanti kita bahas lebih lanjut tentang si radiasi ini ya, sekarang kita kembali bahas reaksi fusi. 

penjelasan tentang reaksi nuklir

Oke, sekarang kita beralih ke reaksi fusi. Kebalikan dari fisi, reaksi fusi ini adalah reaksi penggabungan dua inti atom menjadi inti atom yang lebih berat. Reaksi fusi ini cenderung lebih stabil dibanding dengan reaksi fisi. Selain itu, reaksi fusi merupakan reaksi yang bertanggung jawab membuat matahari terus bersinar.
 
penjelasan tentang reaksi nuklir

Radiasi

Sebelumnya sedikit disinggung tentang radiasi. Mungkin kita sering mendengar tentang radiasi ini. Ada yang bilang radiasi itu berbahaya, bisa mengakibatkan mandul, mutasi, dan lain sebagainya. Tapi, apakah benar begitu? Oke, sederhananya begini radiasi itu pancaran energi. Energinya bisa macam macam. Energi yang dipancarin ini bisa energi panas atau elektromagnetik. Nah, di reaksi nuklir ini energi yang diradiasikan adalah energi panas dan juga energi elektromagnetik. Energi elektromagnetik yang diradiasikan itu bisa alpha, beta, dan gamma.
 
penjelasan tentang radiasi
 

Di pembangkit listrik tenaga nuklir itu yang kita butuhin buat membangkitkan listrik adalah radiasi panasnya yang kemudian diubah menjadi energi listrik. Oke, kita kembali sebentar tentang radiasi itu bahaya gak sih seperti yang dibilang sebelumnya? Kalau kita berbicara bahaya atau tidak ya memang semua hal yang ada di dunia ini ada bahayanya seperti radiasi juga. 
 
Tapi, radiasi selama tidak melebihi dosis batas manusia ya aman aman saja dan tidak bahaya. Sama seperti hal lain yang selama tidak melebihi batas ya tidak apa apa dan jika berlebihan bahaya. Sama seperti bahaya lainnya, bahaya nuklir juga ada penanggulangan dan sistem proteksinya kok.

Berbicara mengenai radiasi, radiasi ini sangat dekat sekali dengan kita. Kita sehari hari pun selalu menerima radiasi dari lingkungan. Mulai dari handphone, lampu, bahkan pisang pun memancarkan radiasi.

Reaksi Berantai (Chain Reaction)

Sebelumnya kita udah berbicara tentang reaksi fisi dan fusi. Nah sekarang, reaksi berantai adalah reaksi fisi dimana inti berat akan terus menerus membelah dalam jangka waktu yang sangat lama dan menghasilkan energi yang besar. 

penjelasan tentang reaksi berantai

Karena energi yang dihasilkan sangat besar, maka chain reaction ini akan sangat berbahaya jika dibiarkan bereaksi begitu saja. Hal ini akan sama seperti yang terjadi pada bom atom. Tetapi akan sangat bermanfaat jika dikendalikan seperti pada reaktor nuklir. Dimana reaksi ini dapat dikendalikan sedemikian rupa sehingga dapat diatur dan dibatasi energi yang dihasilkan. Ini adalah cara kerja pembangkit listrik tenaga nuklir.

Reaktor Nuklir

Sekarang kita masuk ke tahap yang lebih seru, yaitu reaktor. Sebagaimana kita ketahui, reaktor nuklir adalah tempat dimana terjadinya reaksi nuklir. Reaktor nuklir ini secara umum dibagi menjadi dua, yaitu reaktor fisi dan fusi. Namun kali ini kita batasi pembahasan kita pada reaktor fisi ya.

penjelasan tentang reaktor nuklir

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, reaktor fisi adalah tempat dimana dilangsungkannya reaksi fisi nuklir. Di dalam reaktor ini, reaksi berantai dari pembelahan uranium dikendalikan oleh batang kendali. Batang kendali ini memegang peranan penting dalam mengendalikan reaksi berantai. Karena batang kendali ini membantu menyerap neutron neutron bebas. Dalam operasinya, reaktor ini dijalankan oleh seorang operator reaktor.

 

Bahan Bakar Nuklir

Oke, dalam menghasilkan energi tentu kita perlu bahan bakar yang akan diolah menjadi energi. Dalam hal reaktor nuklir juga mengenal istilah bahan bakar nuklir. Bahan bakar yang biasa digunakan dalam reaktor nuklir adalah Uranium-235 yang diperkaya. Perlu diketahui bahwa jumlah isotop Uranium-235 di alam hanya 0,7% saja, sedangkan sebagian besar adalah isotop Uranium-238.

penjelasan tentang bahan bakar nuklir

Mengapa harus Uranium? Apakah unsur lain tidak bisa melakukan reaksi fisi? Tentu unsur apapun bisa melakukan reaksi fisi. Tetapi energi yang diperlukan untuk mereaksikan suatu unsur ini berbeda beda. Nah, pada isotop Uranium-235 ini karena membutuhkan energi yang relatif kecil untuk menjalankan reaksi fisi dibandingkan dengan unsur lain. Sebenarnya bisa saja menggunakan unsur lain untuk reaksi fisi tetapi hal itu tidak efektif karena energi yang dibutuhkan besar dan tidak sebanding dengan energi yang dihasilkan.

Selain uranium, ada unsur lain yang digunakan sebagai bahan bakar nuklir, yaitu Thorium. Thorium ini digadang gadang lebih efisien dibandingkan dengan uranium. Tapi sejauh ini Pembangkit Listrik Tenaga Thorium belum banyak digunakan.

Macam Macam Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Kita masuk ke pembahasan inti. Sebenarnya, sistem pembangkitan antara PLTN dan PLTU itu tidak jauh berbeda. Perbedaan mencolok hanya pada sumber energinya. Dimana pada PLTN menggunakan reaksi nuklir di dalam reaktor sedangkan PLTU menggunakan pembakaran batu bara di dalam tungku. Pada kedua pembangkit ini sama sama menggunakan uap air sebagai media penghantar dengan siklus Rankine. Siklus Rankin ini simpelnya merupakan siklus dari uap tersebut.

PLTN ini ada beberapa jenis, tetapi yang paling banyak digunakan di dunia adalah reaktor PWR (Pressurized Water Reactor) dan BWR (Boiling Water Reactor). Berikut merupakan perbedaan mendasar dari kedua reaktor tersebut.



No PWR
BWR
1 PWR mempunyai dua aliran pendingin yang terpisah, yaitu air untuk mendinginkan reaktor (istilahnya adalah sistem pendingin primer) dan air yang akan menjadi uap untuk memutar turbin (istilahnya adalah sistem pendingin sekunder)
Hanya ada satu jenis aliran pendingin.
2 Proses pendidihan air di sistem generator. Dimana energi ditransfer dari pendingin primer ke pendingin sekunder.
Proses pendidihan berlangsung di dalam bejana reaktor.
3 Pada sistem pendingin primer tidak terjadi pendidihan karena tekanan dijaga tetap tinggi oleh PRZ. Karena terjadi pendidihan pada sistem pendingin maka tekanan pendingin lebih rendah daripada PLTN jenis PWR.
4 Batang kendali yang mengatur berlangsungnya reaksi fisi terletak di bagian atas bejana reaktor. Karena uap akan mengumpul di bagian atas bejana, maka batang kendali ditempatkan di bagian bawah bejana reaktor.
 

Skema PWR

 
penjelasan tentang PWR

Bisa kita lihat bahwa batang kendali terletak diatas bejana reaktor dan air pendingin dialirkan dari bawah. Hal yang mencolok dari tipe PWR ini adalah ada dua sistem pendingin, yaitu pendingin primer dan sekunder. Pendingin primer yaitu air yang bertugas mendinginkan reaktor dan pendingin sekunder adalah air yang akan menjadi uap untuk memutar turbin. Pembangkit listrik tenaga nuklir yang satu ini memang cukup banyak di dunia.

Skema BWR


penjelasan tentang BWR

Berbeda dengan PWR, BWR ini hanya memiliki satu jenis pendingin saja yang bertanggung jawab untuk mendinginkan sekaligus menghasilkan uap. Prinsipnya adalah mendidihkan air yang terdapat pada bejana reaktor, ya seperti memasak air pada umumnya. Air berada diatas dan reaksi nuklir terjadi di bawahnya yang kemudian reaksi nuklir ini akan mendidihkan air pendingin yang kemudian menghasilkan uap. 
 
Nah, uap ini yang kemudian dialirkan menuju turbin. Pada BWR, batang kendalinya ada di bagian bawah bejana karena pada bagian atas bejana uap akan terkumpul yang tentu saja akan menghambat jika diletakkan batang kendali disana.

Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Lantas bagaimana dengan sistem kerja PLTN tersebut? Oke, kita mulai ceritanya, kita mulai dari dalam reaktor. Di dalam reaktor tepatnya di inti reaktor dimana bahan bakar Uranium-235 diletakan. Neutron ditembakkan dan terjadilah reaksi fisi berantai. Dan Uranium-235 ini membelah intinya menjadi inti yang lebih ringan sambal meradiasikan panas, neutron, dan partikel lainnya.

Kemudian energi yang dihasilkan ini dimanfaatkan untuk mendidihkan air. Air ini sekaligus berfungsi sebagai pendingin reaktor. Energi ini dialirkan melalui media uap seperti pada PLTU dimana uap yang dihasilkan dialirkan menuju turbin untuk memutar turbin. 
 
Turbin inilah yang bertanggung jawab memutar generator agar dapat menghasilkan listrik. Nah, selanjutnya setelah melalui turbin, uap ini berjalan menuju kondensor untuk dilakukan pendinginan dan pengembunan. Uap air tersebut diubah menjadi air dan kembali dialirkan menuju reaktor.
 
 
prinsip kerja pembangkit listrik tenaga nuklir


Sesimpel itu? Hmm sepertinya tidak, karena ada banyak aspek yang perlu dipertimbangkan, seperti pada reaktor. Pada reaktor lebih rincinya proses yang terjadi adalah bahan bakar nuklir tersebut diatur pada posisi tertentu sesuai dengan matriks tertentu agar mendapatkan hasil yang efisien. Kemudian di bahan bakar diletakkan di dalam reaktor untuk melakukan reaksi fisi nuklir. 
 
Di dalam reaktor itu ada air yang menjadi pendingin. Nah, air apa sih yang digunakan pada reaktor? Ada dua jenis air yang bisa digunakan, yaitu air tawar atau air ringan dan air berat. Kemudian seperti yang dijelaskan sebelumnya, ada batang kendali untuk mengendalikan reaksi fisi berantai yang terjadi.

Oke, kalau begitu seefisien apakah pembangkit listrik tenaga nuklir itu? Oke, sederhananya, 1 gram bahan bakar uranium setara dengan 3 ton bahan bakar batu bara, atau 2000 liter minyak bumi. Dan untuk info saja daya PLTN yang tersebar di dunia berada pada kisaran antara 40 MWe hingga 2000 MWe. Dan sampai 2015 terdapat 437 PLTN di seluruh dunia dan sekaligus bertanggung jawab pada supply 1/6 kebutuhan energi dunia.

Kesimpulan

PLTN merupakan salah satu pembangkit listrik yang bisa dibilang sangat efisien. Tetapi tentu saja dibalik itu ada faktor faktor yang perlu dipertimbangkan. Sama seperti pembangkit listrik pada umumnya, PLTN ini ada sisi baik dan buruknya. Dan untuk sistem kerja PLTN jika kita tinjau secara umum hampir sama dengan PLTU. 
 
Yang membedakan hanya pada pembangkitan uapnya saja. Dimana pada PLTN kita menggunakan reaksi fisi berantai untuk menghasilkan uap. Dimana uap dihasilkan dari dalam reaktor yang kemudian uap tersebut dilanjutkan ke turbin. Dan dari turbin uap ini dialirkan ke kondensor untuk didinginkan yang kemudian mengembun menjadi air yang dialirkan kembali ke reaktor. Nah, listriknya sendiri dihasilkan di turbin ini yang putarannya digunakan untuk memutar generator. Inilah penjelasan mengenai pembangkit listrik tenaga nuklir.

0 komentar: