Reaktor nuklir

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Langsung ke: navigasi, cari
Teras sebuah reaktor kecil yang digunakan untuk penelitian.

Reaktor nuklir adalah suatu tempat atau perangkat yang digunakan untuk membuat, mengatur, dan menjaga kesinambungan reaksi nuklir berantai pada laju yang tetap. Berbeda dengan bom nuklir, yang reaksi berantainya terjadi pada orde pecahan detik dan tidak terkontrol.

Reaktor nuklir digunakan untuk banyak tujuan. Saat ini, reaktor nuklir paling banyak digunakan untuk membangkitkan listrik. Reaktor penelitian digunakan untuk pembuatan radioisotop (isotop radioaktif) dan untuk penelitian. Awalnya, reaktor nuklir pertama digunakan untuk memproduksi plutonium sebagai bahan senjata nuklir.

Saat ini, semua reaktor nuklir komersial berbasis pada reaksi fisi nuklir, dan sering dipertimbangkan masalah risiko keselamatannya. Sebaliknya, beberapa kalangan menyatakan bahwa pembangkit listrik tenaga nuklir merupakan cara yang aman dan bebas polusi untuk membangkitkan listrik. Daya fusi merupakan teknologi ekperimental yang berbasi pada reaksi fusi nuklir. Ada beberapa piranti lain untuk mengendalikan reaksi nuklir, termasuk di dalamnya pembangkit thermoelektrik radioisotop dan baterai atom, yang membangkitkan panas dan daya dengan cara memanfaatkan peluruhan radioaktif pasif, seperti halnya Farnsworth-Hirsch fusor, di mana reaksi fusi nuklir terkendali digunakan untuk menghasilkan radiasi neutron.

Aplikasi[sunting | sunting sumber]

Pressurized Water Reactor untuk kapal. Reaktor ini menggunakan air laut sebagai kondenser pendingin reaktor.

Sejarah[sunting | sunting sumber]

Gambar dari paten "reaktor neutron" Fermi-Szilárd.

Meskipun umat manusia telah menguasai daya nuklir baru-baru ini, reaktor nuklir yang pertama muncul dikendalikan oleh alam. Lima belas reaktor fisi nuklir alami telah ditemukan di tambang Oklo, Gabon, West Africa. Pertama ditemukan pada tahun 1972 oleh ahli fisika Perancis Francis Perrin. Reaktor alami ini dikenal dengan sebutan Reaktor Fossil Oklo. Reaktor-reaktor ini diperkirakan aktif selama 150 juta tahun, dengan daya keluaran rata-rata 100 kW. Bintang-bintang juga mengandalkan fusi nuklir guna membangkitkan panas, cahaya dan radiasi lainnya. Konsep reaktor nuklir alami diajukan pertama kali oleh Paul Kuroda pada tahun 1956 saat di Universitas Arkansas [1].

Enrico Fermi dan Leó Szilárd, pertama kali membangun reaktor nuklir Chicago Pile-1 saat mereka di Universitas Chicago pada 2 Desember, 1942.

Reaktor nuklir generasi pertama digunakan untuk menghasilkan plutonium sebagai bahan senjata nuklir. Selain itu, reaktor nuklir juga digunakan oleh angkatan laut Amerika (lihat Reaktor Angkatan Laut Amerika Serikat) untuk menggerakkan kapal selam dan kapal pengangkut pesawat udara. Pada pertengahan 1950-an, baik Uni Sovyet maupun negara-negara barat meningkatkan penelitian nuklirnya termasuk penggunaan atom di luar militer. Tetapi, sebagaimana program militer, penelitian atom di bidang non-militer juga dilakukan dengan rahasia.

Pada 20 Desember 1951, listrik dari generator yang digerakkan oleh tenaga nuklir pertama kali dihasilkan oleh Experimental Breeder Reactor-I (EBR-1) yang berlokasi di Arco, Idaho. Pada 26 Juni 1954, pukul 5:30 pagi, PLTN pertama dunia utnuk pertama kalinya mulai beroperasi di Obninsk, Kaluga Oblast, USSR. PLTN ini menghasilkan 5 megawatt, cukup untuk melayani daya 2,000 rumah. [2][3].

PLTN skala komersial pertama dunia adalah Calder Hall, yang mulai beroperasi pada 17 Oktober 1956 [4]. Reaktor generasi pertama lainnya adalah Shippingport Reactor yang berada di Pennsylvania (1957).

Sebelum kecelakaan Three Mile Island pada 1979, sebenarnya permintaan akan PLTN baru di Amerika Serikat sudah menurun karena alasan ekonomi. Dari tahun 1978 sampai dengan 2004, tidak ada permintaan PLTN baru di Amerikat Serikat [5], meskipun hal itu mungkin akan berubah pada tahun 2010 ( lihat Masa depan industri nuklir).

Tidak seperti halnya kecelakaan Three Mile Island, kecelakaan Chernobyl pada tahun 1986 tidak berpengaruh pada peningkatan standar reaktor nuklir negara barat. Hal ini dikarenakan memang reaktor Chernobyl dikenal mempunyai desain yang tidak aman , menggunakan reaktor jenis RBMK, tanpa kubah pengaman (containment building) dan dioperasikan dengan tidak aman, dan pihak barat memetik pelajaran dari hal ini [6].

Pada tahun 1992 topan Andrew menghamtam Turkey Point Nuclear Generating Station. Lebih dari US$90 juta kerugian yang diderita, sebagian besar menimpa tangki penampungan air dan cerobong asap pembangkit listrik berbahan bakar fossil (minyak/batubara) yang ada dilokasi, tapi containment building tidak mengalami kerusakan [7][8].

Masa depan industri nuklir[sunting | sunting sumber]

Hingga tahun 2006, Watts Bar 1, yang akan beroperasi pada tahun 1997, adalah PLTN komersial Amerika Serikat terakhir yang akan beroperasi. Hal ini biasanya dijadikan bukti berhasilnya kampanye anti nuklir dunia. Tetapi, penolakan politis akan nuklir hanya berhasil terjadi di sebagian Eropa, Selandia Baru, Filipina dan Amerika Serikat. Bahkan di Amerika Serikat dan seluruh Eropa, investasi pada penelitian daur bahan bakar nuklir terus berlanjut, dan dengan prediksi beberapa ahli akan kelangkaan listrik , peningkatan harga bahan bakar fosil dan perhatian akan emisi gas rumah kaca akan memperbarui kebutuhan PLTN.

Banyak negara yang tetap aktif mengembangkan energi nuklirnya termasuk diantaranya Jepang, China dan India, kesemuanya aktif mengembangkan teknolgi reaktor termal dan reaktor cepat. Korea Selatan dan Amerika Serikat hanya mengembangkan teknolgi reaktor thermasSouth, Afrika Selatan dan China mengembangkan versi baru Pebble Bed Modular Reactor (PBMR). Finlandia dan Perancis aktif mengembangkan energi nuklir; Finladia mempunyai European Pressurized Reactor yang sedang dibangun oleh Areva. Jepang membangun unit yang beroperasi pada tahun 2005.

Pada 22 September 2005 telah diumumkan dua lokasi baru di Amerika Serikat yang telah dipilih sebagai lokasi PLTN.

Proses Kerja Pusat Listrik Tenaga Nuklir[sunting | sunting sumber]

Proses kerja PLTN sebenarnya hampir sama dengan proses kerja pembangkit listrik konvensional 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 batubara atau minyak bumi.

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 :

  1. Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi dalam bentuk panas yang sangat besar.
  2. Panas hasil reaksi nuklir tersebut dimanfaatkan untuk menguapkan air pendingin, bisa pendingin primer maupun sekunder bergantung pada tipe reaktor nuklir yang digunakan.
  3. Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga dihasilkan energi gerak (kinetik).
  4. Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator sehingga dihasilkan arus listrik.

Komponen dasar reaktor nuklir[sunting | sunting sumber]

Komponen dasar dari reaktor nuklir adalah sebagai berikut:

  1. Bahan bakar nuklir, berbentuk batang logam berisi bahan radioaktif yang berbentuk pelat
  2. Moderator, berfungsi menyerap energi neutron
  3. Reflektor, berfungsi memantulkan kembali neutron
  4. Pendingin, berupa bahan gas atau logam cair untuk mengurangi energi panas dalam reaktor
  5. Batang kendali, berfungsi menyerap neutron untuk mengatur reaksi fisi
  6. Perisai, merupakan pelindung dari proses reaksi fisi yang berbahaya

Klasifikasi Reaktor[sunting | sunting sumber]

Macam reaktor dibedakan berdasarkan kegunaan, tenaga neutron dan nama komponen serta parameter operasinya.

Menurut kegunaan:

  1. Reaktor daya
  2. Reaktor riset termasuk uji material dan latihan
  3. Reaktor produksi isotop yang kadang-kadang digolongkan juga kedalam reaktor riset

Ditinjau dari tenaga neutron yang melangsungkan reaksi pembelahan, reaktor dibedakan menjadi:

  1. Reaktor cepat: GCFBR, LMFBR, SCFBR
  2. Reaktor thermal: PWR, BWR, PHWR, GCR.

Berdasarkan parameter yang lain dapat disebut:

  1. Reaktor berreflektor grafit: GCR, AGCR
  2. Reaktor berpendingin air ringan: PWR, BWR
  3. Reaktor suhu tinggi: HTGR

Kalasifikasi berdasarkan type reaksi nuklir[sunting | sunting sumber]

Reaktor Nuklir Fisi[sunting | sunting sumber]

Semua PLTN komersial yang ada dinunia menggunakan reaksi nuklir fisi. Pada umumnya reaktor jenis ini menggunakan bahan bakar nuklir Uranium dan reaktor jenis ini akan menghasilkan Plutonium, meskipun dimungkinkan juga menggunakan siklus bahan bakar Thorium. Reaktor fisi dapat dibagi menjadi 2 kelompok besar berdasarkan energy neutron yang digunakan dalam proses fisi, yaitu:

  • Reaktor thermal (lambat) menggunakan neutron lambat atau neutron thermal. Reaktor ini bercirikan mempunyai moderator neutron / material pelambat yang ditujukan untuk melambatkan neutron sampai mempunyai energi kinetik rerata partikel yang ada disekitarnya, dengan kata lain, sampai mereka "dithermalkan". Reaktor termal, reaktor jenis ini menggunakan neutron lambat atau neutron thermal. Hampir semua reaktor yang ada saat ini adalah reaktor jenis reaktor termal. Reaktor ini mempunyai bahan moderasi neutron yang dapat memperlambat neutron hingga mencapai energy termal. Kemungkinan (propabilitas) lebih besar terjadinya reaksi fisi antara neutron termal dan bahan fisil seperti Uranium 235, Plutonium 239 dan Plutonium 241 dan akan mempunyai kemungkinan lebih kecil terjadinya reaksi fisi dengan Uranium 238. Dalam reaktor jenis ini, biasanya pendingin juga berfungsi sebagai moderator neutron, reaktor jenis ini umumnya menggunakan pendingin air dalam tekanan tinggi untuk meningkatkan titik didih air pendingin. Reaktor ini diwadahi dalam suatu tanki reaktor yang didalamnya dilengkapi dengan instrumentasi pemantau dan pengendali reaktor, pelindung radiasi dan gedung containment
  • Reaktor cepat, reaktor jenis ini menggunakan neutron cepat untuk menghasilkan fisi dalam bahan bakar reaktor nuklir. reaktor jenis ini tidak memiliki moderator neutron, dan menggunakan bahan pendingin yang kurang memoderasi neutron. Untuk tetap menjaga agar reaksi nuklir berantai tetap berjalan maka diperlukan bahan bakar yang mempunyai bahan belah (fissile material) dengan kandungan uranium 235 yang lebih tinggi (lebih dari 20 %). Reaktor cepat mempunyai potensi menghasilkan limbah trasnuranic yang lebih kecil karena semua aktinida dapat terbelah dengan menggunakan neutron cepat, namun reaktor ini sulit untuk dibangun dan mahal dalam pengoperasiannya.

Reaktor Nuklir Fusi[sunting | sunting sumber]

Reaktor jenis ini merupakan teknologi reaktor nuklir yang masih dalam tahap eksperimental, secara umum menggunakan hydrogen sebagai bahan bakarnya.

Teknologi reaktor nuklir saat ini[sunting | sunting sumber]

  • Pressurized water reactor (PWR)
  • Boiling water reactor (BWR)
  • Pressurized Heavy Water Reactor (PHWR)
  • Reaktor Bolshoy Moschnosti Kanalniy (High Power Channel Reactor) (RBMK)
  • Gas-cooled reactor (GCR) and advanced gas-cooled reactor (AGR)
  • Liquid-metal Fast breeder reactor (LMFBR)
    • Lead-cooled fast reactor
    • Sodium-cooled fast reactor
  • Pebble-bed reactor (PBR)
  • Molten salt reactor
  • Aqueous Homogeneous Reactor (AHR)

Galeri[sunting | sunting sumber]

Fakta menarik mengenai PLTN[sunting | sunting sumber]

  • Uji coba pemanfaatan tenaga nuklir untuk menghasilkan listrik dilakukan di Amerika Serikat pada 20 Desember 1951. Dalam uji coba ini, reaksi fisi dalam reaktor EBR-1 mampu menghasilkan energi untuk menyalakan 4 buah bola lampu.
  • Pada 30 April 2002, reaktor Obnisk (tipe LWGR), dihentikan pengoperasiannya setelah 48 tahun (1954-2002) mensubsidi kebutuhan listrik di Rusia
  • Reaktor Calder Hall yang berada di Sellafield-Inggris, adalah reaktor daya pertama yang mampu menghasilkan listrik berskala industri, yaitu sebesar 196 megawatt [untuk ukuran reaktor modern daya listrik yang dihasilkan sudah melebihi angka ini]. Reaktor ini dioperasikan pertama kali pada tahun 1956, dan di shut-down pada 31 Maret 2003 setelah beroperasi selama 40 tahun,.
  • Reaktor Uterweser di Jerman (1350 MWe) sejak pertama kali beroperasi pada tahun 1978, telah menghasilkan lebih banyak listrik bila dibandingkan reaktor lainnya
  • Reaktor Emsland (tipe PWR) di Jerman, mulai beroperasi pada tahun 1988 dengan faktor beban kumulatif (cummulative load factor) sebesar 93,3%. Reaktor ini mempelopori konsep life time performance, yang kemudian diterapkan oleh 2 raktor milik Korea Selatan, Wolsong-3 (tipe PHWR) dan Ulchin-4 (tipe PWR)
  • Pada tahun 1994, reaktor Candu, Pickering-7, memecahkan rekor dunia dengan terus beroperasi selama 894 hari non stop. Proses penggantian bahan bakar dilakukan selama selang waktu tersebut
  • Rekor yang sama juga berhasil dipecahkan oleh reaktor BWR, LaSalle-1 (1137 MWe) milik Amerika Serikat, dengan beroperasi non-stop tanpa penggantian bahan bakar [umumnya reaktor tipe LWR, harus di shut down untuk proses penggantian bahan bakar]. Selama 739 hari, reaktor akhirnya harus di matikan sementara untuk penggantian rutin bahan bakar, pada tanggal 2 Februari 2006
  • Tahun 2008 faktor beban (load factor) reaktor Indian Point-3 (Amerika Serikat) mampu menembus angka 101, 8%. Reaktor ini kemudian didaulat sebagai reaktor dengan kinerja terbaik pada tahun 2008, di ikuti oleh reaktor Sequoyah-1 (Amerika Serikat) dan Fukushima II-1 (Jepang)
  • Hingga juni 2009, tercatat 13.660 tahun operasi reaktor dan sudah menghasilkan 56.600 milyar kWh listrik bagi dunia
  • Pada tahun 2008 total listrik yang dihasilkan dari nuklir adalah 2601 milyar kWh, atau sekitar 15% dari total listrik yang dihasilkan pada tahun tersebut

Referensi[sunting | sunting sumber]

  1. ^ "Oklo: Natural Nuclear Reactors". Office of Civilian Radioactive Waste Management. Diakses June 28.  Unknown parameter |accessyear= ignored (help)
  2. ^ "From Obninsk Beyond: Nuclear Power Conference Looks to Future". International Atomic Energy Agency. Diakses June 27.  Unknown parameter |accessyear= ignored (help)
  3. ^ "Nuclear Power in Russia". World Nuclear Association. Diakses June 27.  Unknown parameter |accessyear= ignored (help)
  4. ^ "1956:Queen switches on nuclear power". BBC news. Diakses June 28.  Unknown parameter |accessyear= ignored (help)
  5. ^ "The Rise and Fall of Nuclear Power". Public Broadcasting Service. Diakses June 28.  Unknown parameter |accessyear= ignored (help)
  6. ^ "Backgrounder on Chernobyl Nuclear Power Plant Accident". Nuclear Regulatory Commission. Diakses June 28.  Unknown parameter |accessyear= ignored (help)
  7. ^ "EFFECT OF HURRICANE ANDREW ON TURKEY POINT NUCLEAR GENERATING STATION AND LESSONS LEARNED". Nuclear Regulatory Commission. Diakses June 28.  Unknown parameter |accessyear= ignored (help)
  8. ^ "SUPPLEMENT 1:EFFECT OF HURRICANE ANDREW ON TURKEY POINT NUCLEAR GENERATING STATION AND LESSONS LEARNED". Nuclear Regulatory Commission. Diakses June 28.  Unknown parameter |accessyear= ignored (help)

Pranala luar[sunting | sunting sumber]