Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), Gimana Cara Kerjanya?

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir atau yang disingkat dengan PLTN, merupakan sumber energi listrik alternatif yang digadang-gadangkan memiliki masa depan cerah seiring semakin menipisnya sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui yang selama ini kita andalkan. Selama ini yang diandalkan sebagai bahan bakar untuk menggerakkan turbin generator listrik adalah batubara. Dimana batubara ini dibakar untuk memanaskan air, kemudian menghasilkan uap bertekanan tinggi untuk menggerakkan turbin generator listrik; ini yang disebut dengan PLTU. Tentu saja batubara yang merupakan fosil semakin hari semakin menipis persediaannya, selain itu batubara merupakan jenis bahan bakar“kotor” atau hasil pembakarannya merupakan polutan tinggi.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir(PLTN), Kunggulan, Cara Kerja, Pengguna, Dampak lingkungan, Dan Penemu

pembangkit listrik tenaga nuklir

Masalah pemanasan global yang diakibatkan oleh asap hasil pembakaran bahan bakar fosil semakin menjadi kekhawatiran global, dan batubara salah satu penyumbang besar untuk ini. Maka PLTN otomatis menjadi harapan besar untuk menggantikannya. Meskipun uranium juga merupakan sumber daya yang terbatas, namun persediaannya masih banyak, serta penggunaannya sebagai bahan bakar yang tidak begitu signifikans alias efisien aka irit. Istimewaannya lagi, uranium merupakan bahan bakar “bersih” dimana tidak menyumbang pemanasan global.

Keunggulan PLTN dibanding PLTU Batubara

Pembangkit listrik tenaga nuklir memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga batubara (PLTU batubara). Berikut adalah beberapa keunggulan utama:

PLTU batubara adalah salah satu sumber utama emisi gas rumah kaca, seperti karbon dioksida (CO2), yang menyebabkan perubahan iklim akibat pemanasan global. Jadi jangan heran jika iklim sekarang susah diprediksi. Di sisi lain, pembangkit listrik tenaga nuklir tidak menghasilkan emisi CO2 selama operasinya. Oleh karena itu, pembangkit listrik nuklir dianggap sebagai sumber energi bersih dan berkontribusi terhadap pengurangan emisi gas rumah kaca.

Pembangkit listrik tenaga nuklir ini memiliki efisiensi bahan bakar yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan PLTU batubara. Energi nuklir memiliki kepadatan energi yang sangat tinggi, sehingga jumlah bahan bakar nuklir yang diperlukan jauh lebih sedikit untuk menghasilkan jumlah energi yang besar. Di sisi lain, PLTU batubara memerlukan jumlah batubara yang sangat banyak untuk menghasilkan energi yang sama. Konon material fisile sebagai bahan bakar reaktor nuklir berbentuk silinder kecil yang disebut pellet yang terbuat dari Uranium dioksida. Dalam setiap pellet yang berukuran sebesar permen ini, terkandung energi setara dengan 1 ton batubara.

Cadangan batubara di bumi adalah sumber daya yang terbatas yang sudah pasti menipis bahkan bisa habis seiring berjalannya waktu. Di sisi lain, sumber daya nuklir seperti uranium dapat ditemukan di berbagai negara dan jumlahnya cukup melimpah. Selain itu, teknologi baru seperti reaktor generasi IV dapat memanfaatkan sumber daya uranium yang lebih efisien dan menggunakan limbah nuklir sebagai bahan bakar.

Pembangkit listrik tenaga nuklir dapat menghasilkan daya yang stabil dan dapat diandalkan karena tidak tergantung pada faktor-faktor seperti cuaca atau iklim. PLTU batubara, di sisi lain, dapat terpengaruh oleh fluktuasi pasokan batubara dan berbagai faktor eksternal lainnya.

Cara kerja PLTN

Pembangkit listrik tenaga nuklir bekerja berdasarkan prinsip fisi nuklir, yaitu reaksi pembelahan inti atom yang menghasilkan energi dalam bentuk panas. Berikut adalah langkah-langkah umum dalam cara kerja pembangkit listrik tenaga nuklir:

Fisi Nuklir:

Di dalam reaktor nuklir, inti atom dari bahan bakar nuklir seperti uranium-235 atau plutonium-239 mengalami pembelahan (fisi) saat ditabrak oleh neutron yang ditembakkan. Reaksi fisi ini akan menghasilkan pemecahan inti atom menjadi inti-inti yang lebih kecil yang dilepaskan dengan energi yang besar, serta beberapa neutron tambahan.

Pembiakan Reaksi nuklir:

Neutron tambahan yang dihasilkan dari reaksi fisi menabrak inti atom lain dalam bahan bakar nuklir, ini memicu reaksi fisi lanjutan dan menghasilkan lebih banyak neutron. Proses ini disebut pembiakan reaksi berantai atau reaksi berantai nuklir.

Pengendalian nuklir:

Reaktor nuklir dilengkapi dengan material pendamai neutron seperti grafit atau air berat, yang berfungsi untuk menyerap neutron berlebih dan mengendalikan laju reaksi fisi. Sistem pengendalian digunakan untuk mengatur jumlah neutron dalam reaktor dan menjaga reaksi berantai agar tetap stabil.

Perpindahan Panas:

Proses fisi nuklir menghasilkan panas yang sangat tinggi. Untuk mengubah panas ini menjadi energi listrik, panas dihasilkan dari reaktor digunakan untuk memanaskan air di dalam pipa-pipa yang berada dalam bejana reaktor. Air ini berubah menjadi uap yang kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin.

Turbin dan Generator:

Uap panas yang dihasilkan dari air memutar turbin. Turbin ini terhubung dengan generator yang mengubah gerakan mekanis menjadi energi listrik. Generator tersebut menghasilkan arus listrik yang kemudian disalurkan ke jaringan listrik.

Sistem Pendinginan:

Setelah melewati turbin, uap yang telah digunakan untuk menghasilkan energi listrik dikondensasikan kembali menjadi air dengan bantuan pendingin, seperti air sungai atau pendingin udara. Air tersebut kemudian dikembalikan ke dalam pipa-pipa di dalam bejana reaktor untuk dipanaskan kembali dan mengulangi siklus.
sistem kerja PLTN

Perlu diketahui juga bahwa setiap reaktor nuklir dapat memiliki desain yang berbeda-beda, termasuk berbagai sistem keselamatan dan pengendalian. Namun, prinsip dasar dalam cara kerja pembangkit listrik tenaga nuklir tetap berlaku sama, yaitu dengan menggunakan reaksi fisi nuklir dan memanfaatkan panas yang dihasilkan untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan energi listrik.

Jadi pada intinya, uranium sebagai bahan nuklir yaitu untuk memanaskan air supaya menghasilkan uap panas bertekanan tinggi yang digunakan untuk memutar turbin generator sehingga generator menghasilkan energi listrik. Jadi tak ubahnya sama dengan PLTU batubara, hanya saja berbeda bahan bakar. Beda bahan bakar tentu beda proses pembakarannya. Sesederhana itu ya? Ya tapi prosesnya yang berbeda, baik tingkat kesulitan, risiko, efek samping, hingga cara penanganan limbah.

PLTN Pertama

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) pertama yang digunakan secara komersial adalah Obninsk Nuclear Power Plant, yang terletak di Obninsk, Rusia. PLTN ini mulai beroperasi pada tanggal 27 Juni 1954. PLTN Obninsk menggunakan reaktor nuklir berpendingin air bertekanan dengan daya listrik yang dihasilkan sekitar 5 megawatt.

PLTN Obninsk dirancang sebagai fasilitas penelitian dan pembangunan untuk mengeksplorasi potensi energi nuklir. Selama masa operasinya, PLTN ini digunakan untuk menjalankan eksperimen ilmiah, menghasilkan listrik untuk grid lokal, serta memanaskan air untuk tujuan pemanas komunal di Obninsk.

Meskipun PLTN Obninsk ditutup pada tahun 2002 setelah hampir 48 tahun beroperasi, fasilitas ini menjadi tonggak penting dalam pengembangan teknologi nuklir dan memberikan wawasan berharga tentang aspek keselamatan dan kinerja reaktor nuklir.

PLTN Obninsk dianggap sebagai tonggak penting dalam pengembangan energi nuklir dan memberikan dasar bagi pembangunan PLTN di seluruh dunia. Sejak beroperasinya PLTN Obninsk, teknologi nuklir terus berkembang dengan munculnya berbagai jenis reaktor nuklir dan desain baru yang lebih maju, seperti reaktor air berat, reaktor air bertekanan, reaktor cepat, dan lainnya.

PLTN yang ada dan eksis hingga saat ini

Saat ini, terdapat sejumlah Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) yang beroperasi di berbagai negara di seluruh dunia. Berikut adalah list dari beberapa negara yang memiliki PLTN aktif:

  • Amerika Serikat: Amerika Serikat memiliki beberapa PLTN yang beroperasi di berbagai negara bagian, seperti di California, Florida, Georgia, Illinois, New York, dan banyak lagi.
  • Prancis: Prancis memiliki sejumlah PLTN yang signifikan dan mengandalkan energi nuklir sebagai sumber utama listriknya. Salah satu contohnya adalah PLTN di Tricastin.
  • Jepang: Meskipun terjadi kecelakaan nuklir di Fukushima pada tahun 2011, Jepang masih memiliki beberapa PLTN yang beroperasi setelah melalui peninjauan keselamatan yang ketat. Contohnya adalah PLTN Sendai.
  • China: China sedang mengembangkan program energi nuklir yang ambisius, dan memiliki beberapa PLTN yang beroperasi. Contohnya adalah PLTN di Daya Bay dan Qinshan.
  • Rusia: Rusia juga memiliki beberapa PLTN yang beroperasi, termasuk di Balakovo, Kalinin, dan Leningrad.
  • Kanada: Kanada memiliki beberapa PLTN, seperti di Bruce Power dan Pickering.
  • Korea Selatan: Korea Selatan mengandalkan energi nuklir sebagai salah satu sumber utama listriknya, dan memiliki beberapa PLTN yang beroperasi, seperti di Hanul dan Uljin.
  • Inggris: Inggris memiliki beberapa PLTN, seperti di Sizewell, Hinkley Point, dan Heysham.
Baca Juga :  Cara memasang antena TV yang benar

Selain negara-negara tersebut, masih banyak lagi negara lain yang memiliki PLTN, meskipun beberapa negara mengurangi atau menghentikan penggunaan energi nuklir. Perlu dicatat bahwa informasi ini mungkin berubah seiring berjalannya waktu, karena beberapa PLTN bisa ditutup atau dibangun baru.

Kekonyolan-kekonyolan tentang energi bersih

Banyak orang yang berbicara di media sosial bak seorang ahli yang mengatakan bahwa Mobil listrik bebas polusi, mobil masa depan mobil hijau, mobil anti pemanasan global. Itu mungkin benar jika energi listrik yang digunakan untuk nge-charger mobil listriknya bersumber dari Pembangkit Listrik yang Bersih juga, misalnya PLTN atau bisa juga PLTAir, PLTAngin.  Jika menggunakan energi listrik dari PLTU atau PLTD ya sama saja dengan mencuci baju dengan air kotor. Bagaimana menurut Anda?

Kecelakaan-kecelakaan Nuklir PLTN yang pernah terjadi

Ada beberapa kecelakaan serius yang terjadi di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) dalam sejarah. Berikut adalah beberapa kecelakaan PLTN yang terkenal:

Kecelakaan Chernobyl (1986):

Kecelakaan PLTN di Chernobyl, Ukraina, dianggap sebagai kecelakaan nuklir paling parah dalam sejarah. Akibat kegagalan desain reaktor dan serangkaian kesalahan manusia saat uji coba, terjadi ledakan hebat yang menghancurkan reaktor 4. Ledakan ini melepaskan jumlah radiasi yang sangat besar ke atmosfer dan menyebabkan dampak radiasi yang signifikan pada manusia dan lingkungan sekitarnya.

Kecelakaan Three Mile Island (1979):

Terjadi di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Three Mile Island di Pennsylvania, Amerika Serikat. Kecelakaan ini disebabkan oleh kerusakan pada inti reaktor akibat kegagalan sistem pendinginan. Meskipun terjadi pelelehan inti parsial, radiasi yang dilepaskan ke lingkungan dalam jumlah kecil dan tidak ada korban jiwa langsung, namun kecelakaan ini memicu kekhawatiran dan pengawasan yang lebih ketat terhadap PLTN.

Kecelakaan Fukushima (2011):

Dipicu oleh gempa bumi dan tsunami di Jepang, terjadi kegagalan sistem pendinginan di PLTN Fukushima Daiichi. Reaktor yang terkena kehilangan pendinginan mengalami pelelehan inti sebagian dan melepaskan radiasi ke lingkungan sekitarnya. Kecelakaan ini mengakibatkan evakuasi massal, kerusakan lingkungan yang signifikan, dan memicu perdebatan global tentang keamanan nuklir.

Selain kecelakaan utama di atas, terdapat juga kejadian lain seperti kecelakaan PLTN di Windscale (1957) di Inggris dan kecelakaan PLTN di SL-1 (1961) di Amerika Serikat. Setiap kecelakaan PLTN ini telah memberikan pelajaran berharga tentang keamanan, pengawasan, dan manajemen risiko dalam industri nuklir, serta mendorong upaya untuk meningkatkan keselamatan dan pengembangan teknologi nuklir yang lebih aman di masa depan.

Kekurangan PLTN

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) memiliki beberapa kekurangan yang perlu dipertimbangkan. Berikut adalah beberapa kelemahan umum yang terkait dengan PLTN:

Risiko Keamanan:

Salah satu kekurangan utama PLTN adalah risiko keamanan yang terkait dengan kecelakaan nuklir. Kecelakaan seperti Chernobyl dan Fukushima seperti yang sudah ditulis diatas telah menunjukkan bahwa kegagalan peralatan, kesalahan manusia, atau bencana alam dapat menyebabkan pelelehan inti, pelepasan radiasi, dan dampak serius terhadap manusia dan lingkungan.

Pengelolaan Limbah Radioaktif:

PLTN menghasilkan limbah radioaktif yang berbahaya dan memerlukan pengelolaan yang sangat hati-hati dan jangka panjang. Limbah radioaktif ini tetap berbahaya untuk ribuan tahun, dan tantangan utama adalah menemukan solusi yang aman untuk penyimpanan jangka panjang.

Biaya Pembangunan dan Operasional:

Pembangunan PLTN membutuhkan investasi yang besar dan teknis dengan kompleksitas yang tinggi. Biaya operasional, termasuk pemeliharaan, pengawasan, dan perlindungan keamanan, juga mahal. Biaya ini dapat menjadi kendala dalam pengembangan dan pemeliharaan PLTN terutama negara berkembang.

Waktu Pembangunan yang Lama:

Pembangunan PLTN memakan waktu yang lama. Proses perencanaan, desain, lisensi, dan konstruksi membutuhkan waktu bertahun-tahun. Lamanya waktu ini biasanya dapat menyebabkan penundaan dan ketidakpastian dalam memenuhi kebutuhan energi secara cepat.

Stigma dan Keprihatinan Masyarakat:

Kecelakaan nuklir yang terkenal telah menciptakan stigma dan kekhawatiran di kalangan masyarakat terhadap PLTN. Ketakutan akan keamanan, risiko radiasi, dan dampak lingkungan telah mempengaruhi pandangan masyarakat terhadap energi nuklir. Ya tentu saja, karena ini adalaha tantangan besar juga yang harus diselesaikan.

Kekurangan PLTN ini menjadi fokus dalam penelitian dan pengembangan dalam upaya meningkatkan keamanan, efisiensi, dan pengelolaan limbah. Selain itu, perkembangan teknologi baru seperti reaktor generasi berikutnya, reaktor molten salt, atau reaktor cepat sedang diusahakan untuk mengatasi beberapa kelemahan yang ada. Kita berharap saja semoga kekurangan PLTN yang cukup bikin pusing ini segera ditemukan dan kita bisa menikmati energi bersih yang ramah lingkungan serta berjangka panjang.

Penemu  PLTN?

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) tidak bisa dikaitkan dengan penemu tunggal, karena teknologi PLTN dikembangkan melalui upaya kolaboratif dari berbagai ilmuwan, insinyur, dan peneliti di seluruh dunia. Beberapa tokoh ilmuwan yang berkontribusi penting dalam pengembangan teknologi nuklir dan PLTN adalah:

Enrico Fermi:

Fisikawan Italia-Amerika Enrico Fermi berperan penting dalam pengembangan teknologi nuklir pada awal abad ke-20. Ia memimpin proyek Chicago Pile-1, yang merupakan reaktor nuklir pertama yang mencapai kritisitas pada tahun 1942. Proyek ini dianggap sebagai tonggak awal dalam pengembangan PLTN.

Otto Hahn dan Fritz Strassmann:

Pada tahun 1938, kimiawan Jerman Otto Hahn dan Fritz Strassmann melakukan percobaan yang memecahkan inti atom uranium dan menemukan reaksi fisi nuklir. Penemuan ini menjadi dasar bagi pengembangan PLTN.

Eugene Wigner, Alvin Weinberg, dan Farrington Daniels:

Tiga ilmuwan Amerika Serikat, yaitu Eugene Wigner, Alvin Weinberg, dan Farrington Daniels, berkontribusi dalam pengembangan reaktor nuklir berpendingin air bertekanan (Pressurized Water Reactor, PWR). Reaktor PWR menjadi desain yang umum digunakan dalam PLTN komersial saat ini.

Homi J. Bhabha:

Fisikawan India Homi J. Bhabha memainkan peran penting dalam pembentukan program nuklir India dan pengembangan PLTN di negaranya. Ia adalah salah satu pendiri Tata Institute of Fundamental Research dan mendirikan Atomic Energy Establishment di Trombay, yang kemudian berkembang menjadi Bhabha Atomic Research Centre.

Hyman G. Rickover:

Laksamana Hyman G. Rickover dari Amerika Serikat dianggap sebagai “Bapak Angkatan Laut Nuklir” karena peran pentingnya dalam pengembangan dan penerapan propulsi nuklir pada kapal selam. Ia memimpin program pengembangan kapal selam nuklir AS dan berperan dalam mengawasi pengembangan reaktor nuklir berkinerja tinggi.

Pengembangan PLTN melibatkan banyak ilmuwan, insinyur, dan institusi di berbagai negara. Kontribusi dari para ilmuwan dan peneliti di seluruh dunia telah membantu memajukan teknologi nuklir dan pengembangan PLTN hingga sekarang.

Demikian tentang Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), ada kurang lebihnya mohon maaf dan semoga bermanfaat untuk menambah referesi pengetahuan kita dalam dunia energi, listrik dan teknologi.

Leave a Reply