Aplikasi Nuklir di Bidang KesehatanPosted on November 18, 2008 -
Filed UnderScientist|11 CommentsPendahuluan
Asal-mula fisika nuklir terikat pada fisika atom, teori
relativitas, dan teori kuantum dalam permulaan abad kedua-puluh.
Kemajuan awal utama meliputi penemuan radioaktivitas (1898),
penemuan inti atom dengan menginterpretasikan hasil hamburan
partikel alfa (1911), identifikasi isotop dan isobar (1911),
pemantapan hukum-hukum pergeseran yang mengendalikan
perubahan-perubahan dalam nomor atom yang menyertai peluruhan
radioaktivitas (1913), produksi transmutasi nuklir karena
penembakan dengan partikel alfa (1919) dan oleh partikel-partikel
yang dipercepat secara artifisial (1932), formulasi teori peluruhan
beta (1933), produksi inti-inti radioaktif oleh partikel-partikel
yang dipercepat (1934), dan penemuan fissi nuklir (1938). Fisika
nuklir ialah unik pada tingkat dimana ia menghadirkan banyak topik
terapan dan paling fundamental. Instrumentasi-intrumentasinya telah
memiliki kegunaan yang banyak di seluruh sains, teknologi, dan
kedokteran; rekayasa nuklir dan kedokteran nuklir adalah dua bidang
spesialisasi terapan yang sangat penting.Aplikasi teknik nuklir,
baik aplikasi radiasi maupun radioisotop, sangat dirasakan
manfaatnya sejak program penggunaan tenaga atom untuk maksud damai
dilancarkan pada tahun 1953. Dewasa ini penggunaannya di bidang
kedokteran sangat luas, sejalan dengan pesatnya perkembangan
bioteknologi, serta didukung pula oleh perkembangan instrumentasi
nuklir dan produksi radioisotop umur pendek yang lebih
menguntungkan ditinjau dari segi medik. Energi radiasi yang
dipancarkan oleh suatu sumber radiasi, dapat menyebabkan
peruba.hari fisis, kimia dan biologi pada materi yang dilaluinya.
Perubahan yang terjadi dapat dikendalikan dengan jalan memilih
jenis radiasi (, , atau neutron) serta mengatur dosis terserap,
sesuai dengan efek yang ingin dicapai. Berdasarkan sifat tersebut,
radiasi dapat digunakan untuk penyinaran langsung seperti antara
lain pada radioterapi, dan sterilisasi. Selain itu, radiasi yang
dipancarkan oleh suatu radioisotop, lokasi dan distribusinya dapat
dideteksi dari luar tubuh secara tepat, serta aktivitasnya dapat
diukur secara akurat; sehingga penggunaan radioisotop sebagai
tracer atau perunut, sangat bermanfaat dalam studi metabolisme,
serta teknik pelacakan dan penatahan berbagai organ tubuh, tanpa
harus melakukan pembedahan.
Kedokteran Nuklir
Ilmu Kedokteran Nuklir adalah cabang ilmu kedokteran yang
menggunakan sumber radiasi terbuka berasal dari disintegrasi inti
radionuklida buatan, untuk mempelajari perubahan fisiologi, anatomi
dan biokimia, sehingga dapat digunakan untuk tujuan diagnostik,
terapi dan penelitian kedokteran. Pada kedokteran Nuklir,
radioisotop dapat dimasukkan ke dalam tubuh pasien (studi invivo)
maupun hanya direaksikan saja dengan bahan biologis antara lain
darah, cairan lambung, urine da sebagainya, yang diambil dari tubuh
pasien yang lebih dikenal sebagai studi in-vitro (dalam gelas
percobaan).Pemeriksaan kedokteran nuklir banyak membantu dalam
menunjang diagnosis berbagai penyakitseperti penyakit jantung
koroner, penyakit kelenjar gondok, gangguan fungsi ginjal,
menentukan tahapan penyakit kanker dengan mendeteksi penyebarannya
pada tulang, mendeteksi pendarahan pada saluran pencernaan makanan
dan menentukan lokasinya, serta masih banyak lagi yang dapat
diperoleh dari diagnosis dengan penerapan teknologi nuklir yang
pada saat ini berkembang pesat.Disamping membantu penetapan
diagnosis, kedokteran nuklir juga berperanan dalam terapi-terapi
penyakit tertentu, misalnya kanker kelenjar gondok, hiperfungsi
kelenjar gondok yang membandel terhadap pemberian obat-obatan non
radiasi, keganasan sel darah merah, inflamasi (peradangan)sendi
yang sulit dikendalikan dengan menggunakan terapi obat-obatan
biasa. Bila untuk keperluan diagnosis, radioisotop diberikan dalam
dosis yang sangat kecil, maka dalam terapi radioisotop sengaja
diberikan dalam dosis yang besar terutama dalam pengobatan terhadap
jaringan kanker dengan tujuan untuk melenyapkan sel-sel yang
menyusun jaringan kanker itu.Di Indonesia, kedokteran nuklir
diperkenalkan pada akhir tahun 1960an, yaitu setelah reaktor atom
Indonesia yang pertama mulai dioperasikan di Bandung. Beberapa
tenaga ahli Indonesia dibantu oleh tenaga ahli dari luar negeri
merintis pendirian suatu unit kedokteran nuklir di Pusat Penelitian
dan Pengembangan Teknik Nuklir di Bandung. Unit ini merupakan cikal
bakal Unit Kedokteran Nuklir RSU Hasan Sadikin, Fakultas Kedokteran
Universitas Padjadjaran. Menyusul kemudian unit-unit berikutnya di
Jakarta (RSCM, RSPP, RS Gatot Subroto) dan di Surabaya (RS Sutomo).
Pada tahun 1980-an didirikan unit-unit kedokteran nuklir berikutnya
di RS sardjito (Yogyakarta) RS Kariadi (Semarang), RS Jantung
harapan Kita (Jakarta) dan RS Fatmawati (Jakarta). Dewasa ini di
Indonesia terdapat 15 rumah sakit yang melakukan pelayanan
kedokteran nuklir dengan menggunakan kamera gamma, di samping masih
terdapat 2 buah rumah sakit lagi yang hanya mengoperasikan alat
penatah ginjal yang lebih dikenal dengan nama Renograf.Radioisotop
dan Teleterapi Henry Bacquerel penemu radioaktivitas telah membuka
cakrawala nuklir untuk kesehatan. Kalau Wilhelm Rontgen, menemukan
sinar-x ketika gambar jari dan cincin istrinya ada pada film. Maka
Marie Currie mendapatkan hadiah Nobel atas penemuannya Radium dan
Polonium dan dengan itu pulalah sampai dengan 1960-an Radium telah
digunakan untuk kesehatan hampir mencapai 1000 Ci. Tentunya ini
sebuah jumlah yang cukup besar untuk kondisi saat itu. Masyarakat
kedokteran menggunakan radioisotop Radium ini untuk pengobatan
kanker, dan dikenal dengan Brakiterapi. Meskipun kemudian banyak
ditemukan radiosiotop yang lebih menjanjikan untuk brakiterapi,
sehingga Radium sudah tidak direkomendasikan lagiSelain untuk
Brakiterapi, radisotop Cs-137 dan Co-60 juga dimanfaatkan untuk
Teleterapi, meskipun belakangan ini teleterapi dengan menggunakan
radioisotop Cs-137 sudah tidak direkomendasikan lagi untuk
digunakan. Meskipun pada dekade belakangan ini jumlah pesawat
teleterapi Co-60 mulai menurun digantikan dengan akselerator medik
. Radioisotop tersebut selain digunakan untuk brakiterapi dan
teleterapi, saat ini juga telah banyak digunakan untuk keperluan
Gamma Knife, sebagai suatu cara lain pengobatan kanker yang
berlokasi di kepala.Teleterapi adalah perlakuan radiasi dengan
sumber radiasi tidak secara langsung berhubungan dengan tumor.
Sumber radiasi pemancar gamma seperti Co-60 pemakaiannya cukup
luas, karena tidak memerlukan pengamatan yang rumit dan hampir
merupakan pemancar gamma yang ideal. Sumber ini banyak digunakan
dalam pengobatan kanker/tumor, dengan jalan penyinaran tumor secara
langsung dengan dosis yang dapat mematikan sel tumor, yang disebut
dosis letal.Kerusakan terjadi karena proses eksitasi dan ionisasi
atom atau molekul. Pada teleterapi, penetapan dosis radiasi sangat
penting, dapat berarti antara hidup dan mati. Masalah dosimetri ini
ditangani secara sangat ketat di bawah pengawasan Badan
Internasional WHO dan IAEA bekerjasama dengan
laboratorium-laboratorium standar nasional.Orang pertama yang
menggunakan radioisotop nuklir sebagai tracer (perunut) pada
1913-an adalah GC Havesy, dan dengan tulisannya dalam Journal of
Nuclear Medicine, Havesy menerima hadiah Nobel Kimia 1943. Prinsip
yang ditemukan Havesy inilah yang kemudian dimanfaatkan dalam
Kedokteran Nuklir, baik untuk diagnosa maupun terapi. Radioisotop
untuk diagnosa penyakit memanfaatkan instrumen yang disebut dengan
Pesawat Gamma Kamera atau SPECT (Single Photon Emission Computed
Thomography). Sedangkan aplikasi untuk terapi sumber radioisotop
terbuka ini seringkali para pakar menyebutnya sebagai
Endoradioterapi.Rutherford dan Teknologi Pemercepat
RadioisotopPenemuan Rutherford memberikan jalan pada munculnya
teknologi pemercepat radioisotop, sehingga J Lawrence dapat
menggunakan Siklotron Berkeley dapat memproduksi P-32, yang
merupakan radioisotop artifisial pertama yang digunakan untuk
pengobatan leukimia. Sekitar 1939, I-128 diproduksi pertama kalinya
dengan menggunakan Siklotron, namun dengan keterbatasan pendeknya
waktu paro, maka I-131 dengan waktu paro 8 hari diproduksi.
Perkembangan teknologi Siklotron untuk kesehatan menjadi penting
setelah beberapa produksi radioisotop dengan waktu paro pendek
mulai dimanfaatkan dan sebagai dasar utama PET (Positron Emission
Tomography).Radioisotop selain diproduksi dengan pemercepat, juga
dapat diproduksi dengan reaktor nuklir. Majalah Science telah
mengumumkan bahwa reaktor nuklir penghasil radioisotop pada 1946,
dan menurut Baker sampai sekitar 1966 ada 11 reaktor nuklir di
Amerika Serikat memproduksi radiosisotop untuk melayani kesehatan.
Perkembangan teknologi reaktor juga saat ini dimanfaatkan untuk
produksi secara in-situ aktivasi Boron untuk pengobatan penyakit
maligna dan biasanya dikenal dengan BNCT (Boron Netron Capture
Therapy ). Meskipun saat ini banyak juga berkembang BNCT dengan
metode akselerator.Generator radioisotop-pun saat ini juga berperan
besar dalam memproduksi radioisotop untuk kesehatan, terutama
kedokteran nuklir. Produksi, pengembangan dan pemanfaatan generator
Mo-99/Tc-99m merupakan dampak positif dalam aplikasi nuklir untuk
kesehatan dan farmasi. Dengan generator ini masalah-masalah faktor
produksi ulang, waktu, dan jarak terhadap tempat yang memproduksi
radioisotop, selain juga mengurangi dosis yang diterima oleh
pasien.
Teknik Pengaktivan Neutron
Teknik nuklir ini dapat digunakan untuk menentukan kandungan
mineral tubuh terutama untuk unsur-unsur yang terdapat dalam tubuh
dengan jumlah yang sangat kecil (Co,Cr,F,Fe,Mn,Se,Si,V,Zn dsb)
sehingga sulit ditentukan dengan metoda konvensional. Kelebihan
teknik ini terletak pada sifatnya yang tidak merusak dan
kepekaannya sangat tinggi. Di sini contoh bahan biologik yang akan
idperiksa ditembaki dengan neutron.
4. Penentuan Kerapatan Tulang Dengan Bone DensitometerPengukuran
kerapatan tulang dilakukan dengan cara menyinari tulang dengan
radiasi gamma atau sinar-x. Berdasarkan banyaknya radiasi gamma
atau sinar-x yang diserap oleh tulang yang diperiksa maka dapat
ditentukan konsentrasi mineral kalsium dalam tulang. Perhitungan
dilakukan oleh komputer yang dipasang pada alat bone densitometer
tersebut. Teknik ini bermanfaat untuk membantu
mendiagnosiskekeroposan tulang (osteoporosis) yang sering menyerang
wanita pada usia menopause (matihaid) sehingga menyebabkan tulang
muda patah.
5. Three Dimensional Conformal Radiotheraphy (3d-Crt)Terapi
Radiasi dengan menggunakan sumber radiasi tertutup atau pesawat
pembangkit radiasi telah lama dikenal untuk pengobatan penyakit
kanker. Perkembangan teknik elektronika maju dan peralatan komputer
canggih dalam dua dekade ini telah membawa perkembangan pesat dalam
teknologi radioterapi. Dengan menggunakan pesawat pemercepat
partikel generasi terakhir telah dimungkinkan untuk melakukan
radioterapi kanker dengan sangat presisi dan tingkat keselamatan
yang tinggi melalui kemampuannya yang sangat selektif untuk
membatasi bentuk jaringan tumor yang akan dikenai radiasi,
memformulasikan serta memberikan paparan radiasi dengan dosis yang
tepat pada target. Dengan memanfaatkan teknologi 3D-CRT ini sejak
tahun 1985 telah berkembang metoda pembedahan dengan menggunakan
radiasi pengion sebagai pisau bedahnya (gamma knife). Dengan teknik
ini kasus-kasus tumor ganas yang sulit dijangkau dengan pisau bedah
konvensional menjadi dapat diatasi dengan baik oleh pisau gamma
ini, bahkan tanpa perlu membuka kulit pasien dan yang terpenting
tanpa merusak jaringan di luar target.
6. Sterilisasi Alat KedokteranAlat/bahan yang digunakan di
bidang kedokteran pada umumnya harus steril. Banyak di antaranya
yang tidak tahan terhadap panas, sehingga tidak bisa disterilkan
dengan uap air panas atau dipanaskan. Demikian pula sterilisasi
dengan gas etilen oksida atau bahan kimia lain dapat menimbulkan
residu yang membahayakan kesehatan. Satu-satunya jalan adalah
sterilisasi dengan radiasi, dengan sinar gamma dan Co-60 yang dapat
memberikan hasil yang memuaskan. Sterilisasi dengan cara tersebut
sangat efektif, bersih dan praktis, serta biayanya sangat murah.
Untuk transpiantasi jaringan biologi seperti tulang dan urat, serta
amnion chorion untuk luka bakar, juga disterilkan dengan
radiasi.
7. PenutupDapat dikemukakan bahwa teknik nuklir sangat berperan
dalam penanggulangan berbagai masalah kesehatan manusia. Banyak
masalah yang sebelumnya dengan metode konvensional tidak
terpecahkan, dengan teknik nuklirdapatterpecahkan. Yang terpenting
adalah kemajuan-kemajuan baik di bidang diagnosis maupun terapi
haruslah ditujukan untuk keselamatan, kemudahan, kesembuhan dan
kenyamanan pasien. Dengan kemajuan iptek di bidang instrumentasi
nuklir, bioteknologi dan produksi isotop umur pendek yang
menguntungkan ditinjau dan segi medik dan pendeteksian/pengukuran;
diharapkan bahwa harapan hidup yang lebih nyaman dan panjang bagi
mereka yang terkena penyakit dapat tercapai.Daftar pustakaWS,
Sriwidodo., Cermin Dunia Kedokteran, Grup PT Kalbe Farma, Jakarta ;
1995www. Infonuklir.com ( diakses 22 Mei 2008 )www. Fisikanet.com (
diakses 22 Mei 2008 )
pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN)
BAB IPENDAHULUAN
A.Latar Belakang MasalahKrisis energi sedang dialami dunia saat
ini karena cadangan energi di dunia semakin menipis akibat
pemakaian yang terus-menerus tanpa ada tindakan pembaharuan dan
belum adanya sumber energi alternatif lain.Bila hal tersebut tidak
segera ditanggulangi akan menjadi permasalahan yang besar. Perlu
ada tindakkan lebih lanjut untuk mengatasi permasalahan ini.
Diantaranya perlu dikembangkan sumber energi seperti PLTN yang
menggunakan energi Nuklir.Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir(PLTN)
adalah stasiun pembangkit listrik thermal (tenaga nuklir) yang
merupakan kumpulan mesin untuk pembangkit tenaga listrik yang
memanfaatkan tenaga nuklir sebagai tenaga awalnya di mana panas
yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor
nuklirpembangkit listrik. Prinsip kerjanya seperti uap panas yang
dihasilkan untuk menggerakkan mesin yang disebut turbin. Perlu
adanya pengembangan lebih lanjut pada PLTN sehingga dapat digunakan
secara optimal, karena bahan bakar yang dipakai didalam PLTN masih
cukup banyak.Kontroversi mengenai keberadaan PLTN adalah wajar
karena berbagai trauma mengenai nuklir masihmenjadi ingatan
kolektif masyarakat dunia. Energi nuklir senantiasa diakitkan
dengan pembuatan sejata pemusnah masal dan fakta beberapa
kecelakaan reaktor PLTN menimbulkan korban jiwa, walaupun angka
korban akibat PLTN dibandingkan dengan kecelakaan yang lain
sangatlah kecil. Perlu ditelusuri lebih obyektif ihkwal bahaya PLTN
sehingga begitu menakutkan. Penelusuran ini menjadi penting, karena
partisipasi masyarakat dalam memberikan pendapat mengenai hal yang
berkaitan langsung dengan keselamatan jiwa banyak orang akan
membuahkan keiklasan masyarakat untuk mendukung keberadaan PLTN.
Dukungan tersebut untuk kesejahteraan masyarakat juga.B.PENGERTIAN
ENERGI NUKLIRNgeri, dan takut. Itulah bayangan seseorang ketika
mendengar kata Nuklir. Kata kata ini seakan akan menjadi sebuah
momok bagi masyarakat awam, setidaknya masyarakat awam di
Indonesia. Ini wajar, mungkin disebabkan ketidaktahuan mereka
dengan apa itu Nuklir? Ini tercermin dalam sebuat poling di sebuah
situs, ternyata masih saja ada orang yang tidak setuju dengan
didirikannya PLTN di Indonesia.Namun hal yang berbeda saya temui
saya mengunjungi situswww.infonuklir.com, poling disana menunjukkan
bahwa mayoritas responden setuju dengan adanya PLTN, Jadi saya
beranggapan ketakutan sebagian besar masyarakat adalah karena
faktor ketidaktahuan mereka tentang apa itu Nuklir, apa itu
PLTN.JadiEnergi Nuklir itu apa?Energi Nuklir adalah Energi yang
dihasilkan dari perpecahan dua inti atom yang tidak stabil memecah
menjadi dua inti atom yang lebih kecil. Akibat dari reaksi ini
adalah dilepaskan sinar gamma dalam bentuk energi panas (dikenal
dengan istilah reaksi fisi ). Lalu bagaimana agar inti atom
tersebut dapat bereaksi sehingga memecah menjadi dua inti atom yang
lebih kecil? Tentu Reaksi Nuklir tidak akan terjadi jika tidak ada
yang memicu reaksi tersebut. Artinya reaksi nuklir tidak terjadi
secara spontan. Namun terlebih merupakan sebuah reaksi dari aksi
yang dilakukan pada atom tersebut (dalam hal ini Uranium). Mengapa
uranium? Karena uranium merupakan salah satu atom terberat. Dengan
kata lain, terdapat banyak proton dan netron di dalam inti
atomnya.
Nuklir, energi yang ramah lingkunganSeperti yang penulis
jelaskan, bahwa inti atom tidak dapat meluruh dengan sendirinya
tanpa ada penyebab luar. Kenapa? Karena inti atom ini terikat oleh
gaya, yang merupakan gaya terkuat dalam alam semesta atau dikenal
dengan istilah Gaya Nuklir Kuat. Agar reaksi nuklir dapat terjadi
(yang dimaksudkan disini adalah reaksi fisi) maka kita harus
menembakkan sebuah netron berkecepatan tinggi pada uranium. Setelah
Netron diserap inti uranium, hasilnya menarik, inti atom menjadi
tidak stabil. Mengapa tidak stabil? karena Jumlah netron dan proton
terdapat selisih sehingga struktur inti menjadi tidak lagi stabil,
karena itu inti atom berusaha untuk menstabilkan dirinya yang sudah
tidak stabil- dengan cara pembelahan menjadi fragmen dan dengan
memancarkan energi. dengan pengaruh energi yang dilepaskan, inti
atom tersebut pun mulai mengeluarkan komponen-komponen yang
dimilikinya dengan kecepatan tinggi, termasuk partikel netron
berkecepatan tinggi yang akhirnya menabrak inti Uranium
tetangganya. Akhirnya reaksi berantaipun dimulai sehingga energi
yang dilepaskanpun akan semakin besar.Untungnya netron yang tidak
terikat pada inti atom ini rawan terhadap peluruhan yang disebut
disintegrasi beta Sehingga netron semacam ini (yang menyebabkan
reaksi nuklir) tidak kita temui di alam. Jika tidak, tentu bumi ini
akan menjadi planet yang tidak berpenghuni, yang dipenuhi dengan
reaksi berantai.Kita harus bersyukur bahwa Allah menciptakan atom
lengkap dengan kekuatan dahsyat di dalamnya dan menjaga kekuatan
ini terkendali secara menakjubkan.
C.SEJARAH MUNCULNYA NUKLIRTahap-tahap penemuan nukilr sampai
PLTN1896Ahli fisika Perancis Henri Becquerel menemukan gejala
radioaktivitas ketika plat-plat fotonya diburamkan oleh sinar dari
uranium1898Pierre dan Marie Curie memulai proyek yang berujung pada
penemuan unsur baru radium1902Ahli fisika Inggris Ernest Rutherford
dan ahli kimia Frederick Soddy menerangkan peluruhan radioaktif
yang mengubah unsur seperti radium menjadi unsur lain sambil
menghasilkan energi1905Albert Einstein, pegawai paten di Bern,
menunjukkan kesetaraan massa dan energi dalam persamaan E=mc,
sebagai bagian dari Teori Kenisbian relativitas) Khusus. Persamaan
ini meramalkan bahwa energi yang amat besar terkunci di dalam
materi1910Soddy mengusulkan adanya isotop - bentuk unsur yang
memiliki sifat-sifat kimia sama tetapi berat atomnya
berbeda1911Rutherford, dengan menggunakan partikel alfa,
menyelidiki bagian dalam atom dan menemukan intinya yang
berat1913Francis Aston, ahli kimia Inggris, secara menyakinkan
menunjukkan adanya isotop. Ahli fisika Denmark Niels Bohr
mengajukan teorinya berdasarkan apa yang telah ditemukan oleh
Rutherford dan teori kuantum ahli fisika Jerman Max
Planck1919Rutherford menunjukkan perubahan nitrogen menjadi oksigen
dan hidrogen setelah dibentur oleh partikel alfa. Ini adalah reaks
inuklir pertama yang diamati oleh manusia1928Dalam langkah-langkah
pertama ke arah pemahaman dasar mengenai kakas nuklir, orang
Amerika Edward Condon dan Ronald Gurney dan George Gamow yang lahir
di Rusia, dalam penyelidikan tersendiri, menerangkan bagaimana
partikel alfa di pancarkan dari inti1931Deuterium, isotop berat
hidrogen yang kemudian dipakai dalam bom hidrogen (bom-H) yang
pertama, ditemukan ahli kimia Amerika, Harold Urey1932Ahli fisika
Inggris John Cockroft dan ahli fisika Irlandia Ernest Walton
bekerja sama dalam mengubah litium menjadi inti helium, memakai
proton yang dipercepat dengan alat pemecah atom sederhana. Ini
merupakan pembuktian ekperimental yang pertama terhadap rumus
Einstein E=mc .Neutron, partikel penyusun atom yang ternyata
merupakan kunci ke arah pembelahan inti, ditemukan oleh ahli fisika
Inggris James Chadwick1933Irene dan Frederic Joliot-Curie, ahli
fisika Perancis, menunjukkan bahwa beberapa atom yang stabil,
mengalami reaksi nuklir bila dibentur oleh partikel alfa dan
berubah menjadi isotop tak stabil berumur pendek. Inilah
keradioaktifan berumur buatan pertama1938Hans Bethe di Amerika
Serikat berteori bahwa energi matahari berasal dari reaksi fusi,
suatu proses yang memadukan dua inti ringan dan melepaskan energi
yang jumlahnya besar. Istilah reaksi yang kini menghasilkan ledakan
bom-H1939Otto Hahn dan Fritz Strassmann di Berlin menembaki uranium
dengan neutron dan menemukan unsur barium yang lebih ringan sebagai
hasil dari reaksi itu, tetapi tidak dapat menjelaskan percobaan
munculnya barium tersebut.Pelarian Jerman Otto Frisch dan Lise
Metner menjelaskan percobaan Hahn dan Strassmann sebagai fisi -
pembelahan suatu inti berat menjadi inti-inti yang lebih ringan,
misalnya inti barium, dengan melepaskan banyak energi.Frederic
Jolit-Curie menunjukkan bahwa fisi satu atom uranium oleh satu
neutron menghasilkan dua atau tiga neutron bebas. Ini menyarankan
kemungkinan reaksi berantai; dalam reaksi ini neutron baru
melanjutkan dan memperluas reaksi yang dimulai oleh pembenturan
neutron awal.Bohr meramalkan bahwa uranium-235 akan membelah bila
ditembak neutron, tetapi U-235 sangat langka.Albert Einstein di
Amerika Serikat pada Lembaga Penelaahan Lanjut memperingatkan
Presiden Roosevelt akan bahaya militer dari energi atom1940Para
ahli kimia di Universitas California yang dipimpin oleh Glenn
Seaborg dan Edwin McMillan menemukan plutonium, hasil penembakan
U-238 yang radioaktif, dan pengganti yang baik dari U-235 yang
langkaMetode difusi gas untuk memisahkan isotop-isotop uranium
dikembangkan di Universitas Kolombia1942Dibawah pengarahan Enrico
Fermi reaktor atom pertama dibangun, dan pada tanggal 2 Desember
1942, jam 15.52, berlangsung reaksi berantai pertama dalam proyek
yang diprakarsai dan dikoordinasi oleh Arthur H. ComptonSuatu
program atom militer A.S dengan nama sandi Proyek Manhattan,
dibentuk dibawah pimpnan Mayor Jenderal Leslie R.Groves. Di Oak
Ridge, Tennessee, spektrometer massa dipergunakan untuk memproduksi
U-235 murni, di bawah pengarahan Ernest O.LawrencePembangunan
laboratorium bom atom dimulai di Los Alamos, New Mexico, di bawah
pengarahan J. Robert Oppenheimer1943Reaktor-reaktor dibangun di
Hanford, Washington, untuk memproduksi plutonium1945Bom atom
pertama diletuskan di Alamogordo, New Mexico, Senin 16 JuliBom atom
pertama menghancurkan Hiroshima, Jumat 6 Agustus.Nagasaki menjadi
sasaran kedua pada tanggal 9 Agustus1949Uni Soviet meledakkan bom
atom1950Presiden Harry S. Truman pada tanggal 31 Januari
mengumumkan bahwa ia telah merestui Komisi Tenaga Atom untuk
melanjutkan pengembangan bom-H1952Bom atom Inggris pertama
diledakkan pada tanggal 3 Oktober di Pulau Monte Bello di lepas
pantai AustraliaLedakan uji coba bom-H A.S. Yang pertama terjadi
dekat Atol Eniwetok di Pasifik, pada tanggal 1 November1953Dalam
bulan Agustus Uni Soviet meledakkan bom-H 19541954USS Nautilus,
kapal selam atom pertama diluncurkan1956Reaktor pertama
menghasilkan tenaga listrik mulai bekerja di Calder Hall,
Inggris1957Reaktor Shippingport, pembangkit listrik tenaga atom
pertama di A.S mulai beroperasi1959Uji coba reaktor atom kecil yang
pertama - KiwiA-untuk enggunaan dalam roket terjadi di lokasi
pengujian Nevada1960Perancis meledakkan bom atom dalam uji coba di
Sahara1961Uni Soviet melakukan uji coba bom-H terbesar (55 sampai
60 megaton) di pulau daerah kutub Novaya ZemlyaA.S. Memulai Proyek
Mata Bajak, serentetan percobaan ledakan nuklir skala besar untuk
maksud-maksud damai seperti misalnya pembuatan terusan
1962A.S. Meledakkan bom-H dari roket Thor dan menciptakan suatu
zona radiasi buatan manusia. Perjalanan perdana kapal nuklir
Savannah A.S., Kapal dagang bertenaga atom yang pertama
Sejarah Reaktor NuklirReaktor nukliryang pertama kali
membangkitkan listrik adalah stasiun pembangkit
percobaanEBR-Ipada20 Desember1951di dekatArco, Idaho,Amerika
Serikat. Pada27 Juni1954, PLTN pertama dunia yang menghasilkan
listrik untukjaringan listrik(power grid) mulai beroperasi
diObninsk,Uni Soviet[1]. PLTN skala komersil pertama adalahCalder
HalldiInggrisyang dibuka pada17 Oktober1956[2]
BAB IINUKLIR SEBAGAI SUMBER ENERGIA.Reaksi Atom di dalam
NuklirNuklirmerupakanistilahyangberhubungandenganintiatomyangtersusunatasdua
buahpartikelfundamental,yaituprotondanneutron. Intiatomterdapattiga
buahinteraksifundamentalyangberperanpenting,yaitugayanuklirkuatdangaya
elektromagnetikserta padajangka waktuyang panjang terdapatgaya
nuklirlemah.Gaya nuklirkuatmerupakan interaksi antara partikel
quarkdangluonyang dibahas dalam teori
quantumchromodynamics(QCD)sedangkangayanuklirlemahadalahinteraksiyang
terjadidalamskalaintiatomsepertipeluruhanbetayangdibahasdalamelecroweak
theory.Inti atom tersimpan tenaga inti (nuklir) yang luar biasa
besarnya.Tenaga nuklir itu hanya dapat dikeluarkan melalui proses
pembakaran bahan bakar nuklir. Proses ini sangat berbeda dengan
pembakaran kimia biasa yang umumnya sudah dikenal, seperti
pembakaran kayu, minyak dan batubara. Besar energi yang tersimpan
(E) di dalam inti atom adalah seperti dirumuskan dalam kesetaraan
massa dan energi oleh Albert Einstein : E = m C2, dengan m : massa
bahan (kg) dan C = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s). Energi nuklir
berasal dari perubahan sebagian massa inti dan keluar dalam bentuk
panas.Dilihat dari proses berlangsungnya, ada dua jenis reaksi
nuklir, yaitu reaksi nuklir berantai tak terkendali dan reaksi
nuklir berantai terkendali. Reaksi nuklir tak terkendali terjadi
misal pada ledakan bom nuklir. Peristiwa ini reaksi nuklir sengaja
tidak dikendalikan agar dihasilkan panas yang luar biasa besarnya
sehingga ledakan bom memiliki daya rusak yang maksimal. Reaksi
nuklir yang terjadi dapat dikendalikan secara aman dan energi yang
dibebaskan dari reaksi nuklir tersebut dapat dimanfaatkan, maka
manusia berusaha untuk membuat suatu sarana reaksi yang dikenal
sebagai reaktor nuklir. Reaktor nuklir sebetulnya hanyalah tempat
dimana reaksi nuklir berantai terkendali dapat dilangsungkan.
Reaksi berantai di dalam reaktor nuklir ini tentu sangat berbeda
dengan reaksi berantai pada ledakan bom nuklir.B.Energi
NuklirMendapatkan gambaran tentang besarnya energi yang dapat
dilepaskan oleh reaksi nuklir, berikut ini diberikan contoh
perhitungan sederhana. Ambil 1 g (0,001 kg) bahan bakar nuklir
235U. Jumlah atom di dalam bahan bakar ini adalah : N = (1/235) x
6,02 x 1023 = 25,6 x 1020 atom 235U. Setiap proses fisi bahan bakar
nuklir 235U disertai dengan pelepasan energi sebesar 200 MeV, maka
1 g 235U yang melakukan reaksi fisi sempurna dapat melepaskan
energi sebesar : E = 25,6 x 1020 (atom) x 200 (MeV/atom) = 51,2 x
1022 MeV Jika energi tersebut dinyatakan dengan satuan Joule (J),
di mana 1 MeV = 1.6 x 10-13 J, maka energi yang dilepaskan menjadi
: E = 51,2 x 1022 (MeV) x 1,6 x 10-13 (J/MeV) = 81,92 x 109 J
Dengan menganggap hanya 30 % dari energi itu dapat diubah menjadi
energi listrik, maka energi listrik yang dapat diperoleh dari 1 g
235U adalah : Elistrik = (30/100) x 81,92 x 109 J = 24,58 x 109 J
Karena 1J = 1 W.s ( E = P.t), maka peralatan elektronik seperti
pesawat TV dengan daya (P) 100 W dapat dipenuhi kebutuhan
listriknya oleh 1 g 235U selama : t = Elistrik / P = 24,58 x 109
(J) / 100 (W) = 24,58 x 107 s Angka 24,58 x 107 sekon (detik) sama
lamanya dengan 7,78 tahun terus-menerus tanpa dimatikan. Jika
diasumsikan pesawat TV tersebut hanya dinyalakan selama 12
jam/hari, maka energi listrik dari 1 g 235U bisa dipakai untuk
mensuplai kebutuhan listrik pesawat TV selama lebih dari 15
tahun.Perhitungan di atas dapat memberikan gambaran yang cukup
jelas mengenai kandungan energi yang tersimpan di dalam bahan bakar
nuklir. Energi panas yang dikeluarkan dari pembelahan satu kg bahan
bakar nuklir 235U adalah sebesar 17 milyar kilo kalori, atau setara
dengan energi yang dihasilkan dari pembakaran 2,4 juta kg (2.400
ton) batubara. Melihat besarnya kandungan energi tersebut, maka
timbul keinginan dalam diri manusia untuk memanfaatkan energi
nuklir sebagai pembangkit listrik dalam rangka memenuhi kebutuhan
energi dalam kehidupan
sehari-hari.Energinuklirdihasilkandidalamintiatommelaluiduabuahjenisreaksinuklir,yaitu
:1)Reaksi FusiReaksi fusi adalah suatu reaksi yangmenggabungkan
beberapa partikelatomikmenjadisebuahpartikelatomikyanglebihberat.
Reaksifusidapat
menghasilkanenergiyangsangatbesarsepertiyangterjadipadabintang.Salahsatu
reaksi contoh reaksi fusi adalahpenggabungan partikeldeuterium
(Datau 2H)dantritium
(Tatau3H)(Gambar1.a).Langkahpertama,deuteriumdantritiumdipercepatdengan
arahyangsalingmendekatipadasuhutermonuklir.Penggabunganantaraduabuah
partikeltersebutmembentukhelium-5(5He)yangtidakstabilsehinggamengakibatkan
peluruhan.Dalamprosespeluruhanini,sebuahneutrondanpartikelhelium-4(4He)
terhamburdisertaidenganenergiyangsangatbesar,yaitu14,1MeVuntuk
penghamburanneutrondan3,5MeVuntukpenghamburanhelium-4.Sampaisaatini,
reaksifusibelumdapatdirancangolehmanusiakarenamembutuhkansuhuyangsangat
tinggi. Hal inimenyebabkan pemanfaatan reaksi fusi sebagai sumber
energi listrik belum dapat direalisasikan.
Keuntungan PLTN dengan reaksi fusi:Energi yang tidak
terbatasBebas limbah radioaktif (hidrogen akan berfusi menjadi
helium)2)Reaksi FisiReaksi fisi adalah reaksiyangmembelah
suatupartikelatomikmenjadimenjadibeberapapartikelatomiklainnyadansejumlah
energi.Salahsatucontohdarireaksifisiadalahreaksifisipadapartikeluranium-235
(235U)yangditumbukolehsebuahneutronyangbergerakpelan(Gambar1.b
dan2).
Gambar reaksi fisi
Proses penyerapan neutron oleh uranium-235 mengakibatkan
terbentuknya partikel uranium-236 (236U)yang tidak stabil sehingga
terbelah menjadi partikelkr ypton-92 (92 Kr),barium-141 (141Br),
danbeberapa neutronbebassertasejumlahenergi. Reaksifisi dapat
berlangsung secaraterusmenerusyangbiasadisebutdenganreaksirantai.
Reaksirantai,
neutronyangtelahterhamburdarireaksifisidapatmengakibatkanterjadinyareaksifisi
lainsamabaiknya denganreaksifisisebelumnya.
Energiyangdihasilkandarireaksiini
dapatdikonversimenjadienergilistrikpadasebuahpembangkitlistriktenaganuklir
(PLTN).
Tiga hal menarik yang terjadi pada proses reaksi fisi adalah
sebagai
berikut:PeluangsebuahatomU-235menangkapsebuahneutronbernilaisangattinggi.
Sebuahreaktoryangbekerja(dikenaldengankeadaankritis),sebuah
neutronyangterhamburdarisetiapreaksifisidapatmenyebabkanterjadinya
reaksi fisi yang
lainnya.Prosespenyerapandanpenghamburanneutronterjadidengansangatcepatpada
orde pikosekon
(110-12sekon)Jumlahenergiyangdihasilkanberupapanasdanradiasigammaluarbiasabesar
padasebuahreaksi fisiyangterjadi. Reaksiini terbentuk dari
beberapaproduk
fisidanneutrondenganmassatotalyanglebihringandaripartikelU-235pada
awalreaksi.Perbedaanmassainidiubahmenjadienergidengannilaiyang
dirumuskandalamE=mc2. SatukalipeluruhanatomU-235bisa
dihasilkanenergisebesar200MeV(1eV =1,6.10-19joule).
U-235dapatbekerja
dalamsebuahsampeluraniumyangdiperkayamenjadi2sampai3persen.
Senjatanuklir menggunakan
komposisiU-235mencapai90persenataulebihdarisebuah sampel
uranium.
Reaktor daya fisi dikelompokkan lagi menjadi:1.Reaktor
thermalmenggunakan moderator neutron untuk melambatkan atau
memoderateneutron2.Reaktor cepatmenjaga kesinambungan reaksi
berantai tanpa memerlukan moderator neutron.3.Reaktor
subkritismenggunakan sumber neutron luar ketimbang menggunakan
reaksi berantai untuk menghasilkan reaksi fisi.
Keuntungan PLTN dengan reaksi fisi:Energi yang sangat besar
dapat didapat dengan mengorbankan sejumlah kecil Uranium. Ingat
persamaan E=MC2. Energi yang dihasilkan dari satu kilogram uranium
sama dengan 1kg x 300.000m/sx 300.000m/s= 900.000.000.000 joule.
Energi ini tentu jauh lebih besar daripada energi yang dihasilkan
minyak dengan jumlah yang sama.Energi yang bersih dari polusi
udara
Kerugian PLTN dengan reaksi fisi:Bila terjadi kebocoran PLTN,
dapat menjadi ancaman radiasi kepada masyarakat sekitarnyaLimbah
radioaktif yang harus mendapatkan penyimpanan ekstra
hati-hati.C.Pemakaian Uranium-235 dan Plutonium-239 dalam
Nuklir1.Uranium-235Uranium-235 adalah isotop uranium yang penting
disamping uranium-238, uranium alami hanya menjadi 0,72
%/uranium-235, memiliki waktu paruh 7,038 x 108tahun.Uranium-235
juga digunakan sebagai sumber utama penghasil neutron dalam reaksi
nuklir, yang mana neutron-neutron ditembakkan ke arah uranium-238,
dalam hal ini untuk membuat/ memproduksi plutonium.Uranium-235 dan
plutonium-239 digunakan sebagai bahan bakar (fisi nuklir), dalam
reaktor nuklir dan bom nuklir.Uranium yang ditemukan di alam
umumnya komposisi terdiri dari 99,28% U-238, 0,72% U-235 dan
0,0057% U-234 dengan aktivitas jenis 25,4 Bq/mg (1 Bq: 1 peluruhan
atom radioaktif/detik). Industri nuklir dalam bentuk bahan bakar
reaktor dan persenjataan membutuhkan kadar U-235 yang lebih banyak
(antara 2 - 94% massa), sehingga berlangsung proses 'pengayaan'
(enrichment) terhadap Uranium alam. Proses pengayaan ini, U-235
disaring dan dipekatkan secara terus menerus. Uranium sisa saringan
ini yang kemudian dikenal sebagai DU, dengan komposisi 99,8% U-238,
0,2% U-235 dan 0,001% U-234. Aktivitas jenis bagi DU cukup rendah,
hanya 14,8 Bq/mg (58% saja dari aktivitas Uranium alam).Secara
kimiawi Uranium merupakan logam berat berwarna keperakan yang
sangat padat. Sebuah kubus Uranium bersisi 10 cm memiliki massa
mendekati 20 kg dan secara umum 70% lebih padat dibanding timbal
(timah hitam). Suhu 600 700 C dalam tekanan yang sangat tinggi
logam DU akan menyala dengan sendirinya, membentuk kabut aerosol DU
yang bersifat cair dan sangat panas.2.Plutonium-239Plutonium -239
adalah isotop plutonium yang penting dan dihasilkan/ diproduksi
melalui reaktor nuklir, yang memiliki waktu paruh 24110 tahun (atau
2,411 x 104tahun).Plutonium-239 dan uranium-235, digunakan sebagai
bahan bakar (fisi nuklir), dalam reaktor nuklir dan bom nuklir.
BAB IIIPROSES KONVERSI ENERGI PADA PLTNA.Mengenal PLTNPembangkit
Listrik Tenaga Nuklir(PLTN) adalah stasiun pembangkit listrik
thermal (tenaga nuklir) yang merupakan kumpulan mesin untuk
pembangkit tenaga listrik yang memanfaatkan tenaga nuklir sebagai
tenaga awalnya di mana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu
atau lebih reaktor nuklirpembangkit listrik. Prinsip kerjanya
seperti uap panas yang dihasilkan untuk menggerakkan mesin yang
disebut turbin.B.Komponen Utama dalam PLTN1.Bahan bakar (fuel)
-bahan fisil yaitu bahan yang cenderung untuk berfisis ketika
ditumbuk neutron seperti Uranium-235, baik yag ada pada Uranium
alam ataupun telah diperkaya (Uranium alam hanya mengandung 0,7%
U-235 dan sisanya kebanyakkan U-238 yang bersifat fertile, yaitu
probabilitas untuk berfisinya kecil. Umumnya bahan bakar nuklir
diperkaya artinya ditambahkan konsentrasi U-235). Bahan bakar juga
terjadang ditambahkan Plutonium yang bersifat fisil. Bahan bakar
pada reaktor nuklir berbentuk pelet logam atau oksida.1 Uranium
ore- material dasar bahan bakar nuklir.2Yellowcake- bentuk uranium
guna dikirim ke pabrik pengkayaan uranium.3 UF6- uranium dalam
pengkayaan.4 Bahan bakar nuklir- berbentuk padat, secara kimia
bersifat inert.
2.Struktur bahan bakar (cladding) selongsong logam yang
ditempati atau mengungkung pellet bahan bakar. Cladding atau
disebut juga struktur bahan bakar melindungi bahan bakar dari
korosi dan mencegah keluarnya produk fisi.3.Moderator terbuat dari
unsur ringan (dibuat unsur ringan mendekati neutron karena secara
fisika pengurangan energi akan efektif ketika partikel menumbuk
partikel lain yang massanya mirip). Moderator berfungsi untuk
memperlambat neutron hasil fisi sehingga menjadi neutron thermal
(neutron energi rendah) tanpa menyerap neutron tersebut. PLTN tipe
PWR moderator yang digunakan adalah H2O atau air ringan (sebenarnya
air yang biasa kita kenal, tapi dikhususkan penamaan air ringan
karena ada D2O yang disebut air berat). Neutron sengaja diperlambat
karen adalam keadaan energi yang rendah akan memperbesar terjadinya
reaksi fisi ketika bertumbukkan dengan U-235 dari bahan
bakar.4.Pendingin(Coollant) berfungsi untuk mentransfer panas yang
dibangkitkan pada bahan bakar di teras ke pembangkit uap (stem
generator,SG) untuk lebih lanjut memutar turbin. Pendingin ini
bersirkulasi melalui bahan bakar dan pembangkit uap, ketika
bersentuhan dengan bahan bakar pendingin mengambil panas lalu
ketika sampai di pembangkit uap, panas tersebut ditransfer kepada
air yang lebih dingin (dalam bejana SG, tentunya tanpa terjadi
kontak fisik, tranfer panas terjadi secara konduksi dan konveksi)
dan memberikan panasnya. Reaktor tipe PWR didisain agar pendingin
tidak sampai mendidih (tetap dalam satu Fasa, fasa cair), untuk
mencegah air yang bertemperatur tinggi untuk mendidih maka
diberikan tekanan tinggi dengan adanya bejana pengatur tekanan
(pressurizer).Gambar 5: Pompa air pendingin
Gambar system pendingin pada PLTN
5.Batang Kontrol (control rods) terbuat dari bahan penyerap
neutron , batang ini dapat dikeluarkan dan dimasukkan ke dalam
teras reaktor untuk mengontrol populasi dan reaksi neutron pada
teras, dan menjaga teras agar tetap pada keadaan kritis, juga
berguna untuk menghentikan reaksi-reaksi neutron dengan menurunkan
secara penuh pada batang kendali.6.Bejana tekan (pressure vessel)
bejana yang memuat teras bahan bakar dan semua komponen terkait,
biasanya terbuat dari stainless steel. Berfungsi untuk mencegah
lepasnya bahan radioaktif pada kasus berlebihnya tekanan.7.Struktur
pengungkung terbuat dari beton dan terkadang ditambahkan lapisan
logam di tengahnya, berfungsi untuk melindungi operator dan
masyarakat umum dari radiasi.Gambar struktur pengungkung
8.Bejana pengatur tekanan (pressurizer) berfungsi untuk mengatur
tekanan pada teras. Tipe reaktor nuklir PWR tekanan teras dibuat
tinggi hingga 15,5 Kpa, hal ini mencegah mendidihnya pendingin
(dalam hal ini air ringan). Terjadi kelebihan tekanan pada teras,
pressurizer juga dapat mengurangi dengan mekanisme
penggembosan.9.Pembangkit uap (steam generator) bejana terjadinya
pertukaran panas antara air yang telah mengambil panas dari bahan
bakar dengan air pada siklus kadua (sikluas pertama adalah siklus
pendingin yang bersikulasi antara bahan bakar dan SG,disebut juga
siklus sekunder perhatikan bahwa pada tiap siklus air betul betul
jadi pembawa panas /energi disatu sisi menerima lalu disisi lain
memberikan enegi tersebut).Air pada siklus sekunder kemudian
menjadi uap karena panas yang diterimanya, lalu uap inilah yang
memutar turbinC.Prinsip Kerja PLTNPrinsip kerja PLTN, pada dasarnya
sama dengan pembangkit listrik konvensional, yaitu : air diuapkan
di dalam suatu ketel melalui pembakaran.Uapyang 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. PLTN,
panas yang akan digunakan untuk menghasilkan uap yang sama,
dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (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 PLTN, 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. Reaktorneutron dalam teras reaktor akan dibuang atau
diserap menggunakan batang kendali. 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 energigerak(kinetik). Energi kinetik
dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutargeneratorsehingga
dihasilkan arus listrik.Gambar skema konversi energi pada PLTN
D.Jenis-jenis ReaktorPLTN1.Pressurized Water Reactor
(PWR)Pressurized Water Reactor adalah jenis reaktor daya nuklir
yang menggunakan air ringan biasa sebagai pendingin maupun
moderator neutron. Reaktor ini pertama sekali dirancang oleh
Westinghouse Bettis Atomic Power Laboratory untuk kepentingan kapal
perang, tetapi kemudian rancangan ini dijadikan komersial oleh
Westinghouse Nuclear Power Division Reaktor jenis ini merupakan
jenis reaktor yang paling umum. Lebih dari 230 buah reaktor
digunakan untuk menghasilkan listrik, dan beberapa ratus lainnya
digunakan sebagai tenaga penggerak kapal.Reaktor jenis PWR, aliran
pendingin utama yang berada di teras reaktor bersuhu mencapai 325oC
sehingga perlu diberi tekanan tertentu (sekitar 155 atm) oleh
perangkat pressurizer sehingga air tidak dapat mendidih. Pemindah
panas, generator uap, digunakan untuk memindahkan panas ke aliran
pendingin sekunder yang kemudian mendidih menjadi uap air dan
menggerakkan turbin untuk menghasilkan listrik.Uap kemudian
diembunkan di dalam kondenser menjadi aliran pendingin sekunder.
Aliran ini kembali memasuki generator uap dan menjadi uap kembali,
memasuki turbin, dan demikian seterusnya.
2.Boiling Water Reactor (BWR)Reaktor jenis BWR merupakan
rancangan reaktor jenis air ringan sebagai pendingin dan moderator,
yang juga digunakan di beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir.
Reaktor BWR pertama sekali dirancang oleh Allis-Chambers dan
General Electric (GE). Reaktor BWR rancangan General Electric
dibangun di Humboldt Bay di California. Reaktor ini mempunyai
banyak persamaan dengan reaktor PWR; perbedaan yang paling kentara
ialah pada reaktor BWR, uap yang digunakan untuk memutar turbin
dihasilkan langsung oleh teras reaktor.Reaktor BWR hanya terdapat
satu sirkuit aliran pendingin yang bertekanan rendah (sekitar 75
atm) sehingga aliran pendingin tersebut dapat mendidih di dalam
teras mencapai suhu 285oC. Uap yang dihasilkan tersebut mengalir
menuju perangkat pemisah dan pengering uap yang terletak di atas
teras kemudian menuju turbin. Air yang berada di sekitar teras
selalu mengalami kontaminasi oleh peluruhan radionuklida, maka
turbin harus diberi perisai dan perlindungan radiasi sewaktu masa
pemeliharaan. Zat radioaktif yang terdapat pada air tersebut beumur
paro sangat singkat, misalnya N-16 dengan umur paro 7 detik
sehingga ruang turbin dapat dimasuki sesaat setelah reaktor
dipadamkan. Uap tersebut kemudian memasuki turbin-generator. Turbin
digerakkan, uap diembunkan di kondenser menjadi aliran pendingin,
kemudian dipompa ke reaktor dan memulai siklus kembali seperti di
atas.3.Reaktor Air Didih Lanjut (Advanced Boiling Water Reactor,
ABWR)Reaktor air didih lanjut, yaitu tipe modifikasi dari reaktor
air didih yang ada pada saat ini. Perbaikan ditekankan pada
keandalan, keselamatan, limbah yang rendah, kemudahan operasi dan
faktor ekonomi. Perlengkapan khas ABWR yang mengalami perbaikan
desain adalah (1) pompa internal, (2) penggerak batang kendali, (3)
alat pengatur aliran uap, (4) sistem pendinginan teras darurat, (5)
sungkup reaktor dari beton pra-tekan, (6) turbin, (7) alat pemanas
untuk pemisah uap (penurun kelembaban), (8) sistem kendali dijital
dan lain-lain.4.Reaktor CANDUReaktor CANDU atau CANada Deuterium
Uranium adalah jenis reaktor air berat bertekanan yang menggunakan
Uranium alam oksida sebagai bahan bakar. Reaktor ini dirancang oleh
Atomic Energy Canada Limited (AECL) semenjak tahun 1950 di
Kanada.Menggunakan bahan bakar Uranium alam, maka reaktor ini
membuthkan moderator yang lebih efisien seperti air berat.Moderator
reaktor CANDU terletak pada tangki besar yang disebut calandria,
yang disusun oleh tabung-tabung bertekanan horisontal yang
digunakan sebagai tempat bahan bakar, didinginkan oleh aliran air
berat bertekanan tinggi yang mengalir melewati tangki calandria ini
sampai mencapai suhu 290oC. Sama seperti Reaktor PWR, uap
dihasilkan oleh aliran pendingin sekunder yang mendapat panas dari
aliran pendingin utama. Digunakannya tabung-tabung bertekanan
sebagai tempat bahan bakar, memungkinkan untuk mengisi bahan bakar
tanpa memadamkan reaktor dengan memisahkan tabung bahan bakar yang
akan diisi dari aliran pendingin.5.Reaktor Tabung TekanReaktor
tabung tekan merupakan reaktor yang terasnya tersusun atas
pendingin air ringan (ada juga air berat) dan moderator air berat
atau pendingin air ringan dan moderator grafit dalam pipa
kalandria. Bahan pendingin dan bahan moderator dipisahkan oleh pipa
tekan, sehingga bahan pendingin dan bahan moderator dapat dipilih
secara terpisah. Kenyataannya terdapat variasi gabungan misalnya
pendingin air ringan moderator air berat (Steam-Generating Heavy
Water Reactor, SGHWR), pendingin air berat moderator air berat
(Canadian Deuterium Uranium, CANDU), pendingin air ringan moderator
grafit (Channel Type Graphite-moderated Water-cooled Reactor,
RBMK). Teras reaktor terdiri dari banyak kanal bahan bakar dan
dideretkan berbentuk kisi kubus di dalam tangki kalandria, bahan
pendingin mengalir masing-masing di dalam pipa tekan, energi panas
yang timbul pada kanal bahan bakar diubah menjadi energi penggerak
turbin dan digunakan pada pembangkit listrik. Disebut juga rektor
nuklir tipe kanal.6.Pebble Bed Modular Reactor (PBMR)Reaktor PBMR
menawarkan tingkat keamanan yang baik. Proyek PBMR masa kini
merupakan lanjutan dari usaha masa lalu dan dipiloti oleh
konglomerat internasional USA berbasis Exelon Corporation
(Commonwealth Edison PECO Energy), British Nuclear Fuels Limited
dan South African based ESKOM sebagai perusahaan reaktor. PBMR
menggunakan helium sebagai pendingin reaktor, berbahan bakar
partikel uranium dioksida yang diperkaya, yang dilapisi dengan
Silikon Karbida berdiameter kurang dari 1mm, dirangkai dalam
matriks grafit. Bahan bakar ini terbukti tahan hingga suhu 1600
derajat C dan tidak akan meleleh di bawah 3500 derajat C.Bahan
bakar dalam bola grafit akan bersirkulasi melalui inti reaktor
karena itu disebut sistem pebble-bed.7.Reaktor MagnoxReaktor Magnox
merupakan reaktor tipe lama dengan siklus bahan bakar yang sangat
singkat (tidak ekonomis), dan dapat menghasilkan plutonium untuk
senjata nuklir. Reaktor ini dikembangkan pertama sekali di Inggris
dan di Inggris terdapat 11 PLTN dengan menggunakan 26 buah reaktor
Magnox ini. Sampai tahun 2005 ini, hanya tinggal 4 buah reaktor
Magnox yang beroperasi di Inggris dan akan didekomisioning pada
tahun 2010.Reaktor Magnox menggunakan CO2 bertekanan sebagai
pendingin, grafit sebagai moderator dan berbahan bakar Uranium alam
dengan logam Magnox sebagai pengungkung bahan bakarnya. Magnox
merupakan nama dari logam campuran yaitu dengan logam utama
Magnesium dengan sedikit Aluminium dan logam lainnya, yang
digunakan sebagai pengungkung bahan bakar logam Uranium alam dengan
penutup yang tidak mudah teroksidasi untuk menampung hasil
fisi.8.Advanced Gas-cooled Reactor (AGR)Advanced Gas-Cooled Reactor
(AGR) merupakan reaktor generasi kedua dari reaktor berpendingin
gas yang dikembangkan Inggris. AGR merupakan pengembangan dari
reaktor Magnox. Reaktor ini menggunakan grafit sebagai moderator
netron, CO2 sebagai pendingin dan bahan bakarnya adalah pelet
Uranium oksida yang diperkaya 2,5%-3,5% yang dikungkung di dalam
tabung stainless steel. Gas CO2 yang mengalir di teras mencapai
suhu 650C dan kemudian memasuki tabung generator uap. Uap yang
memasuki turbin akan diambil panasnya untuk menggerakkan turbin.
Gas telah kehilangan panas masuk kembali ke teras.9.Russian Reaktor
Bolshoi MoshchnostyRBMK merupakan singkatan dari Russian Reaktor
Bolshoi Moshchnosty Kanalny yang berari reaktor Rusia dengan
saluran daya yang besar.Tahun 2004 masih terdapat beberapa reaktor
RMBK yang masih beroperasi, namun tidak ada rencana untuk membangun
reaktor jenis ini lagi. Keunikan reaktor RBMK terdapat pada
moderator grafitnya yang dilengkapi dengan tabung untuk bahan bakar
dan tabung untuk aliran pendingin.Rancangan reaktor RBMK, terjadi
pendidihan aliran pendingin di teras samapi mencapai suhu 290C. Uap
yang dihasilkan kemudian masuk ke perangkat pemisah uap yang
memisahkan air dari uap. Uap yang telah dipisahkan kemudian
mengalir menuju turbin, seperti pada rancangan reaktor BWR. Masalah
yang dihadapi pada BWR yaitu uap yang dihasilkan bersifat
radioaktif juga terjadi pada reaktor ini. Namun, dengan adanya
pemisahan uap, maka terdapat waktu jeda yang menurunkan radiasi di
sekitar turbin. Menggunakan moderasi netron yang sangat bergantung
pada grafit, apabila terjadi pendidihan yang berlebihan, maka
aliran pendingin akan berkurang sehingga penyerapan netron juga
berkurang, tetapi reaksi fisi akan semakin cepat sehingga dapat
menimbulkan kecelakaan.10.Reaktor thermalmenggunakan moderator
neutron untuk melambatkan atau me-moderateneutron sehingga mereka
dapat menghasilkan reaksi fisi selanjutnya. Neutron yang dihasilkan
dari reaksi fisi mempunyai energi yang tinggi atau dalam
keadaancepat, dan harus diturunkan energinya atau dilambatkan oleh
moderator sehingga dapat menjamin kelangsungan reaksi berantai. Hal
ini berkaitan dengan jenis bahan bakar yang digunakan reaktor
thermal yang lebih memilih neutron lambat ketimbang neutron cepat
untuk melakukan reaksi fisi.Gambar Reaktor thermal.
11. Reaktor cepatmenjaga kesinambungan reaksi berantai tanpa
memerlukan moderator neutron. Reaktor cepat menggunkan jenis bahan
bakar yang berbeda dengan reaktor thermal, neutron yang dihasilkan
di reaktor cepat tidak perlu dilambatkan guna menjamin reaksi fisi
tetap berlangsung. Boleh dikatakan, bahwa reaktor thermal
menggunakan neutron thermal dan reaktor cepat menggunakan neutron
cepat dalam proses reaksi fisi masing-masing.
Gambar Reaktor cepat
12.Reaktor subkritismenggunakan sumber neutron luar ketimbang
menggunakan reaksi berantai untuk menghasilkan reaksi fisi. Hingga
2004 hal ini hanya berupa konsep teori saja, dan tidak ada
purwarupa yang diusulkan atau dibangun untuk menghasilkan listrik,
meskipun beberapa laboratorium mendemonstrasikan dan beberapa uji
kelayakan sudah dilaksanakan.
E.Teknis yang Terjadi pada PLTN1.Cara Mengendalikan Reaksi
Berantai/FisiMengendalikan atau mengatur reaksi berantai dalam
reaktor nuklir dengan menggunakan bahan yang dapat menyerap neutron
misalnya Boron dan Cadmium, yang bertujuan untuk mengatur kerapatan
neutron. Mengatur kerapatan neutron ini dapat digunakan untuk
menentukan tingkat daya raktor nuklir, bahkan reaksi dapat
dihentikan sama sekali (tingkat daya mencapai titik 0) pada saat
semua neutron terserap oleh bahan penyerap. Perangkat pengatur
kerapatan neutron pada reaktor nuklir ini disebut elemen kendali.
Jika elemen kendali disisipkan penuh diantara elemen bakar, maka
elemen kendali akan menyerap neutron secara maksimum sehingga
reaksi berantai akan dihentikan dan daya serap batang kendali akan
berk urang bila batang kendali ditarik menjauhi elemen bakar.
GambarCara kerja elemen kendali
Gambar teras reaktor
2.Penghalang GandaPLTN mempunyai sistem pengamanan yang ketat
dan berlapis-lapis, sehingga kemungkinan terjadi kecelakaan maupun
akibat yang ditimbulkan sangat kecil. Sebagai contoh, zat
radioaktif yang dihasilkan selama reaksi pembelahan inti uranium
sebagian besar (>90%) akan tetap tersimpan di dalam matriks
bahan bakar, yang berfungsi sebagai penghalang pertama. Selama
operasi maupun jika terjadi kecelakaan, selongsong bahan bakar,
akan berperan sebagai penghalang kedua untuk mencegah terlepasnya
zat radioaktif tersebut keluar kelongsong. Kalau zat radioaktif
masih dapat keluar dari dalam kelongsong, masih ada penghalang
ketiga yaitu sistem pendingin. Lepas dari sistem pendingin, masih
ada penghalang keempat berupa bejana tekan terbuat dari baja dengan
tebal + 20cm. Penghalang kelima adalah perisai beton dengan tebal
1,5 - 2m. Bila saja zat radioaktif itu masih ada yg lolos dari
perisai beton, masih ada penghalang keenam, yaitu sistim pengukung
yang terdiri dari pelat baja setebal + 7cm dan beton setebal 1.5 2m
yang kedap udara.3.Pertahanan BerlapisDesain keselamatan suatu PLTN
menganut falsafah pertahanan berlapis (defence in depth).
Pertahanan berlapis ini meliputi :1)Lapisan keselamatan pertama,
PLTN dirancang, dibangun dan diperasikan sesuaidengan ketentuan
yang sangat ketat, mutu yg tinggi dan teknologi mutakhir.2)PLTN
dilengkapi dengan sistem pengamanan/ keselamatan yang digunakan
untuk mencegah dan mengatasi akibat-akibat dari kecelakaan yang
mungkin dapat terjadi selama umur PLTN.3)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
PLTN4.Limbah RadioaktifSelama operasi PLTN, pencemaran yang
disebabkan oleh zat radioaktif terhadap lingkungan dapat dikatakan
tidak ada. Air laut atau sungai yang dipergunakan untuk membawa
panas dari kondensor sama sekali tidak mengandung zat radioaktif,
karena tidak bercampur dengan air pendingin yang bersirkulasi di
dalam reaktor. Sedangkan gas radioaktif yang dapat keluar dari
sistem reaktor tetap terkungkung di dalam sistem pengungkung PLTN
dan sudah melalui sistem ventilasi dengan filter yang
berlapis-lapis. Gas yang dilepas melalui cerobong aktivitasnya
sangat kecil (sekitar 2 milicurie/tahun) sehingga tidak menimbulkan
dampak terhadap lingkungan5.Keselamatan TerpasangKeselamatan
terpasang dirancang berdasarkan sifat-sifat alamiah air dan
uranium. Bila suhu dalam teras reaktor naik, jumlah neutron yang
tidak tertangkap maupun yang tidak mengalami proses perlambatan
akan bertambah, sehingga reaksi pembelahan berkurang. Akibatnya
panas yang dihasilkan juga berkurang. Sifat ini akan menjamin bahwa
teras reaktor tidak akan rusak walaupun sistem kendali gagal
beroperasi.6.Keselamatan Reaktor NuklirAspek keselamatan yang
digunakan pada reaktor nuklir adalah mencegah kemungkinan
terjadinya kecelakaan dan memperkecil dampak yang dapat diakibatkan
oleh kejadian kecelakaan, yang lebih dikenal dengan nama sistem
pertahanan berlapis (defence in depth). Ada 5 pertahanan yang
utama, yaitu:Komponen-komponen reaktorSistem proteksi reaktorKonsep
hambatan gandaPemeriksaan dan pengujianOperatorGambar kegiatan di
PLTN
7.Komponen ReaktorKomponen-komponen reaktor harus memenuhi
standar kualitas yang tinggi dan dapat diandalkan, sehingga
kemungkinan kegagalan komponen tersebut sangat kecil.
Komponen-komponen tersebut antara lain pompa-pompa, katup-katup,
pemipaan, tangki, instrumentasi, dan kontrol.8.Sistem Proteksi
ReaktorDesain keselamatan reaktor adalah memanfaatkan sifat-sifat
alam yang menjamin adanya keselamatan inheren sehingga reaktor
nuklir mempunyai sistem yang forgiving terhadap kekeliruan yang
dilakukan oleh operator. Reaktor nuklir dilengkapi dengan peralatan
keselamatan yang dirancang menggunakan prinsip-prinsip sebagai
berikut:Pemisahan: komponen-komponen sistem keselamatan yang
berbeda dipisahkan secara fisis satu dengan yang lainnya. Hal ini
dimaksudkan bahwa kegagalan mekanis pada satu lokasi tidak
mempengaruhi unjuk kerja komponen yang berada di tempat
lain.Diversiti: maksudnya adalah selalu terdapat lebih dari satu
cara untuk melakukan suatu pekerjaan. Contohnya dengan sistem yang
berbeda-beda akan dapat memadamkan reaktor.Redundansi: selalu
terdapat lebih dari satu komponen yang diperlukan. Contohnya
terdapat 2 pompa yang dipasang paralel, namun yang dipergunakan
hanya satu.Saling tak gayut: sistem keselamatan saling tak gayut
dengan yang lain. Contohnya terdapat beberapa jalur pemasok
daya.Kegagalan yang aman (fail safe): dimaksudkan bahwa bila
terjadi kegagalan pada suatu komponen/sistem, maka secara otomatis
akan merangsang untuk bergerak pada kondisi yang aman. Contohnya
daya listrik dibutuhkan untuk mematikan reaktor, tetapi bila suatu
saat kehilangan daya listrik, reakto akan tetap mati dengan
jatuhnya elemen kendali secara gravitasi (gambar 4).
9.Pemeriksaan dan PengujianSetiap PLTN secara rutin dilakukan
pemeriksaan dan pengujian terhadap sistem keselamatan dan
komponen-komponen reaktor untuk menjamin kelangsungan operasi dan
juga perbaikan jika terdapat kerusakan. Seluruh persyaratan
konstruksi, peralatan sistem keselamatan dan prosedur pengoperasian
untuk PLTN selalu diawasi dengan ketat oleh isntansi/badan pengawas
yang berwenang. Badan tersebut berhak mencabut ijin operasi
sewaktu-waktu jika kondisi persyaratan tidak
dipenuhi.10.OperatorPendidikan dan pelatihan operator reaktor
nuklir merupakan aspek penting dari falsafah keselamatan nuklir
pertahanan berlapis. Operator sebagai pengendali PLTN diseleksi
secara ketat. Mereka harus melalui serangkaian ujian sebelum
mendapatkan ijin untuk mengoperasikan reaktor nuklir. Ijin
dikeluarkan oleh badan yang berwenang mengawasi penggunaan tenaga
nuklir. Pengetahuan dan kemampuan operator harus selalu
dipertahankan setiap saat dengan cara pendidikan/pelatihan dan
penyegaran secara berkala.
BAB IVPERKEMBANGAN PLTN DI MASA DEPAN
A.Masa Depan PLTNTahun 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 PLTN/nuklir dunia. Penolakan politis akan nuklir
hanya berhasil terjadi di sebagian Eropa, Selandia Baru, Filipina
dan USA. Bahkan di USA dan seluruh Eropa, investasi pada penelitian
daur bahan bakar nuklir terus berlanjut, dan dengan prediksi
beberapa ahli akan kelangkaan listrik , peningkatan harga bahan
bakar fossil 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 thermal
dan reaktor cepat. Korea Selatan dan USA hanya mengembangkan
teknolgi reaktor thermas South, 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 USA yang telah
dipilih sebagai lokasi PLTN.B.Cadangan Uranium untuk Masa Depan
PLTNPerkembangan energi nuklir hingga tiga dekade mendatang akan
sangat dipengaruhi oleh ketersediaan uranium alam serta besar
kecilnya pertumbuhan kapasitas reaktor-reaktor baru di dunia.
Teknologionce-through fuel cycleyang digunakaan reaktor-reaktor
nuklir yang ada saat ini, bahan bakar yang berupa uranium hanya
dimanfaatkan sekali pakai. Konsumsi uranium yang besar tanpa
disertai dengan penemuan deposit-deposit uranium baru akan
berakibat pada kelangkaan suplai. Pertanyaan utama saat ini adalah
kapan kelangkaan suplai tersebut akan terjadi dan apa pengaruhnya
terhadap masa depan energi nuklir.1.Produksi uranium duniaMenurut
dataWorld Nuclear Assosiation, tahun 2006, sumber daya uranium
dunia yang secara ekonomis dapat dimanafaatkan sebesar 4,7 juta
ton. Tingkat konsumsi uranium dunia saat ini sebesar 64 kilo ton
per tahun, cadangan tersebut bisa bertahan hingga 75 tahun. Jika
porsi nuklir dalam penyediaan energi listrik dunia dipertahanakan
konstan yaitu sekitar 16%, dengan pertumbuhan energi listrik dunia
sebesar 2,7% per tahun (World Energy Outlook, 2006), maka
diperkirakan umur cadangan uranium hanya akan bertahan hingga 40
tahun.
Sudah sebelas negara yang telah kehabisan cadangan uranium.
Salah satu negara tersebut adalah Jerman yang tercatat sebagai
empat besar di dunia dalam jumlah akumulatif produksi uranium sejak
perang dunia kedua.Produksi uranium hanya mampu memenuhi 63 persen
permintaan dunia. Kekurangan suplai dipenuhi dari cadangan stok
yang sebagian besar berasal dari kelebihan produksi sebelum tahun
1980 dan dipakai dalam senjata nuklir pada saat itu. Tidak ada
angka pasti mengenai jumlah stok tersebut, namun pada tahun 2005
diperkirakan berjumlah sekitar 210 kilo ton (Energy Watch Group,
2007). Ketimpangan antara suplai dan kebutuhan ini menjadi salah
satu faktor kenaikan harga uranium sejak 2001. Setahun terakhir
ini, harga uranium telah melonjak hampir tiga kali lipat (lihat
grafik di bawah). Gejolak harga tersebut mematahkan anggapan selama
ini bahwa harga uranium sangat stabil sehingga dapat diprediksi
secara pasti.
Apakah ini pertanda dimulainya krisis uranium? Kalangan industri
nuklir membantah dugaan ini. Mereka melihat bahwa lonjakan harga
uranium justeru akan mendorong eksplorasi yang lebih intensif untuk
mendapatkan cadangan-cadangan baru yang selama ini dipandang belum
ekonomis.Persoalannya adalah data pertambangan uranium selama ini
tidak sepenuhnya bisa diandalkan. Ada kecenderungan perkiraan
cadangan uranium meningkat pada saat produksi sedang menanjak.
Sebaliknya, perkiraan cadangan mengalami penurunan (downgrade) yang
tajam ketika produksi sudah mencapai puncak (Energy Watch Group,
2007). Di Perancis misalnya, cadangan uranium pada tahun 1985
diperkirakan sebesar 82 kilo ton. Produksi uranium Perancis saat
itu sedang mengalami peningkatan. Kenyataanya, setelah habis
dieksplotasi hingga tahun 2002, hanya mampu memproduksi 26 kilo
ton. Kasus serupa juga terjadi di industri pertambangan uranium
Amerika Serikat.2.Pengaruh Terhadap Biaya PembangkitanTerlepas dari
spekulasi cadangan uranium, gejolak harga tersebut jelas
berpengaruh terhadap tingkat kekompetitifan PLTN. Berdasarkan
laporan berjudulThe Future of Nuclear Poweryang dirilis oleh MIT
pada tahun 2003, biaya pembangkitan listrik PLTN baru diperkirakan
sekitar 5,5 sen Dollar AS per kWh mengunakan asumsi harga uranium
12 Dollar AS per pound (MIT, 2003). Komponen biaya uranium setara
dengan 2,2 persen dari biaya pembangkitan listrik saat itu. Harga
uranium saat ini yang mencapai 113 Dollar AS per pound diperkirakan
menyebabkan pelonjakan biaya pembangkitan lebih dari 20 persen.
Sebelumnya telah terjadi gejolak harga uranium saja, biaya
pembangkitan PLTN sudah lebih mahal dari alternatif lain seperti
PLTU dan PLTGU (MIT, 2003; Univ. of Chicago, 2004).3.Neraca Energi
UraniumDiakui bahwa dari tinjauan aspek teknologi dan ekonomi,
tingginya harga uranium membuka peluang penemuan deposit-deposit
baru dengan kadar bijih yang lebih rendah (low grade ore). Selain
kedua faktor tersebut, faktor neraca energi juga perlu
dipertimbangkan untuk menentukan kelayakan produksi uranium. Storm
van Leeuwen dan Smith dalam laporan yang berjudulNuclear Power The
Energy Balanceyang diterbitkan tahun 2005 menyebutkan bahwa semakin
rendah kadar bijih uranium maka energi yang dibutuhkan untuk
mengekstraknya akan meningkat secara eksponensial. Nilai kritis
kadar bijih uranium adalah 0,02 persen. Jika kurang dari itu,
sumber daya uranium dianggap tidak layak untuk dieksploitasi karena
memiliki neraca energi negatif. Artinya energi yang dibutuhkan
untuk mengestrak uranium lebih besar dari energi yang dihasilkan
(lihat gambar di bawah). Perlu diketahui bahwa cadangan uranium
yang tercatat saat ini sudah termasuk deposit bijih uranium dengan
kadar rendah, dengan lokasi yang dalam, transportasi yang jauh dan
tingkat kesulitan penambangan yang tinggi. Ini artinya temuan
cadangan-cadangan uranium yang baru tidak akan berpengaruh
signifikan terhadap umur cadangan uranium dunia.
Sumber: Leeuwen & Smith (2005)4.Skenario PLTN Pasca
UraniumJika krisis kelangkaan uranium menjadi kenyataan maka masa
depan PLTN akan berujung dalam tiga skenario. Skenario pertama,
ketika industri nuklir tidak lagi bisa mendapatkan uranium alam
maka reprosesing bahan bakar bekas pakai (spent fuel reprocessing)
akan menjadi andalan pemenuhan bahan bakar nuklir. Reprosesing,
plutonium dipisahkan dari bahan bakar bekas pakai sebelum digunakan
kembali menjadi bahan bakar yang disebut MOX (mixed oxide fuel).
Persoalannya adalah karena plutonium merupakan bahan utama
pembuatan senjata nuklir maka akan berakibat pada meningkatnya
ancaman proliferasi senjata nuklir.Pengawasan material plutonium
juga bukan perkara mudah. Pengawasan yang paling ideal-pun hanya
mampu mengawasi stok plutonium dengan keakuratan tidak lebih dari
99 persen. Jika volume reprosesing bahan bakar cukup besar, maka
dengan memanfaatkan kebocoran sebesar 1 persen saja, dalam hitungan
hari akan diperoleh jumlah bahan bahan yang cukup untuk membuat
senjata nuklir tanpa sepengahuan operator atau inspektor IAEA
(Oxford Research Group, 2007). Sisi ekonomi, reprosesing juga masih
belum menguntungkan. Teknologi reprosesing diperkirakan 4 kali
lebih mahal daripada teknologionce-throughfuel cycle(MIT, 2003).
Gambaran tingginya biaya reprosesing juga dapat dilihat dari
besarnya pembengkakan biaya dekomisioning instalasi reprosesing di
Sellafield, Inggris, yang mencapai 70 Milyar Poundsterling (sekitar
140 Milyar Dollar AS).Skenario kedua, teknologifast breeder
reactorakan muncul sebagai pilihan.Teknologi ini dalam
pengoperasiannya mampu menghasilkan bahan bakar lebih banyak dari
yang dikonsumsi. Sekalipun riset reaktor breeder telah dilakukan
kurang lebih setengah abad, hingga kini belum ada bukti bahwa
reaktor ini layak secara teknis apalagi ekonomis. Sekarang ini,
baru ada tiga reaktorbreederdi dunia yang bisa dikatakan pernah
berhasil beroperasi yaitu Monju di Jepang, Beloyersk-3 di Rusia dan
Phenix di Perancis. Reaktor di Rusia yang hingga kini masih
beroperasi itu pun dengan banyak riwayat kecelakaan selama
pengoperasiannya. Patut diketahui bahwa sekalipun didesain sebagai
reaktor breeder, tidak ada bukti yang meyakinkan bahwa ketiga
reaktor tersebut mampu beroperasi sebagaibreeder(memproduksi bahan
bakar). Seandainya semua hambatan teknologi dan ekonomi bisa
diatasi, kelihatannya masih diragukan bahwa teknologi ini akan siap
secara komersial setidaknya hingga pertengahan abad ini. Sebuah
perkiraan yang sangat optimistis berdasarkanroad mapyang disusun
oleh departmen Energi AS bersama sembilan negara lain yang
melakukan kerjasama riset dalam teknologi reaktor generasi IV (The
Generation IV International Forum) memperkirakan jenis reaktor ini
belum akan siap sebelum 2030.Skenario terakhir, jika reprosesing
bahan bakar dan reaktorfast breedertetap tidak bisa menjawab
persoalan kelangkaan uranium maka ini berarti akhir sejarah energi
nuklir.Sekenario mana yang akan terjadi? Semuanya tergantung dari
cadangan uranium, kesiapan teknologifast breeder reactorserta
perkembangan politik dunia dalam satu-dua dekade yang akan
datang.
C.Kelebihan dan Kekurangan PLTN1.Kelebihan PLTNDibandingkan
dengan pembangkit daya utama lainnyaadalah: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 seperti karbon smonoksida, 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 bahanbakar yang diperlukan2.Kekurangan PLTNa.
Resiko kecelakaan nuklir - kecelakaan nuklir terbesar adalah
kecelakaan Chernobyl(yangtidakmempunyai containment
building)b.Limbah nuklir - limbah radioaktif tingkat tinggi yang
dihasilkan dapat berthan sshingga ribuan.
BAB VPENUTUPA.Kesimpulan1.Prisip kerja PLTN serupa dengan
pembangkit tenaga uap lainnya, perbedaan hanya terbatas pada bahan
bakarnya saja yaitu energi fosil yang dibakar untuk menghasilan uap
tekanan tinggi adalah reaksi fisi dari uranium.2.Penggunaan nuklir
sebagai salah satu sumber energi PLTN akan sangat menguntungkan
bila dilakukan sesuai prosedur yang benar. Biaya pengoperasionalnya
lebih ringan karena cadangan uranium masih sangat banyak dan
harganya pun cenderung stabil.B.SaranMencermati tingginya
resistensi masyarakat terhadap rencana pembangunan PLTN dengan
argumentasi yang substansitif dan rasional, maka pemerintah perlu
membuka dialog publik secara trasparan dan kalau perlu beri
kesempatan pada masyarakat untuk menentukan sikapnya lewat sebuah
refrendum.