BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangMemasuki abad 21, dunia mengalami perkembangan
pesat dalam bidang teknologi. Dalam hal lainnya, pertumbuhan
penduduk meningkat dari tahun ke tahun. Seiring dengan pertumbuhan
penduduk maka kebutuhan akan energi listrik juga semakin meningkat.
Peningkatan ini memicu perkembangan teknologi yang pesat untuk
dapat memenuhi kebutuhan energi listrik saat ini. Namun dibeberapa
negara maju seperti halnya Indonesia, pembangkit listrik yang ada
belum mencukupi kebutuhan listrik masyarakat. Kebutuhan energi
listrik merupakan hal penting yang tidak dapat di pisahkan dalam
kehidupan sehari-hari. Hal ini dikarenakan teknologi saat ini
bergantung pada sumber listrik dalam penggunaannya. Tanpa adanya
energi listrik, roda kehidupan dunia saat ini akan lumpuh terutama
dalam hal perekonomian, telekomunikasi dan pertahanan. Oleh karena
itu, beberapa sumber daya listrik seperti PLTD (Pembangkit Listrik
Tenaga Diesel) dan PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) sangat
diperlukan untuk menunjang kebutuhan energi listrik.Pembangkit
listrik tenaga diesel (PLTD) adalah salah satu jenis pembangkit
listrik yang ada di Indonesia. Pembangkit listrik ini menggunakan
bahan bakar fosil sebagai sumber tenaga. Listrik yang dihasilkan
dari pembangkit ini mengalami proses siklus energi, yaitu dari
bahan bakar (minyak bumi) menjadi energi magnet, kemudian
menghasilkan energi listrik. Pembangkit listrik lainnya iyalah
PLTN. Sesuai dengan namanya pembangkit ini menggunakan tenaga
nuklir sebagai pembangkit listrik. PLTN adalah pembangkit yang
menggunakan satu atau beberapa reaktor nuklir sebagai sumber
panasnya yang berasal dari reaksi fisi inti Uranium. Penggunaan
nuklir di Indonesia masih menjadi pro-kontra di masyarakat. Hal ini
karena, kegagalan dalam penggunaan pembangkit litrik tenaga nuklir
berdampak fatal bagi kehidupan disekitarnya. Salah satu isu
internasional yang berdampak kepada penolakan iyalah kasus
Chernobyl (Uni Soviet) dan Fukusima (Jepang). Oleh karena itu
Indonesia yang ingin mendirikan PLTN untuk memenuhi kebutuhan
lisrik harus memiliki sistem keselamatan yang memenuhi standar
untuk mengindari dampak fatal yang dihasilkan.
1.2 Rumusan MasalahRumusan masalah dalam makalah ini adalah
sebagai berikut:1. Apakah yang dimaksud dengan PLTD dan PLTN?2. Apa
saja kah jenis-jenis mesin diesel pada PLTD?3. Apa saja kah
jenis-jenis reaktor nuklir pada PLTN?4. Bagaimanakah prinsip kerja
PLTD dan PLTN?5. Apakah kelebihan dan kekurang dari PLTD dan
PLTN?
1.3 TujuanTujuan Penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:1.
Mengetahui apa yang di maksud dengan PLTD dan PLTN2. Mengetahui
jenis-jenis mesin diesel pada PLTD3. Mengetahui jenis-jenis reaktor
nuklir pada PLTN4. Mengetahui prinsip kerja pada PLTD dan PLTN5.
Mengetahui kelebihan dan kekurangan dari PLTD dan PLTN
1.4 ManfaatManfaat yang diharapkan dari makalah ini adalah
sebagai berikut:1. Dapat memberikan informasi ilmiah mengenai PLTD
dan PLTD secara umum.2. Mendukung perkembangan teknologi PLTN di
Indonesia
BAB IIPEMBAHASAN
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)2.1.1 Pengertian
PLTDPembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) adalah pembangkit
listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak pemula
(Prime Mover). Prime mover merupakan alat yang mempunyai fungsi
menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor
generator. PLTD merupakan suatu instalasi pembangkit listrik yang
terdiri dari suatu unit pembangkit (SPD) dan sarana pembangkitan.
Mesin Diesel adalah penggerak utama untuk mendapatkan energi
listrik yang kemudian dikeluarkan oleh Generator. Pada mesin Diesel
Energi Bahan bakar diubah menjadi energi mekanik dengan proses
pembakaran di dalam mesin itu sendiri. Mesin Diesel pada saat ini
sudah banyak mengalami perkembangan dalam pemakaian untuk angkutan
darat dan laut, kemudian pembangkitan dalam daya kecil dan menengah
bahkan sampai daya besar sudah ada yang menggunakannya. Unit PLTD
adalah kesatuan peralatan-peralatan utama dan alat-alat bantu serta
perlengkapannya yang tersusun dalam hubungan kerja, membentuk
sistem untuk mengubah energi yang terkandung didalam bahan bakar
minyak menjadi tenaga mekanis dengan menggunakan mesin diesel
sebagai penggerak utamanya dan seterusnya tenaga mekanis tersebut
diubah oleh generator menjadi tenaga listrik. PLTD mempunyai ukuran
mulai dari 40 kW sampai puluhan MW. Jika perkembangan pemakaian
tenaga listrik telah melebihi 100 MW, penyediaan listrik yang
menggunakan PLTD tidak lagi ekonomis sehingga harus di bangun pusat
listrik lain. Untuk melayani beban PLTD dengan kapasitas di atas
100 MW akan tidak ekonomis karena unitnya menjadi banyak, mengingat
unit PLTD yang terbesar di pasaran sekitar 12,5 MW. Unit-unit
pembangkit diesel di pasaran umumnya mempunyai putaran (untuk
frekuensi 50 Hertz) dari 300 putaran per menit sampai dengan 1.500
putaran per menit (ppm). Dengan memperhatikan buku petunjuk pabrik,
mesin-mesin yang mempunyai nilai ppm rendah, sampai dengan 500 ppm,
dapat menggunakan bahan bakar minyak (BBM) kualitas No. 2 yaitu
Intermediate Diesel Oil (IDO) dan kualitas No. 3 yaitu Marine Fuel
Oil (MFO). Jika memakai MFO harus di panaskan terlebih dahulu agar
tercapai viskositas yang cukup rendah. Apabila menggunakan IDO,
maka tidak perlu pemanansan terlebih dahulu. Mesin diesel dengan
ppm di atas 500 ppm harus menggunakan BBM kualitas No. 1 yaitu High
Speed Oil (HSO).2.1.2 Kegunaan dan Faktor-faktor Pertimbangan
Penggunaan PLTDPembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) biasanya
digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah beban
kecil, terutama di daerah-daerah yang terpencil atau untuk listrik
pedesaan dan bisa juga digunakan untuk memasok kebutuhan listrik di
suatu pabrik atau industri.PLTD cocok untuk lokasi dimana
pengeluaran bahan bakar rendah, persediaan air terbatas, minyak
sangat murah dibandingkan dengan batubara dan semua beban besarnya
adalah seperti yang dapat ditangani oleh mesin pembangkit dalam
kapasitas kecil, serta dapat berfungsi dalam waktu yang
singkat.Kegunaan utama PLTD adalah penyedia daya listrik yang dapat
berfungsi untuk: Pusat pembangkitan Cadangan (Stand by plant) Beban
puncak Cadangan untuk keadaan darurat (emergency)Faktor-faktor yang
merupakan pertimbangan piihan sesuai untuk PLTD antara lain: Jarak
dari beban dekat Persediaan areal tanah dan air Pondasi
Pengangkutan bahan bakar Kebisingan dan kesulitan lingkungan2.1.3
Jenis-jenis Mesin Diesela. Mesin Diesel 2 LangkahMesin diesel 2
langkah adalah mesin yang setiap langkahnya terjadi satu kali
langkah bertenaga dengan dorongan gas hasil ledakan/pembakaran.
Secara teoritis mesin 2 Langkah dengan dimensi dan jumlah putaran
per detik yang sama seperti pada mesin 4 langkah, maka mesin 2
langkah ini akan menghasilkan daya 2 kali lebih besar. Namun dalam
praktik, angka 2 kali lebih besar untuk daya yang di dapat pada
mesin diesel 2 langkah tidak tercapai (hanya sekitar 1,8 kali). Hal
ini disebabkan karena pembilasan ruang bakar silinder mesin diesel
2 langkah tidak sebersih pada mesin diesel 4 langkah sehingga
proses pembakarannya tidak sempurna seperti pada mesin diesel 4
langkah. Maka efisiensi mesin 2 langkah ini tidak sebaik efisiensi
pada mesin diesel 4 langkah. Pada pemakaian bensinnya pun lebih
boros dibanding mesin diesel 4 langkah. Mesin 2 langkah ini
biasanya lebih cocok digunakan pada keperluan yang memerlukan
penghematan ruangan, seperti pada lokomotif kereta api atau pada
kapal laut.Adapun Cara kerja dari mesin diesel 2 langkah ini adalah
sebagai berikut:
1. Langkah 1A ChargingPada permulaan gerakan, piston akan
bergerak keatas sedangkan P dan E dalam keadaan terbuka. Udara
bertekanan dari karter akan masuk ke silinder dan meniup sisa gas
pembakaran melalui E.
Gambar 2.1 Charging
2. Langkah 1B Compression
Piston akan bergerak ke atas, P dan E dalam keadaan tertutup
oleh dinding piston. Udara bersih yang berada dalam silinder akan
dimampatkan. Kemudian bahan bakar disemprotkan dan akan terjadi
ledakan.
Gambar 2.2 Compression3. Langkah 2A Combustion
Piston akan bergerak ke bawah dengan dorongan gas yang
diledakkan
Gambar 2.3 Combustion4. Langkah 2B Exhaust
Pada bagian akhir gerakan, piston akan bergerak ke bawah dimana
E sudah terbuka sehingga gas hasil pembakaran mulai keluar karena
efek dari aktifitas pemompaan.
Gambar 2.4 Exhaust
b. Mesin Diesel 4 LangkahMesin diesel 4 langkah merupakan mesin
yang setiap 4 langkah terjadi satu kali langkah bertenaga dengan
dorongan gas hasil pembakaran/ledakan. Atau dengan kata lain
prinsip kerja mesin diesel 4 langkah adalah proses kerja mesin
untuk menghasilkan 1 kali pembakaran (usaha/kerja) torak bergerak 4
kali. Gerakan torak yang menghasilkan kerja atau usaha berlangsung
secara berurutan dan terus menerus maka kegiatan untuk menghasilkan
kerja/usaha tersebut disebut siklus. Proses pembakaran pada mesin
diesel 4 langkah lebih sempurna daripada mesin 2 langkah, karena
pada proses pembilasan ruang bakar di silinder mesinnya bersih.
Pada mesin diesel 4 langkah pemakaian bahan bakarnya lebih hemat
dan masalah ruangan pun tidak menjadi persoalan.Cara kerja mesin
diesel 4 langkah adalah sebagai berikut:
1. Langkah Isap
Gambar 2.5 Langkah isapPada langkah ini piston bergerak dari TMA
(Titik Mati Atas) ke TMB (Titik Mati Bawah). Saat piston bergerak
ke bawah katup isap terbuka yang menyebabkan ruang didalam silinder
menjadi vakum, sehingga udara murni langsung masuk ke ruang
silinder melalui filter udara.2. Langkah Kompresi
Gambar 2.6 Langkah KompresiPada langkah ini piston bergerak dari
TMB menuju TMA dan kedua katup tertutup. Karena udara yang berada
di dalam silinder didesak terus oleh piston, menyebabkan terjadi
kenaikan tekanan dan temperatur, sehingga udara di dalam silinder
menjadi sangat panas. Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA,
bahan bakar di semprotkan ke ruang bakar oleh injector yang
berbentuk kabut.3. Langkah Usaha
Gambar 2.7 Langkah UsahaPada langkah ini kedua katup masih
tertutup, akibat semprotan bahan bakar di ruang bakar akan
menyebabkan terjadi ledakan pembakaran yang akan meningkatkan suhu
dan tekanan di ruang bakar. Tekanan yang besar tersebut akan
mendorong piston ke bawah yang menyebkan terjadi gaya aksial. Gaya
aksial ini dirubah dan diteruskan oleh poros engkol menjadi gaya
radial (putar).4. Langkah Buang
Gambar 2.8 Langkah BuangPada langkah ini, gaya yang masih
terjadi di flywhell akan menaikkan kembali piston dari TMB ke TMA,
bersamaan itu juga katup buang terbuka sehingga udara sisa
pembakaran akan di dorong keluar dari ruang silinder menuju exhaust
manifold. Begitu seterusnya sehingga terjadi siklus pergerakan
piston yang tidak berhenti. Siklus ini tidak akan berhenti selama
faktor yang mendukung siklus tersebut tidak ada yang terputus.2.1.4
Jenis-jenis Mesin Injeksi pada Mesin DieselElectronic Petrol
Injection (EPI) atau juga disebut Eletronic Fuel Injection (EFI)
adalah teknologi pengontrolan penginjeksian bahan bakar yang
berkembang saat ini pada mesin bensin menggantikan karburator.
Umumnya system EPI/EFI terbagi atas 2 jenis yaitu berdasarkan
jumlah injectornya dan berdasarkan penempatan injectornya.2.1.4.1
Berdasarkan Jumlah Injector Mesin EPI/EFIa. Single Point Injection
(SPI)
Gambar 2.9 Single Point InjectionSingle Point Injection (SPI)
atau biasa disebut Throttle Body Injection (TBI) atau Central Fuel
Injection System:yaitu hanya menggunakan satu Fuel Injector untuk
beberapa Cylinder. Injektornya dipasang sebelum saluran isap yaitu
di atas katup throttle. Prinsip kerjanya yaitu satu injektor
memasok bensin untuk keperluan beberapa silinder sekaligus. b.
Multi Point Fuel Injection (MPI).
Gambar 2.10 Multi Point InjectionMulti Point Fuel Injection
(MPI) disebut juga port fuel injection (PFI), menempatkan injektor
di atas lubang isap (intake port). Setiap silinder memiliki satu
injektor. Jadi, bila mesin terdiri dari 4 silinder berarti ada 4
injektor yang menyuplai bensin. Konstruksi multi point fuel
injection dapat dilihat pada gambar di atas.Teknologi injeksi MPI
memiliki kelebihan dibandingkan dengan SPI antara lain:1.
Distribusi campuran udara-bahan bakarnya lebih seragam untuk
masing-masingsilinder.2. Respons terhadap perubahan
posisithrottlepun lebih cepat.3. Lebih akurat dalam mengatur jumlah
bahan bakar yang diinjeksikan sesuai dengan kondisi operasi.c.
Gasoline Direct injection (GDI)
Gambar 2.11 Gasoline Direct InjectionGDI yaitu Injector berada
di dalam ruang bakar, sehingga bensin disemprotkan langsung ke
ruang bakar tanpa harus melalui Intake Valve. Teknologi ini masih
mahal, karena material Fuel Injector Nozzle harus tahan pada suhu
tinggi di ruang bakar. Untuk lebih memperjelas posisi dari ketiga
jenis posisi penempatan injektor, seperti gambar disamping.
2.1.4.2 Berdasarkan Penyalaan Bahan Bakara. Indirect
InjectionYaitu system penyemprotan bahan bakar ke intake manifold
seperti yang digunakan pada system penginjeksian mesin bensin,
bensin disemprotkan tidak langsung ke dalam ruang bakar.
Gambar 2.12 Indirect Injection
b. Direct Injection
Gambar 2.13 Direct InjectionYaitu system penyemprotan bahan
bakar langsung ke dalam ruang bakar. Injectornya berada di dalam
ruang bakar, sehingga bensin disemprotkan langsung ke ruang bakar
tanpa harus melalui Intake Valve. Teknologi ini masih mahal, karena
material Fuel Injector Nozzle harus tahan pada suhu tinggi di ruang
bakar.2.1.5 Komponen-komponent Penting Mesin Diesela. Mesin /
motorMerupakan komponen dasar dari mesin yang memperkuat daya.
Mesin tersebut dirangkai di couple langsung dengan generator.b.
Sistem Bahan Bakar (Fuel System)Termasuk tangki bahan bakar, pompa
pemindah bahan bakar, saringan alat pemanas dan sambungan pipa
kerja. Pompa pemindah bahan bakar membutuhkan pemindahan bahan
bakar dari ujung perantara ke tangki penyimpan dan dari tangki
penyimpan ke mesin. Saringan membutuhkan jaminan kebersihan bahan
bakar. Alat pemanas untuk minyak diperlukan untuk lokasi yang
mempunyai temperature yang dingin yang menganggu aliran fluida.c.
Sistem Udara Masuk Termasuk saringan udara, saluran pompa kompresor
(bagian integral dari mesin). Kegunaan saringan udara adalah untuk
membersihkan debu dari udara yang disuplai ke mesin, juga semua ini
dapat menimbulkan kenaikan daya keluaran.d. Sistem Pembuangan
GasTermasuk peredam dan penyambungan saluran. Temperatur pembuangan
gas panasnya cukup tinggi, gas ini merupakan pemanas minyak atau
persediaan udara pada mesin. Peredam mengurangi kegaduhan suara.e.
Sistem Pendinginan (Cooler System)Termasuk pompa-pompa pendingin,
menara pendingin, perawatan air atau mesin penyaring dan sambungan
pipa kerja. Kegunaan system pendinginan adalah untuk meningkatkan
panas dari mesin silinder yang menyimpan temperature silinder dalam
tempat yang aman. Pompa mengedarkan air melewati silinder dan
kepala selubung mengangkut panas. Sistem pendinginan membutuhkan
sumber air, sebuah pompa dan tempat untuk pembuangan air panas,
penyebaran air oleh mesin pendingin ini seperti dalam alat
radiator, pendingin uap, menara pendingin, penyemprot dan
sebagainya.f. Sistem Pelumasan (lube oil system)Termasuk pompa
minyak pelumas, tangki minyak, penyaring, pendingin, alat pembersih
dan sambungan pipa kerja. Fungsi sistem pelumasan yaitu untuk
mengurangi pergeseran dari bagian yang bergerak dan mengurangi
pemakaian dan sobekan bagian-bagian mesin.g. Sistem Penggerak
MulaTermasuk aki, tangki hampa udara, starter sendiri dan
sebagainya. Fungsi sistem penggerak mula adalah menjalankan mesin.
Sistem ini memungkinkan mesin pada awalnya berputar dan berjalan
sampai terjadi pembakaran dan unit meninggalkannya untuk memperoleh
daya.2.1.6 Prinsip Kerja Pada PLTD
Gambar 2.14 Prinsip Kerja PLTD
Keterangan Gambar:1. 27
2. Tangki penyimpanan bahan bakar.3. Penyaring bahan bakar4.
Penyimpanan bahan bakar sementara 5. Pengabut6. Mesin diesel.7.
Turbo charger.8. Penyaring gas pembuangan9. Tempat pembuangan
gas.10. Generator11. Trafo12. Saluran transmisiPrinsip Kerja: Bahan
bakar didalam tangki penyimpanan bahan bakar dipompakan kedalam
tanki penyimpanan sementara namun sebelumnya disaring terlebih
dahulu. Kemudian disimpan didalam tangki penyimpanan sementara
(daily tank). Jika bahan bakar adalah bahan bakar minyak (BBM) maka
bahan bakar dari daily tank dipompakan ke Pengabut (nozzel), disini
bahan bakar dinaikan temperaturnya hingga manjadi kabut. Sedangkan
jika bahan bakar adalah bahan bakar gas (BBG) maka dari dari daily
tank dipompakan ke convertion kit (pengatur tekanan gas) untuk
diatur tekanannya. Menggunakan kompresor udara bersih dimasukan
kedalam tangki udara start melalui saluran masuk (intake manifold)
kemudian dialirkan ke turbocharger. Didalam turbocharger tekanan
dan temperatur udara dinaikan terlebih dahulu. Udara yang dialirkan
pada umumnya sebesar 500 psi dengan suhu mencapai 600C. Udara yang
bertekanan dan bertemperatur tinggi dimasukan kedalam ruang bakar
(combustion chamber). Bahan bakar dari convertion kit (untuk BBG)
atau nozzel (untuk BBM) kemudian diinjeksikan kedalam ruang bakar
(combustion chamber) Didalam mesin diesel terjadi penyalaan
sendiri, karena proses kerjanya berdasarkan udara murni yang
dimanfaatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi (35 50
atm), sehingga temperatur di dalam silinder naik. Dan pada saat itu
bahan bakar disemprotkan dalam silinder yang bertemperatur dan
bertekanan tinggi melebihi titik nyala bahan bakar sehingga akan
menyala secara otomatis yang menimbulkan ledakan bahan bakar.
Ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak torak/piston yang
kemudian pada poros engkol dirubah menjadi energi mekanis. Tekanan
gas hasil pembakaran bahan bakan dan udara akan mendorong torak
yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak,
sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak
bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros
engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga
diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi. Poros
engkol mesin diesel digunakan untuk menggerakan poros rotor
generator. Oleh generator energi mekanis ini dirubah menjadi energi
listrik sehingga terjadi gaya gerak listrik (ggl). Tegangan yang
dihasilkan generator dinaikan tegangannya menggunakan trafo step up
agar energi listrik yang dihasilkan sampai kebeban. Menggunakan
saluran transmisi energi listrik dihasilkan dikirim kebeban. Disisi
beban tegangan listrik diturunkan kembali menggunakan trafo step
down (jumlah lilitan sisi primer lebih banyak dari jumlah lilitan
sisi sekunder).2.1.7 Kelebihan dan Kekurangan PLTDa. Kelebihan PLTD
Dapat beroperasi sepanjang waktu selama masih tersediannya bahan
bakar. Dalam operasinya tidak bergantung pada alam seperti halnya
PLTA. Investasi awal pembangunan PLTD relatif murah dibanding
pembangkit listrik lain.b. Kekurangan PLTD Ongkos bahan bakarnya
tergolong mahal dan bergantung dengan perubahan harga minyak dunia
yang cenderung meningkat dari tahun ke tahun. Menimbulkan polusi
udara yang ditimbulkan dari pembakaran bahan bakar konvensional
yang kadang kurang sempurna. Memerlukan pemeliharaan rutin. Sistem
operasi tidak efisien bahkan tergolong boros pada kondisi beban
rendah.
2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)2.2.1 Pengertian
PLTNPembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah stasiun
pembangkit listrik thermal di mana panas yang dihasilkan diperoleh
dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik. PLTN
termasuk dalam pembangkit daya base load, yang dapat bekerja dengan
baik ketika daya keluarannya konstan (meskipun boiling water
reactor dapat turun hingga setengah dayanya ketika malam hari).
Daya yang dibangkitkan per unit pembangkit berkisar dari 40 MWe
hingga 1000 MWe.Pada dasarnya sistem kerja dari PLTN sama dengan
pembangkit listrik konvensional, yaitu: air diuapkan di dalam suatu
ketel melalui pembakaran. Ulang yang dihasilkan dialirkan ke turbin
yang akan bergerak apabila ada tekanan uap. Perputaran turbin
digunakan untuk menggerakkan generator, sehingga menghasilkan
tenaga listrik. Satu gram U-235 setara dengan 2650 kg batubara.Pada
PLTN panas yang digunakan untuk menghasilkan uap yang sama,
dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium) dalam
reactor nuklir. Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang
disirkulasikan secara terus menerus selama PLTN beroperasi. Proses
pembangkit yang menggunakan bahan bakar uranium ini tidak
melepaskan partikel seperti CO2, SO2, 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.
2.2.2 Beberapa Jenis Reaktor PLTN2.2.2.1 Reaktor Nuklir dengan
Pendingin GasHTGR, high temperatur gas-cooled reactor, reaktor
berpendingin gas merupakan salah satu jenis reaktor nuklir yang
menggunakan gas inert yang disirkulasi sebagai pendingin reaktor,
gas helium sering digunakan sebagai pendingin reaktor pada desain
reaktor temperatur tinggi, pada awalnya gas karbon dioksida juga
digunakan dalam desain PLTN generasi sebelumnya di Inggris dan
Perancis. Gas nitrogen juga digunakan dalam desain reaktor PLTN,
gas yang dihasilkan sangat bervariasi tergantung jenis reaktornya.
Beberapa reaktor yang menggunakan pendingin nitrogen dapat
menggerakkan turbin gas secara langsung dari tekanan gas panas yang
dihasilkan tanpa melalui sistem penukar panas (heat exchanger)
untuk menghasilkan uap panas yang diperlukan untuk menggerakkan
turbin uap. Namun beberapa jenis reaktor berpendingin nitrogen
dengan desain lama memerlukan heat exchanger untuk menghasilkan uap
yang diperlukan untuk menggerakkan turbin uap.
Gambar 2.15 Reaktor Nuklir Pendingin Gas
2.2.2.2 Reaktor Air BiasaHingga saat ini, di Amerika Serikat
telah dibangun dan dioperasikan reaktor berpendingin air sebanyak
104, 69 reaktor berjenis PWR dan 35 reaktor berjenis BWR.
Gambar 2.16 Reaktor PWRPWR, Pressurized Water Reactor merupakan
jenis reaktor berteknologi barat yang paling banyak dibangun,
karakteristik reaktor jenis ini adalah adanya pressurizer, yang
berfungsi mengatur tekanan sistem pendingin primer. Sebagian besar
reaktor jenis PWR baik yang digunakan untuk tujuan komersil (PLTN)
maupun untuk tujuan militer (kapal militer) menggunakan
pressurizer. Dalam kondisi normal, pressurizer sebagian terisi air
dan sebagian terisi rongga udara, dan didalam air terdapat pemanas
yang berfungsi mengatur suhu air yang kemudian berpengaruh terhadap
tekanan rongga udara sehingga tekanan didalam pressurizer ini akan
memberikan kontribusi pada tekanan sistem primer, sehingga tekanan
yang dibutuhkan pada sistem primer dapat terjaga dengan cara
menaik-turunkan tekanan didalam rongga udara pressurizer.
Gambar 2.17 Reaktor BWRBWR, Boiling Water Reactor merupakan
salah satu jenis reaktor daya (penghasil listrik) berpendingin air
yang mempunyai karakteristik terjadinya pendidihan air pendingin
didalam teras reaktor nuklir (disekitar bahan bakar) dengan porsi
yang lebih rendah dibandingkan total keseluruhan air pendingin yang
digunakan. Reaktor jenis ini menggunakan Uranium 235 yang diperkaya
(enriched uranium) dalam bentuk Uranium Dioxide sebagai bahan
bakarnya. Bahan bakar dibentuk dalam rangkaian batangan-batangan
yang dibungkus stainless steel yang terendam dalam air. Reaksi fisi
(nuklir-fisi) yang terjadi dalam bahan bakar mengakibatkan
terjadinya pendidihan air disekitar bahan bakar yang kemudian
menghasilkan uap air yang kemudian mengalir keluar dari bejana
reaktor melalui pipa yang kemudian digunakan untuk menggerakkan
turbin untuk menghasilkan listrik. Dalam kondisi normal, tekanan
dikendalikan oleh jumlah uap yang mengalir dari bejana tekan
reaktor menuju turbin.2.2.2.3 Reaktor Air Berat (Heavy Eater
Reaktor)Reaktor Air Berat merupakan jenis Reaktor yag menggunakan
D2O (Air Berat) sebagai moderator sekaligus pendingin. Reaktor ini
menggunakan bahan bakar Uranium alam sehingga harus digunakan air
berat yang penampang lintang serapanya terhadap neutron sangat
kecil.
Gambar 2.18 PLTN CANDU PLTN dengan reaktor Air berat paling
terkenal adalah CANDU (Canadian Deuterium Uranium) yang pertama
dikembangkan oleh Canada. Seperti halnya Reaktor Air Tekan, Reaktor
CANDU juga mempunyai sistem pendingin primer dan skunder,
pembangkit uap dan pengontrol tekanan untuk mempertahankan tekanan
tinggi pada sistem pendingin primer, sedangkan sistem pendingin
skunder menggunakan H2O.Dalam pengoperasian Reaktor CANDU,
kemurnian D2O harus di jaga pada tingkat 95-99,8%. Air berat
merupakan bahan yang harganya sangat mahal dan secara fisik maupun
kimia tidak dapat dibedakan secara langsung dengan H2O. Oleh sebab
itu, perlu adanya penanggulangan kebocoran D2O baik dalam bentuk
uap ataupun cairan. Aliran ventilasi dari ruangan dilakukan secara
tertutup dan dipantau tingkat kebasahanya, sehingga kemungkinan
adanya kebocoran D2O dapat diketahui secara dini.2.2.2.4 Reaktor
Pembiak CepatReaktor pembiak cepat (Fast Breeder Reactor/FBR)
adalah reaktor yang memiliki kemampuan untuk melakukan "pembiakan",
yaitu suatu proses di mana selama reaktor beroperasi (terjadi
reaksi fisi) akan dihasilkan bahan dapat belah baru (Plutonium-239)
yang lebih banyak dari pada bahan dapat belah yang dikonsumsi.
Plutonium-239 yang dihasilkan dan uranium-238 yang belum ber-reaksi
dapat dipisahkan dari perangkat bahan bakar bekas untuk
dimanfaatkan kembali sebagai bahan bakar. Reaktor pembiak cepat
perlu dikembangkan untuk menghasilkan kesetabilan pasokan energi
dan memanfaatkan bahan bakar fertil (U-238) yang melimpah di
alam.
Gambar 2.19 Reaktor Pembiak Dewasa ini, di seluruh dunia
beroperasi sebanyak 434 unit PLTN. Sebanyak 345 unit (80 %) di
antaranya adalah jenis reaktor air ringan yang menggunakan uranium
sebagai bahan bakarnya, 35 unit (8%) adalah jenis reaktor air berat
dan 35 unit (8%) lainnya adalah jenis reaktor gas (Data Desember
1996). Semua PLTN di atas merupakan reaktor neutron termal atau
lebih singkat disebut reaktor termal. Pada reaktor termal, energi
yang dihasilkan berasal dari pembelahan inti uranium-235. Neutron
berenergi tinggi (neutron cepat) diturunkan energinya dengan bahan
moderator air ringan, air berat atau grafit, sehingga menjadi
neutron berenergi rendah (neutron termal), sebelum diserap oleh
inti U-235. Di dalam pembelahan inti dihasilkan 2-3 neutron baru
yang dapat bereaksi dengan inti uranium yang lain dan seterusnya
menghasilkan reaksi berantai.2.2.3 Keselamatan NuklirBerbagai usaha
pengamanan dilakukan untuk melindungi kesehatan dan keselamatan
masyarakat, para pekerja reaktor dan lingkungan PLTN. Usaha ini
dilakukan untuk menjamin agar radioaktif yang dihasilkan reaktor
nuklir tidak terlepas ke lingkungan baik selama operasi maupun jika
terjadi kecelakaan. Tindakan protektif dilakukan untuk menjamin
agar PLTN dapat dihentikan dengan aman setiap waktu jika diinginkan
dan dapat tetap dipertahanan dalam keadaan aman, yakni memperoleh
pendinginan yang cukup. Untuk ini panas peluruhan yang dihasilkan
harus dibuang dari teras reaktor, karena dapat menimbulkan bahaya
akibat pemanasan lebih pada reaktor.a. 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.b. Penghalang GandaPLTN mempunyai sistem
pengaman yang ketat dan berlapis-lapis, sehingga kemungkinan
terjadi kecelakaan maupun akibat yang ditimbulkannya sangat kecil.
Sebagai contoh, zat radioaktif yang dihasilkan selama reaksi
pembelahan inti uranium sebagian besar (> 99%) akan tetap
tersimpan di dalam matriks bahan bakar, yang berfungsi sebagai
penghalang pertama. Selama operasi maupun jika terjadi kecelakaan,
kelongsongan bahan bakar akan berperan sebagai penghalang kedua
untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif tersebut keluar
kelongsongan. Dalam hal zat radioaktif masih dapat keluar dari
dalam kelongsongan, masih ada penghalang ketiga yaitu sistem
pendingin. Lepas dari system pendingin, masih ada penghalang
keempat berupa bejana tekan dibuat dari baja dengan tebal 20 cm.
Penghalang kelima adalah perisai beton dengan tebal 1,5 - 2 m. Bila
zat radioaktif itu masih ada yang lolos dari perisai beton, masih
ada penghalang keenam, yaitu sistem pengungkung yang terdiri dari
pelat baja setebal 7 cm dan beton setebal 1,5-2 m yang kedap udara.
Jadi selama operasi atau jika terjadi kecelakaan, zat radioaktif
benar-benar tersimpan dalam reaktor dan tidak dilepaskan ke
lingkungan. Kalaupun masih ada zat radioaktif yang terlepas
jumlahnya sudah sangat diperkecil sehingga dampaknya terhadap
lingkungan tidak berarti.
Gambar 2.20 Sistem Keselamatan Reaktor dengan Penghalang Gandac.
Pertahanan BerlapisDesain keselamatan suatu PLTN menganut falsah
pertahanan berlapis (defence in depth). Pertahanan berlapis ini
meliputi: lapisan keselamatan pertama, PLTN dirancang, dibangun dan
dioperasikan sesuai dengan ketentuan yang sangat ketat, mutu yang
tinggi dan teknologi mutakhir; lapis keselamatan kedua, PLTN
dilengkapi dengan sistem pengaman/keselamatan yang digunakan untuk
mencegah dan mengatasi akibat-aibat dari kecelakaan yang mungkin
dapat terjadi selama umur PLTN dan lapis keselamatan ketiga, PLTN
dilengkapi dengan sistem pengamanan tambahan, yang dapat
diperkirakan dapat terjadi pada suatu PLTN. Namun demikian
kecelakaan tersebut kemungkinan terjadinya sedemikian sehingga
tidak akan pernah terjadi selama umu uperasi PLTN.d. Limbah
RadioaktifSelama operasi PLTN, pencemaran yang disebabkan oleh zat
radioaktif terhadap linkungan 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. Gas
radioaktif yang dapat keluar dari sistem reaktor tetap terkungkung
di dalam system 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 lingkungan. Pada PLTN
sebagian besar limbah yang dihasilkan adalah limbah aktivitas
rendah (70 80 %). Sedangkan limbah aktivitas tinggi dihasilkan pada
proses daur ulang elemen bakar nuklir bekas, sehingga apabila
elemen bakar bekasnya tidak didaur ulang, limbah aktivitas tinggi
ini jumlahnya sangat sedikit. Penangan limbah radioaktif aktivitas
rendah, sedang maupun aktivitas tinggi pada umumnya mengikuti tiga
prinsip, yaitu: Memperkecil volumenya dengan cara evaporasi,
insenerasi, kompaksi/ditekan. Mengolah menjadi bentuk stabil (baik
fisik maupun kimia) untuk memudahkan dalam transportasi dan
penyimpanan. Menyimpan limbah yang telah diolah, di tempat yang
terisolasi. Pengolahan limbah cair dengan cara evaporasi/pemanasan
untuk memperkecil volume, kemudian dipadatkan dengan semen
(sementasi) atau dengan gelas masif (vitrifikasi) di dalam wadah
yang kedap air, tahan banting, misalnya terbuat dari beton
bertulang atau dari baja tahan karat. Pengolahan limbah padat
adalah dengan cara diperkecil volumenya melalui proses
insenerasi/pembakaran, selanjutnya abunya disementasi. Sedangkan
limbah yang tidak dapat dibakar diperkecil volumenya dengan
kompaksi/penekanan dan dipadatkan di dalam drum/beton dengan semen.
Sedangkan limbah padat yang tidak dapat dibakar atau tidak dapat
dikompaksi, harus dipotong-potong dan dimasukkan dalam beton
kemudian dipadatkan dengan semen atau gelas masif. Selanjutnya
limbah radioaktif yang telah diolah disimpan secara sementara
(10-50 tahun) di gudang penyimpanan limbah yang kedap air sebelum
disimpan secara lestari. Tempat penyimpanan lembah lestari dipilih
di tempat/lokasi khusus, dengan kondisi geologi yang stabil dan
secara ekonomi tidak bermanfaat. Gambar 2.22 Pengolahan limbah
2.2.4 Prinsip Kerja PLTNPrinsip kerja PLTN sebenarnya mirip
dengan pembangkit listrik lainnya, misalnya Pembangkit Listrik
Tenaga Uap (PLTU). 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. Uap bertekanan tinggi pada PLTU digunakan untuk
memutar turbin. Tenaga gerak putar turbin ini kemudian diubah
menjadi tenaga listrik dalam sebuah generator.Perbedaan PLTN dengan
pembangkit lain terletak pada bahan bakar yang digunakan untuk
menghasilkan uap, yaitu Uranium. Reaksi pembelahan (fisi) inti
Uranium menghasilkan tenaga panas (termal) dalam jumlah yang sangat
besar serta membebaskan 2 sampai 3 buah neutron. Sebagai pemindah
panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara terus menerus
selama PLTN beroperasi. Proses pembangkit yang menggunakan bahan
bakar uranium ini tidak melepaskan partikel seperti CO2, SO, atau
NOx, juga tidak melepaskan asap atau debu yang mengandung logam
berat yang dilepas ke lingkungan. Satu gram U-235 setara dengan
2650 Kg batubara.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
dilokasi PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.
Gambar 2.23 Prinsip Kerja PLTN
Gambar 2.24 Prinsip kerja dari PLTN
2.2.5 Kelebihan dan Kekurangan PLTNa. Kelebihan PLTN Tidak
menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal). Gas
rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat
dinyalakan dan hanya sedikit menghasilkan gas). Tidak mencemari
udara, tidak menghasilkan gas-gas berbahaya seperti karbon
monoksida, sulfur dioksida, aerosol, mercury, nitrogen oksida,
partikulate, atau asap fotokimia. Sedikit menghasilkan limbah padat
(selama operasi normal). Biaya bahan bakar rendah, hanya sedikit
bahan bakar yang diperlukan. Ketersedian bahan bakar yang melimpah,
karena sangat sedikit bahan bakar yang diperlukan.b. Kekurangan
PLTN Menghasilkan bahan sisa radioaktif yang berumur sangat panjang
sehingga harus disimpan dan diamankan untuk jangka waktu yang
sangat lama. Dapat melepaskan bahan-bahan radioaktif. Perlu
ditambahkan bahwa pelepasannya adalah sedemikian rendahnya sehingga
tidak begitu berarti apabila dibandingkan dengan latar belakang
radiasi yang sudah ada dalam alam. Pelepasan bahan-bahan radioaktif
dari suatu Pusat Listrik Tenaga Batu-bara yang berasal dari
radio-aktivitas alam dalam batubara dapat melebihi pelepasan
radioaktif dari Pusat Listrik Tenaga Nuklir. Dalam PLTN terdapat
himpunan bahan-bahan radioaktif dalam jumlah amat besar yang harus
dikungkung, dalam keadaan bagaimanapun juga. Oleh karena itu,
segi-segi keselamatan yang bersangkutan dengan kemungkinan
terjadinya kecelakaan dapat lebih berat dibandingkan dengan
PLT-Batubara. Modal yang diperlukan untuk pembangunan PLTN lebih
besar dan waktu pembangunannya lebih lama dibandingkan dengan
PLT-Batubara. Selain itu Energi nuklir juga dapat digunakan sebagi
senjata. Dalam hal ini senjata nuklir ini sudah di gunakan 2 kali,
yaitu oleh amerika dalam perang dunia II untuk menghancurkan Kota
Hiroshima dan Nagasaki. Yang paling berbahaya dari Energi Nuklir
ini (Jika PLTN meledak, Atau dalam senjata) adalah Radiasi
Radioaktif. Radiasi tersebut dapat menyebabkan kanker, baik kanker
kulit, tulang, darah, dsb. Selain itu Radiasi tersebut juga
menyebakan mutasi gen, bahkan menyebabkan kematian. Kecelakan
Nuklir terparah sepanjang sejarah terjadi di rusia pada Tanggal 26
April 1986, tepatnya di Chernobyl. Jumlah korban kecelakaan di
Chernobyl yang mencapai 1 juta jiwa.
BAB IIIPENUTUP3.1 KesimpulanBerdasarkan isi makalah ini maka
dapat disimpulkan bahwa sumber energi listrik merupakan hal penting
untuk menunjang kehidupan manusia. Oleh karena itu, pembangkit
listrik seperti halnya PLTD dan PLTN sangat diperlukan untuk
mencukupi kebutuhan listrik dunia. PLTD dalam penggunaannya adalah
pembangkit listrik yang dapat menggunakan BBM dan BBG sebagai
sumber energinya untuk menggerakan piston yang kemudian dikonversi
menjadi gerakan berputar. Hasil konversi tadi digunakan untuk
memutar generator dan menghasilkan listrik. Pembangunan dan
perawatannya yang murah membuat PLTD paling banyak di bangun di
Indonesia. Namun seiring dengan waktu harga bahan bakar Mesin
Diesel yaitu BBM mengalami kenaikan harga dan BBM merupakan sumber
daya tak terbarukan sehingga apabila suatu saat minyak dunia habis
maka Mesin Diesel tidak dapat diterapkan lagi sebagai PLTD. PLTN
merupakan salah satu pembangkit listrik masa depan yang diharapkan
dapat menggantikan pembangkit listrik yang masih menggunakan bahan
bakar fosil sebagai sumber tenaganya. PLTN merupakan pembangkit
listrik yang menggunakan Uranium-235 sebagai sumber energinya.
Sumber energi 1 gr Uranium setara dengan 2650 kg batubara, hal ini
membuat penggunaan PLTN lebih hemat energi. Dalam Penggunaanya
Reaktor nuklir tempat terjadinya reaksi inti menghasilkan uap panas
yang dapat digunakan untuk menggerakan turbin sehingga hasil
akhirnya akan menghasilkan energi listrik. Dalam pemikiran
masyarakat banyak PLTN merupakan pengaruh buruk bagi lingkungan,
hal ini akibat adanya kecelakaan dari beberapa PLTN di dunia
(contoh: Chernobyl-Uni Soviet) yang menggemparkan dunia waktu itu.
Belajar dari pengalaman buruk yang pernah terjadi membuat banyak
PLTN dunia memasang pertahanan berlapis untuk menanggulangi kejadi
buruk terulang kembali.3.2 SaranKritik dan Saran yang bersifat
membangun selalu saya harapkan demi kesempurnaan makalah. Bagi para
pembaca yang ingin mengetahui lebih jauh mengenai PLTD dan PLTN,
penulis mengharapkan agar para pembaca membaca buku-buku lainnya
yang berkaitan dengan judul PLTD dan PLTN.