Pembangkit listrik tenaga nuklir atau PLTN sebenarnya sudah digunakan lebih dari 50 tahun yang lalu. Kelebihan dari PLTN dibanding pembangkit listrik tenaga uap konvensional yang menggunakan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, batu bara dan gas alam sebagai bahan bakarnya adalah bahwa PLTN tidak menghasilkan emisi gas buang yang dapat mencemari lingkungan seperti karbon dioksida, sulfur dioksida dan nitrogen dioksida serta gas emisi lain yang mengandung logam berat. Selain itu sisa-sisa dari proses fisi yang terjadi di PLTN juga dapat didaur ulang menjadj sumber bahan bakar baru untuk teknologi masa depan.
Prinsip kerja PLTN hampir sama dengan pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) yang menggunakan bahan bakar fosil. Pada PLTU bahan bakar fosil dibakar untuk menghasilkan panas. Kemudian panas tersebut digunakan untuk memanaskan air yang ada di dalam boiler sehingga berubah menjadi uap air. Uap air tersebut digunakan untuk memutar turbin kemudian turbin akan memutar generator sehingga menghasilkan listrik.
Sedangkan pada PLTN panas didapat dari hasil reaksi fisi atom uranium yang terjadi di dalam reaktor nuklir. Kemudian panas yang didapat digunakan untuk memanaskan air yang juga ada di dalam reaktor sehingga berubah menjadi uap air. Uap air digunakan untuk memutar turbin lalu turbin memutar generator sehingga menghasilkan listrik.
Agar dapat lebih mudah memahami reaksi fisi yang terjadi di dalam reaktor PLTN, dibawah ini akan dijabarkan struktur atom di dalam uranium dan apa itu reaksi fisi.
Struktur Atom Uranium
Sejatinya segala unsur yang ada di alam tersusun atas kumpulan atom-atom. Terdapat 92 atom yang telah terdefinisi hingga saat ini. Inti atom terdiri dari proton yang bersifat positif dan neutron yang bersifat netral. Disekitar inti atom terdapat elektron yang mengelilinginya. Elektron bersifat negatif dan terikat dengan inti atom oleh gaya elektromagnetik. Jumlah proton dalam suatu atom menjadi ciri khas suatu jenis atom dan menentukan unsur kimia dari atom tersebut.
Unsur uranium memiliki jumlah proton 92 buah. Di alam ini terdapat 3 unsur yang memiliki jumlah proton 92 buah. Ketiganya memiliki jumlah neutron yang berbeda. Masih masing berjumlah 142, 143, dan 146. Unsur yang memiliki 142 neutron disebut uranium-234, unsur yang memiliki jumlah neutron 143 disebut uranium-235 dan unsur yang memiliki jumlah neutron 146 disebut uranium-238. Unsur yang memiliki jumlah proton(nomor atom) yang sama tetapi jumlah neutron berbeda disebut isotop.
Uranium yang terdapat di alam bebas sebagian besar adalah uranium yang sulit bereaksi yaitu uranium-238. Hanya 0,7% saja uranium yang mudah bereaksi yaitu uranium-235. Sedangkan untuk PLTN kita membutuhkan uranium yang mudah bereaksi supaya energi yang dibutuhkan untuk melakukan reaksi fisi lebih kecil.
Reaksi Fisi Uranium
Pada dasarnya reaksi fisi bisa terjadi pada setiap inti atom pada semua unsur tanpa terkecuali. Namun yang paling mudah terjadi reaksi fisi adalah pada unsur uranium.
Reaksi fisi terjadi saat neutron menumbuk uranium. Saat uranium tertumbuk oleh neutron, uranium akan terbelah menjadi 2 yaitu kr dan br. Selain itu juga akan muncul 2-3 neutron baru. Neutron baru ini akan menumbuk uranium lain yang terdapat di dalam reaktor. Uranium lain yang tertumbuk juga akan terbelah menjadi kr dan br dan menghasilkan 2-3 neutron baru begitu seterusnya. Neutron yang muncul akibat tumbukan tersebut bergerak dala kecepatan yang tinggi, sedangkan untuk menjaga supaya reaksi fisi berjalan secara berantai diperlukan kecepatan neutron yang lebih lambat. Cara memperlambat pergerakan neutron tersebut adalah dengan menggunakan media khusus. Media tersebut bisa berupa air ringan/tawar, air berat atau grafit. Tetapi secara umum PLTN menggunakan air ringan (Light Water Reactor/LWR).
Pada reaksi fisi sebisa mungkin dijaga supaya uranium tidak ikut terbakar atau mengeluarkan api supaya masih dapat digunakan lagi pada PLTN di teknologi masa depan.
Keuntungan yang paling utama dari reaksi fisi adalah dengan jumlah bahan bakar yang sedikit dapat menghasilkan energi yang sangat besar. Contoh dengan 1gram uranium dapat menghasilkan energi listrik yang setara dengan 3ton batu bara atau 2000lt minyak bumi. Selain itu kita juga dapat menghemat dalam penyimpanan serta pengangkutan dari bahan bakar tersebut.
Jenis Reaksi Nuklir
Ada dua jenis reaksi nuklir yang terjadi di PLTN. Yaitu reaksi fisi dan reaksi fusi. Berikut penjelasan lebih detailnya:
- Reaksi fisi - Reaksi fisi adalah reaksi pemecahan inti atom. Saat ini hampir semua PLTN menggunakan reaksi ini. Ada 3 macam reaksi fisi, yaitu:
- Reaksi Thermal - reaksi thermal adalah reaksi fisi yang memperlambat gerakan neutron baru yang terbentuk akibat tumbukan neutron dan unsur uranium untuk mempermudah terjadinya proses fisi yang berkesinambungan
- Reaksi cepat - Reaksi cepat adalah reaksi fisi yang tidak memperlambat gerakan neutron baru yang muncul akibat tumbukan neutron dengan unsur uranium.
- Reaksi subkritis - adalah reaksi fisi yang menggunakan sumber nuetron dari luar ketimbang menggunakan neutron hasil dari tumbukan untuk menghasilkan proses fisi yang berkesinambungan. Tetapi sampai tahun 2004 reaksi ini hanya sebatas konsep dan belum ada realisasinya.
- Reaksi Fusi - Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan inti atom. Reaksi fusi bisa menghasilkan energi yang besar dengan menggunakan bahan bakar yang mudah didapat (contoh air) serta tidak menghasilkan polusi. Namun reaktor ini belum dapat dibuat karena diperlukan suhu sangat tinggi untuk keberlangsungan reaksi fusi. Kondisi suhu ini yang tidak dapat dipenuhi.
Sumber:
http://judgestory.blogspot.co.id/2014/11/sekilas-tentang-cara-kerja-pltn.html?m=1http://www.danielnugroho.com/science/prinsip-dan-cara-kerja-pltn/
http://www.atep-afia.net/2015/09/tugas-01-kpli-reguler-artikel-kimia.html
No comments:
Post a Comment