makalah bbn fix
DESCRIPTION
jTRANSCRIPT
-
Makalah Bahan Bakar Nuklir
Tentang:
Jenis Reaktor Nuklir, Jenis Bahan Bakar Nuklir, dan Penanggulangan
Limbah Nuklir serta Dampak Kebocoran Reaktor Nuklir bagi kehidupan
Oleh:
Monaliza 1110443011
Frizky Norman 1110442041
Dosen Pembimbing Mata Kuliah:
Feriska Handayani Irka, M.si.
Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Andalas
Padang
2015
-
I.Pendahuluan.
A.Latar Belakang
Permintaan akan Kebutuhan energi akhir-akhir ini mengalami Peningkatan. Hal itu
seiring dengan semakin berkembangnya sektor industri dimana membuat permintaan terhadap
energi untuk melakukan proses produksi mengalami pertumbuhan. Energi bahan bakar fosil yang
semakin menipis menjadikan perlunya alternatif baru sebagai sumber energi. Energi berbahan
bakar Nuklir sebagai sumber Energi alternatif pengganti bahan bakar fosil sangat menjanjikan
dikarenakan energi Nuklir dapat diperbaharui dan kelimpahannya pun cukup besar dialam
dengan melakukan beberapa proses sampai menjadikannya dapat dignakan ebagai sumber
energi.
Energi Nuklir sebagai sumber energi ramah lingkungan dikarenakan tidak menghasilkan
limbah yang dapat memicu efek rumah kaca. Untuk itulah diperlukan pengetahuan tentang
energi nuklir, jenis reaktor penghasil energi nuklir dan jenis bahan bakar yang digunakan dalam
produksi energi nuklir serta penanggulangan limbah nuklir serta dampak dari kebocoran nuklir
bagi kehidupan.
B. Tujuan
o Memberikan informasi tentang jenis reaktor nuklir
o Memberikan informasi mengenai jenis bahan bakar nuklir yang digunakan.
o Memberikan informasi mengenai penanggulangan limbah nuklir
o Memberikan informasi mengenai dampak kebocoran reaktor nuklir bagi
kehidupan.
-
II.Pembahasan
2.I. Jenis-Jenis Reaktor Nuklir
2.1.1.Tipe Reaktor Nuklir Berdasarkan Penggunaannya
A. Reaktor Riset
reaktor ini dipergunakan untuk kepentingan riset/penelitian. Selain itu, reaktor riset juga
dipergunakan untuk memproduksi isotop-isotop radioaktif yang nantinya digunakan pada bidang
kedokteran, material, pertanian, dan lain-lain. Reaktor riset diusahakan agar daya yang
dihasilkan sekecil mungkin. Indonesia sendiri memiliki 3 buah reaktor riset yakni reaktor
TRIGA 2000 Bandung, Reaktor Kartini Yogyakarta dan Reaktor G.A. Siwabessy, Serpong.
pada reaktor riset energi hasil reaksi fisi dibuang ke lingkungan karena pada dasarnya
hasil reaksi yang diambil dari reaktor riset ini adalah partikel neutron-nya saja agar bisa
digunakan untuk produksi isotop radioaktif, analisis material, dan lain-lain.
B. Reaktor Daya
Reaktor daya merupakan reaktor nuklir yang digunakan untuk kepentingan komersial.
Reaktor ini memanfaatkan energi hasil dari reaksi fisi untuk menguapkan air sehingga uap
tersebut dapat memutar turbin, dan turbin akan memutar generator listrik.
2.1.2 Tipe Reaktor Nuklir Berdasarkan Energi Neutron yang Digunakan
Neutron merupakan partikel yang memicu terjadinya reaksi fisi nuklir. Besar kecilnya
energi neutron dapat mempengaruhi parameter neutronik bahan bakar reaktor nuklir karena
besarnya cross section amat dipengaruhi oleh energi atau kecepatan neutron yang digunakan.
-
2.1.3. Tipe Reaktor Nuklir Berdasarkan Pendingin Reaktor nuklir membutuhkan pendingin agar suhu yang dicapai oleh reaktor tidak
melebihi suhu batas yang ditentukan. Ada banyak macam pendingin yang digunakan misalnya
air ringan, air berat, gas, garam cair (molten salt), logam cair (liquid metal) dan lain-lain.
A. Reaktor Air Ringan / Light Water Reactor (LWR)
Light Water Reactor (LWR) merupakan reaktor termal yang menggunakan air ringan
sebagai pendingin sekaligus moderator. Yang dimaksud air ringan disini adalah H2O dengan
isotop hidrogen H-1. LWR merupakan tipe reaktor yang paling banyak digunakan di dunia.
Reaktor tipe LWR yang paling populer selama ini adalah Pressurized Water Reactor (PWR) dan
Boiling Water Reactor (BWR).
A.1. BWR
BWR menggunakan H2O sebagai pendingin dan moderator. Karakteristik unik dari
reaktor air didih adalah uap dibangkitkan langsung dalam bejana reaktor dan kemudian
disalurkan ke turbin pembangkit listrik. Pendingin dalam bejana reaktor berada pada temperatur
sekitar 2850C dan tekanan jenuhnya sekitar 70 atm. Reaktor ini tidak memiliki perangkat
pembangkit uap tersendiri, karena uap dibangkitkan di bejana reaktor. Karena itu pada bagian
atas bejana reaktor terpasang perangkat pemisah dan pengering uap, akibatnya konstruksi bejana
reaktor menjadi lebih rumit.
Panas hasil fisi dipakai secara langsung untuk menguapkan air pendingin. Uap yang
terbentuk langsung dipakai untuk memutar turbin. Turbin tekanan tinggi menerima uap sekitar
290o C dan tekananan sebesar 7,2 Mpa. Sebagian uap diteruskan lagi ke turbin bertekanan
rendah. Dengan sistem ini diperoleh efisiensi termal sebesar 34%. Efisiensi termal menujukan
prosentase hasil fisi yang dapat dikonversi menjadi energi listrik. Setelah melalui turbin uap
tersebut akan mengalami proses pendinginan sehingga berubah menjadi air yang langsung
dialirkan ke teras reaktor untuk diuapkan lagi seterusnya. Dalam bahan ini digunakan bahan
bakar U235 dengan tingkat pengayaan 3-4% dalam bentuk UO2.
-
Cara kerja BWR
-
A.2. PWR
PWR juga menggunakan H2O sebagai pendingin dan moderator. Berbeda dengan BWR,
pada PWR menggunakan dua macam pendingin, yaitu pendingin primer dan pendingin sekunder.
air sistem pendingin primer masuk ke dalam bejana tekan reaktor pada tekanan tinggi dan
temperatur lebih kurang 2900C. Air bertekanan dan bertemperatur tinggi ini bergerak pada sela-
sela batang bahan bakar dalam perangkat bahan bakar ke arah atas teras sambil mengambil panas
dari batang bahan bakar, sehingga temperaturnya naik menjadi sekitar 3200C. Air pendingin
primer ini kemudian disalurkan ke perangkat pembangkit uap (lewat sisi dalam pipa pada
perangkat pembangkit uap), di perangkat ini air pendingin primer memberikan energi panasnya
ke air pendingin sekunder (yang ada di sisi luar pipa pembangkit uap) sehingga temperaturnya
naik sampai titik didih dan terjadi penguapan. Uap yang dihasilkan dari penguapan air pendingin
sekunder tersebut kemudian dikirim ke turbin untuk memutar turbin yang dikopel dengan
generator listrik. Perputaran generator listrik akan menghasilkan energi listrik yang disalurkan ke
jaringan listrik. Air pendingin primer yang ada dalam bejana reaktor dengan temperatur 3200C
akan mendidih jika berada pada tekanan udara biasa (sekitar satu atmosfer).
Agar pendingin primer ini tidak mendidih, maka sistem pendingin primer diberi tekanan
hingga 157 atm. Karena adanya pemberian tekanan ini maka bejana reaktor sering disebut
sebagai bejana tekan atau bejana tekan reaktor.
Pada reaktor tipe PWR, air pendingin primer yang membawa unsur-unsur radioaktif
dialirkan hanya sampai ke pembangkit uap, tidak sampai turbin, oleh karena itu pemeriksaan dan
perawatan sistem sekunder (komponen sistem sekunder: turbin, kondenser, pipa penyalur, pompa
sekunder dll.) menjadi mudah dilakukan. Perbedaan konstruksi terdapat pada bentuk penampang
perangkat bahan bakar VVER (berbentuk segi enam) dan letak pembangkit uap VVER
(horisontal). Pada reaktor tipe PWR, seperti yang banyak beroperasi saat ini, peralatan sistem
primer saling dihubungkan membentuk suatu untai (loop). Jika peralatan sistem primer
dihubungkan oleh dua pipa penghubung utama yang diperpendek, dan kemudian dimasukkan
dalam bejana reaktor maka sistem seperti ini disebut reaktor setengah terintegrasi (setengah
modular). Tetapi jika seluruh sistem primer disatukan dan dimasukkan ke dalam bejana reaktor
maka disebut reaktor terintegrasi (modular). Reaktor setengah modular ataupun modular tidak
dikembangkan untuk PLTN berdaya besar.
Panas yang dihasilkan reaksi fisi digunakan untuk memanaskan air pendingin primer.
Dalam reaktor ini dilengkapi dengan alat pengontrol tekanan (pressurizer) yang berfungsi untuk
mengatur tekanan pendingin primer agar tetap stabil. Sistem pressurizer terdiri atas tangki yang
dilengkapi dengan pemanas listrik dan penyemprot air. Jika tekanan dalam teras reaktor
berkurang, pemanas listrik akan memanaskan air yang terdapat di tangki pressurizer sehingga
terbentuklah uap tambahan yang akan menaikan tekanan dalam sistim pendingin primer.
Sebaliknya apabila tekanan dalam sistim pendingin primer bertambah, maka sistim akan
penyemprot air akan mengembunkan sebagian uap sehingga tekanan uap berkurang dan sistim
pendingin primer kembali seperti semula.
-
Cara kerja PWR
-
B. Reaktor Air Berat / Heavy Water Reactor (HWR)
HWR merupakan jenis reaktor yang menggunakan D2O sebagai moderator sekaligus
pendingin. D adalah deutrium yang merupakan isotop hidrogen dengan nomor masa 2 (H-2).
Reaktor ini menggunakan bahan bakar uranium alam tanpa pengayaan sebagai bahan bakarnya
sehingga harus digunakan air berat yang penampang lintang serapanya terhadap neutron sangat
kecil. Pendingin air berat terjaga oleh tekanan, memungkinkan untuk dipanaskan sampai suhu
yang lebih tinggi tanpa mendidih . Contoh reaktor HWR adalah CANDU(Canadian Deuterium
Uranium). Reaktor candu juga memiliki sistim pendingin primer dan sekunder, pembangkit uap
dan pengontrol tekanan untuk mempertahankan tekanan tinggi pada sistim pendingin primer.
CANDU mengkonsumsi bahan bakar nuklir secara in-situ. ketika bahan bakar sudah selesai
mengalami pembakaran, bahan bakar tersebut dikeluarkan dari reaktor dan disimpan sebagai
limbah radioaktif tingkat tinggi
Meskipun air berat secara signifikan lebih mahal daripada air ringan, tetapi pendingin air
berat memiliki nilai keekonomisan neutron yang lebih tinggi, hal ini memungkinkan reaktor
beroperasi tanpa pengayaan bahan bakar dan umumnya meningkatkan kemampuan reaktor
agar secara efisien memanfaatkan siklus bahan bakar di dalamnya.
-
Cara kerja CANDU
C. Reaktor Berpendingin Gas / Gas Cooled Reactor (GCR)
GCR adalah pembangkit listrik yang menggunakan gas sebagai pendingin reaktor. Panas
diambil oleh gas selama proses pendinginan reaktor yang kemudian digunakan secara tidak
langsung untuk menghasilkan uap dimana uap tersebut digunakan untuk menggerakan turbin.
pendingin yang mengambil panas ini dapat digunakan secara langsung sebagai fluida kerja dari
turbin gas sehingga tidak memerlukan sirkuit uap terpisah.. Moderator yang digunakan
pada jenis reaktor ini adalah grafit yang memiliki kelebihan tetap stabil di bawah kondisi radiasi
tinggi serta suhu tinggi. Contoh reaktor berpendingin gas adalah Gas Cooled Fast Reactor
(GCFR).
Cara kerja GCFR
-
GCFR menggunakan spektrum neutron cepat dengan pendingin helium. Menggunakan
siklus bahan bakar tertutup. Bahan bakar merupakan komposit keramik yang terbungkus dengan
rapih, dilapisi (U, Pu)C. Reaktor ini didesain memiliki suhu output 850 C yang memungkinkan
untuk menghasilkan hidrogen atau memproses panas dengan efisiensi konversi yang tinggi.
D. Reaktor Berpendingin Logam Cair / Liquid Metal Cooled Reactor (LMCR)
LMCR merupakan tipe reaktor cepat yang menggunakan logam cair untuk menjaga agar
neutron agar tetap berada pada spektrum neutron cepat. Reaktor ini biasanya sangat kompak dan
bisa juga berpotensi digunakan untuk sumber energi kapal angkatan laut. reaktor berpendingin
logam cair yang digunakan sebagai pembangkit listrik, sebagian besar merupakan prototipe
yang telah dibangun di seluruh dunia sebagai reaktor eksperimental. Contoh reaktor ini adalah
Sodium Cooled Fast Reactor (SCFR) dan Lead Cooled Fast Reactor (LCFR).
Cara kerja SCFR
-
Cara kerja LCFR
E. Reaktor Garam Cair / Molten Salt Reactor (MSR)
Molten Salt Reactor (MSR) merupakan reaktor fisi nuklir dimana pendingin primer serta
bahan bakarnya merupakan campuran garam cair. MSR dijalankan pada suhu yang lebih tinggi
dari reaktor berpendingin air untuk efisiensi termodinamika yang lebih tinggi, namun tekanan
uap rendah.
Proyek penelitian MSR sudah dilakukan sejak tahun 60-an, namun sampai saat ini belum
digunakan untuk keperluan komersial. Salah satu alasannya adalah bahwa banyak modal
penelitian nuklir berasal dari militer, dan teknologi MSR skala besar biasanya kurang diminati
untuk keperluan sumber energi kapal selam dan kapal induk dibandingkan LWR yang berukuran
relatif lebih kecil. selain itu, MSR membutuhkan fasilitas terpisah untuk menyaring campuran
inti (bahan bakar). Namun, untuk keperluan produksi listrik secara massal, desain MSR memiliki
beberapa keuntungan, terutama berkaitan dengan dua isu utama yakni aspek keselamatan dan
aspek ekonomi.
-
Cara kerja MSR
F. High Temperatur Gas Cooled Reactor (HTGR)
HTGR menggunakan bahan bakar campuran UC2 + ThC2 dengan pengayaan U235 =93%.
HTGR menjadi kandidat reaktor nuklir dalam proses produksi hidrogen. hidrogen mulai
dipersiapkan sebagai sumber energi masa depan, dikarenakan sumber energi fosil semakin menipis
serta melimpahnya ketersediaan hidrogen di alam sangat besar, ramah lingkungan karna sisa
pembuangannya air, densitas yang tinggi.tantangannya adalah bagaimana memproduksi hidrogen
dalam jumlah besar, ramah lingkungan, aman, dan ekonomis.
HTGR menjadi kandidat reaktor nuklir dalam proses produksi hidrogen. Reaktor ini
menggunakan gas helium sebagai pendingin, Karakteristika menonjol yang unik dari reaktor
HTGR ini adalah konstruksi teras didominasi bahan moderator grafit, temperatur operasi dapat
ditingkatkan menjadi tinggi dan efisiensi pembangkitan listrik dapat mencapai lebih dari 40 %,
jenis bahan bakar TRISO dan mampu memproduksi panas sampai suhu 9500 C.
HTGR jenis baru dikembangkan dan dalam tahap pembangunan yaitu Pebble bed Reactor,
Prismatic Fuel Reactor, dan UHTREX(ultra high temperature reactor experiment).
Berdasarkan suhu panas yang dihasilkan:
a.HTGR konvensional yang menghasilkan panas bersuhu 7850 C.
b.advance HTGR(AHTGR) yang menghasilkan panas bersuhu 8500 C.
c.Very High Temperature Gas-Cooled Reactor (VHTR) menghasilkan panas bersuhu 9500 C
termasuk dalam Generation-IV Reactor.
Berdasarkan bentuk susunan bahan bakar:
a. Tipe block
Partikel TRISO dijadikan dalam bentuk compact dan diletakan didalam block grafit
berbentuk heksagonal.
-
b. Tipe pebble
Partikel TRISO dijadikan dalam bentuk pebble dan diletakan di teras.
Terdapat 3 bentuk bahan bakar dari HTGR yaitu :
a. Bentuk batang seperti reaktor air ringan (dipakai di reaktor Dragon dan Peach Bottom)
b.Bentuk blok, di mana di dalam lubang blok grafit yang berbentuk segi enam di masukkan
batang bahan bakar (dipakai di reaktor Fort St. Vrain, MHTGR, HTTR)
c. Bentuk bola (peble bed), di mana butir bahan bakar bersalut didistribusikan dalam bola grafit
(dipakai di reaktor AVR, THTR-300).
Perbedaan dan karakteristik lain dari HTGR:
HTGR bukanlah jenis reaktor baru. Reaktor ini telah dikembangkan sejak tahun 1960
seperti DRAGON di inggris, Peach Bottom dan Fort Saint Vrain(FSV) di Amerika Serikat,
Arbeitsgemeinschaft Versuchreaktor(AVR) dan Thorium High-Temperature Reactor(THTR) di
jerman. Saat ini hanya 2 reaktor HTGR yang beroperasi, dan digunakan untuk penelitian yaitu
High Temperature Testing Reactor(HTTR) di jepang dan High Temperature Reactor (HTR)-10
di Cina. Sedangkan beberapa reaktor dalam tahap pengembangan baik jenis AHTR maupun
VHTR.
-
Cara kerja HTGR
-
Alur proses kerja pada HGTR
Japan Atomic Energy Agency (JAEA) mengumumkan bahwa mereka telah setuju untuk
memperpanjang perjanjian kerjasama yang ditandatangani dengan Badan Indonesia Nasional
Energi Atom (Batan) di Mei 2007 yang meliputi penelitian dan pengembangan rekator nuklir
HTGR (high-temperature gas-cooled reactor). Indonesia melakukan kerja sama dengan jepang
dalam pengembangan dan riset tentang reaktor HTGR. Indonesia akan menjadi negara pertama
yang membuka penawaran internasional untuk desain dasar dalam membangun fasilitas HTGR.
Jepang juga berharap proyek ini bisa menjadi batu awalan dari ekspor teknologi HTGR di masa
depan, yang diharapkan menjadi generasi dari reaktor nuklir selanjutnya. Indonesia akan
mengumumkan rencana mempraktikan teknologi HTGR dan reaktor ini diharapkan bisa mulai
beroperasi pada 2031. Lalu, Badan Energi Atom Jepang di Tokai, Prefektur Ibaraki, dan
pemerintah Indonesia sepakat untuk bekerja sama memperkenalkan teknologi HTGR.
Dimulai dengan reaktor air konvensional ringan di pulau terpadat di Jawa, Madura, Bali
dan Sumatera dari 2027 dan seterusnya. Selain itu, mereka berencana untuk menciptakan HTGR
kecil (hingga 100 MWe) untuk penyebaran di Kalimantan, Sulawesi dan pulau-pulau lain untuk
memasok listrik dan panas untuk keperluan industri. Pembangunan unit ini dengan output listrik
dari 3-10 MWe dan output termal 10-30 MWt diperkirakan akan memakan waktu empat tahun
dengan dimulainya operasi yang dijadwalkan untuk tahun 2020, tetapi detil desain belum
dipublikasikan. JAEA mengatakan bahwa dengan pengetahuan dan pengalaman yang dibangun
dalam merancang, membangun, dan mengoperasikan HTTR tersebut, serta dari penelitian bahan
bakar dan bahan untuk reaktor, akan berguna untuk Indonesia dalam memproduksi desain
konseptual HTGR sendiri. Jepang dan Indonesia juga bekerja sama dalam penelitian dalam
penggunaan HTGR dalam memproduksi hidrogen, menurut JAEA. Ia berencana untuk
membangun sistem produksi hidrogen terkait dengan HTTR tersebut.
-
2.2. Bahan bakar nuklir
semua jenis material yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi nuklir. Hingga saat
ini, bahan bakar nuklir yang umum dipakai adalah unsur berat fissil yang dapat menghasilkan
reaksi nuklir berantai di dalam reaktor nuklir.
Bahan bakar nuklir fisil nuklir yang sering digunakan adalah 235U dan 239Pu . kegiatan
yang berkaitan dengan penambangan, pemurnian, penggunaan dan pembuangan dari material-
material ini termasuk dalam Siklus bahan bakar nuklir penting adanya karena terkait
dengan PLTN dan senjata nuklir. Tidak semua bahan bakar nuklir digunakan dalam reaksi fissi
berantai. Sebagai contoh, 238Pu dan beberapa unsur ringan lainnya digunakan untuk
menghasilkan sejumlah daya nuklir melalui proses peluruhan radioaktif dalam generator
radiothermal, dan baterai atom
Uranium yellow cake
UF6 berbentuk padat, secara kimia bersifat inert
2.2.1 Bahan bakar oksida
A. UOx
Uranium dioksida adalah padatan semikonduktor berwarna hitam. Bahan ini dapat dibuat
dengan mereaksikan uranil nitrat dengan "base" (amonia) untuk membentuk padatan
(ammonium uranat). Selanjutnya dipanaskan (calcined) untuk membentuk U3O8 yang dapat
diubah dengan memanaskannya dalam campuran argon / hidrogen dengan suhu (700 oC) untuk
membentuk UO2. UO2 kemudian dicampur dengan pengikat organik dan ditekan menjadi pellet.
Pellet ini kemudian di bakar dalam suhu yang jauh lebih tinggi (dalam H2/Ar) kemudian
menjalani proses sintering guna menghasilkan padatan dengan sedikit pori.
-
Konduktivitas panas uranium dioksida tergolong rendah bila dibandingkan dengan metal
zirconium, dan terus terus menurun seiring dengan naiknya suhu.
B. MOx
Mixed oxide adalah campuran dari plutonium dan uranium alam atau uranium depleted yang
bersifat serupa dengan uranium dengan pengkayaan yang digunakan dalam sebagian besar
reaktor nuklir. Bahan bakar MOX adalah bahan bakar alternatif dari bahan bakar uranium
dengan pengkayaan rendah yang digunakan dalam reaktor air ringan (light water reactor) yang
mendominasi jenis PLTN.
Beberapa keprihatinan telah disampaikan berkaitan dengan penggunaan MOX, bahwa
penggunaan MOX akan menimbulkan masalah pembuangan limbah baru, meskipun MOX itu
sendiri merupakan salah satu cara penanganan kelebihan produksi plutonium.
2.2.2 Bahan bakar metal
Bahan bakar TRIGA
Bahan bakar TRIGA digunanakan di reaktor-reaktor TRIGA (Training, Research,
Isotopes, General Atomics). Bahan bakar TRIGA tersusun dari matriks uranium zirconium
hidrida. Bahan bakar jenis ini aman secara inheren. Semakin tinggi temperatur bahan bakar maka
semakin tinggi pula tampang lintang (ukuran penyerapan neutron) hidrogen yang ada dalam
bahan bakar, sehingga semakin banyak neutron yang hilang akibat serapan ini dan semakin
sedikit yang ditermalkan. Sebagian besar teras (core) reaktor jenis ini mempunyai tingkat
kebocoran yang tinggi dimana neutron bocor tersebut digunakan untuk penelitian.
2.2.3 Bahan bakar keramik
A. Uranium Nitrida
Bahan bakar jenis ini sering menjadi pilihan reaktor yang didesain oleh NASA. Uranium
nitrida mempunyai konduktivitas panas yang lebih baik dari pada UO2 dan mempunyai titik
lebur yang sangat tinggi. Kekurangan bahan bakar ini adalah bahwa nitrogen yang
digunakan, 15N (bukannya 14N yang lebih berlimpah jumlahnya), akan menghasilkan 14C dari
reaksi pn. nitrogen yang digunakan pada bahan bakar ini sangat mahal harganya, bahan bakar ini
dapat didaur ulang dengan metode pyro untuk mendapatkan 15N kembali.
B. Uranium karbida
bahan bakar nuklir yang mempunyai konduktivitas panas yang lebih baik dari pada
uranium oksida.
-
2.2.4 Bahan bakar cair
A. Larutan garam anhydrous
Bahan bakar jenis ini dilarutkan dalan pendingin reaktor dan digunakan dalam reaktor
molten salt dan sejumlah reaktor percobaan dengan bahan bakar cair lainnya. Bahan bakar cair
ini tersusun dari LiF-BeF2-ThF4-UF4 (72-16-12-0.4 mol%), yang mempunyai titik temperatur
operasi maksimum 705 C pada saat percobaan, tapi sebenarnya bisa lebih tinggi lagi karena titik
didihnya lebih dari 1400 C.
B. Larutan garam uranyl
Reaktor homogen cair menggunakan uranyl sulfate atau garam uranium lainnya dalam air.
Reaktor homogen tidak pernah digunakan sebagai reaktor pembangkit daya skala besar. Salah
satu kekurangan reaktor ini adalah bentuk bahan bakarnya yang cair, mudah menyebar bila
terjadi kecelakaan.
2.3. Penanggulangan Bahan Bakar Nuklir
2.3.1 Penanganan terhadap Limbah Nuklir
A. Reprocessing (Olah Ulang)
Bahan bakar bekas masih mengandung sekitar 96% (480 kg) uranium dengan kandungan
bahan fisil U-235 kurang dari 1%. Kemudian 3% (15 kg) dari bahan bakar bekas berupa produk
fisi yang dapat dikategorikan sebagai limbah aktivitas tinggi, dan 1% (5 kg) sisanya berupa
plutonium (Pu) yang diproduksi selama bahan bakar berada di dalam reaktor dan tidak
mengalami pembakaran.
Pemisahan uranium dan plutonium dari produk fisi dilakukan dengan memotong elemen
bakar kemudian melarutkannya ke dalam asam. Uranium yang didapat dari proses pemisahan ini
bisa dikonversi kembali menjadi uranium hexaflourida untuk kemudian dilakukan pengkayaan.
Adapun plutonium yang diperoleh dapat dicampur dengan uranium diperkaya untuk
menghasilkan bahan bakar MOX (Mixed Oxide).
Pabrik bahan bakar MOX komersial yang ada di dunia adalah Belgia, Perancis, Jerman,
Inggris, Rusia, Jepang, Cina, dan India. Amerika Serikat tidak melakukan olah-ulang terhadap
bahan bakar bekas PLTN komersial yang ada di negaranya. Hingga saat ini Amerika Serikat
menganut sistem daur terbuka atau open cycle.
Beberapa PLTN PWR di dunia khususnya di Eropa telah menggunakan bahan bakar
MOX ini walaupun sifatnya masih parsial, yaitu 20 - 30% dari bahan bakar yang ada di teras.
Jepang dalam waktu dekat ini berencana untuk memuati sepertiga dari 54 PLTN-nya dengan
bahan bakar MOX.
Adapun 3% limbah radioaktif tinggi yang dihasilkan dari proses olah ulang adalah
produk fisi yang jumlahnya sekitar 750 kg pertahun dari reaktor daya 1000 MWe. Limbah ini
mula-mula disimpan dalam bentuk cairan untuk kemudian dipadatkan.
-
Proses olah ulang bahan bakar bekas dilakukan di fasilitas di Eropa dan Rusia dengan
kapasitas 5000 ton per tahun, dan total produksi selama hampir 40 tahun telah mencapai sekitar
90000 ton.
B. Vitrifikasi
Limbah radioaktivitas tinggi dari proses olah ulang dapat dikalsinasi (dipanaskan pada suhu
yang sangat tinggi) sehingga menjadi serbuk kering yang kemudian di masukkan kedalam
borosilikat (pyrex) untuk immobilisasi limbah. Bahan gelas tersebut kemudian dituangkan ke
dalam tabung stainless steel, masing-masing sebanyak 400 kg limbah gelas. Pengoperasiaan
reaktor 1000 MWe selama satu tahun akan menghasilkan limbah gelas tersebut sebanyak 5 ton
atau sekitar 12 tabung stainless setinggi 1,3 meter dan berdiameter 0,4 meter. Setelah diberi
pelindung radiasi yang sesuai, limbah yang sudah diproses ini kemudian diangkut ke tempat
penyimpanan limbah.
Hingga saat ini, siklus bahan bakar nuklir bagian ujung belakang atau back end hanya
sampai pada tahap ini.
Pembuangan akhir dari limbah radioaktifitas tinggi atau pembuangan akhir bahan bakar
bekas yang tidak diolah ulang (siklus terbuka), masih belum dilakukan.
C. Pembuangan Akhir Limbah
Pembuangan akhir limbah pada prinsipnya adalah penyimpanan lestari limbah radioaktivitas
tinggi yang telah digelasifikasi dan disegel dalam tabung stainless steel, dan juga penyimpanan
lestari bahan bakar bekas yang telah melalui proses pendinginan yang cukup dan telah disegel
dalam wadah atau canister terbuat dari logam tahan korosi seperti tembaga atau stainless steel.
Secara umum telah dapat diterima bahwa limbah-limbah tersebut rencananya akan dikubur di
batuan stabil di dalam tanah dengan kedalaman tak kurang dari 500 m di batuan dasar (bed rock).
Kebanyakan negara merencanakan untuk melaksanakan penyimpanan lestari bahan bakar bekas
setelah tahun 2010.
2.3.2 daur Bahan bakar nuklir
A. Bahan Bakar Bekas
Bahan bakar bekas disimpan di dalam kolam pendingin untuk jangka waktu tertentu
kemudian dikirim ke fasilitas olah-ulang menggunakan wadah khusus. Pengiriman bahan bakar
bekas ke tempat penyimpanan antara lain dapat menggunakan kapal laut yang didesain secara
khusus.
B. Penyimpanan Sementara Fasilitas penyimpanan sementara dibuat dengan tujuan untuk pengelolaan bahan bakar
bekas yang bersifat sementara sampai dilakukan proses olah-ulang. Model penyimpanan bahan
bakar bekas ada dua macam yakni cara basah (di dalam air) dan cara kering (didalam aliran gas
helium atau udara). Penyimpanan cara basah sudah dilakukan selama puluhan tahun dan
-
teknologi ini sudah terbukti aman, walaupun biaya operasi masih cukup besar. Untuk mengatasi
masalah ini, telah dikembangkan penyimpanan cara kering. Cara kering dibagi menjadi dua
macam bergantung pada lokasi penyimpanan, yaitu penyimpanan bahan bakar bekas di dalam
PLTN atau disebut At Reactor Storage (ARS) dan diluar PLTN atau disebut Away From Reactor
Storage (AFRS).
C. Fasilitas Olah-ulang Bahan bakar bekas yang telah dikirim ke fasilitas olah-ulang disimpan di dalam kolam
penyimpanan selama jangka waktu tertentu (kira-kira 180 hari). Bundel bahan bakar
dilepas dan setiap kelongsong dipotong menjadi beberapa sentimeter, kemudian potongan
dikirim ke bagian lain untuk dilarutkan dengan asam sulfat. Larutan yang terbentuk dipisahkan
menjadi larutan yang mengandung unsur hasil belah, uranium dan plutonium. Larutan yang
mengandung unsur hasil belah diproses sebagai limbah. Larutan yang mengandung uranium dan
plutonium dipisahkan dan masing-masing larutan dimurnikan di fasilitas pemurnian. Kemudian
larutan yang mengandung uranium dijadikan serbuk UO3 dan larutan yang mengandung
plutonium diubah menjadi larutan plutonium sulfat, dan menjadi produk akhir fasilitas olah-
ulang.
Uranium dan plutonium yang dihasilkan dari proses olah-ulang bahan bakar bekas di
dalam fasilitas olah-ulang disebut Uranium hasil olah-ulang dan Plutonium hasil olah-ulang.
D. Pemanfaatan Uranium hasil olah-ulang Uranium hasil olah-ulang mempunyai tingkat pengayaan U-235 sekitar 0,8-1%, dan
disebut pengayaan rendah karena masih mendekati kadar U-235 dalam uranium alam.
Untuk melakukan pengayaan UO2 hasil olah-ulang diperlukan konversi ke UF6 sebagai
bahan baku pengayaan. UF6 hasil konversi, meskipun berkadar U-235 rendah tetapi biaya
pengayaan masih lebih rendah dibanding bahan baku uranium alam, sehingga sangat ekonomis.
Rangkaian proses pemanfaatan uranium hasil olah-ulang menjadi bahan bakar baru disebut Daur
Bahan Bakar Nuklir Tertutup.
E. Pemanfaatan Plutonium hasil olah-ulang Untuk memperoleh campuran Uranium Plutonium Oksida, larutan plutonium sulfat
dicampur dengan larutan uranium sulfat dan dipanaskan menggunakan gelombang mikro.
Campuran oksida kemudian dibuat menjadi pelet dengan penekanan dan disusun ke dalam
tabung kelongsong bahan bakar. Kelongsong disusun menjadi bundel bahan bakar. Bahan bakar
jenis ini disebut dengan Bahan Bakar Campuran Uranium Plutonium Oksida (bahan bakar Mixed
Oxide/MOX). Bahan bakar MOX dapat digunakan sebagai bahan bakar reaktor pembiak cepat
(fast breeder reactor/FBR) dan untuk reaktor air ringan jenis Plutoniumthermal.
F. Pengiriman Bahan Nuklir Uranium diperkaya untuk kebutuhan percobaan di laboratorium dalam jumlah kecil,
dikirim dalam bentuk logam uranium atau plutonium oksida. Uranium alam dikirim dalam
bentuk yellow cake (serbuk kuning). Pengiriman bahan bakar bekas hasil olah-ulang dapat
dilakukan dengan menggunakan kapal laut yang didesain secara khusus.
G. Proses Limbah Radioaktif Limbah radioaktif yang dimaksud di sini adalah limbah yang dihasilkan dari proses daur
bahan bakar nuklir. Limbah radioaktif yang termasuk dalam klasifikasi aktivitas tinggi
dihasilkan dari pelarutan bahan bakar selama proses olah-ulang. Kandungan utama limbah
tersebut adalah larutan campuran bahan nuklir dan unsur hasil belah. Setelah dipisahkan, larutan
hanya mengandung unsur hasil belah. Larutan kemudian dicampur dengan natrium boron oksida
untuk dipadatkan menjadi gelas melalui proses pemanasan dan pendinginan.
-
2.4. PERISTIWA KEBOCORAN REAKTOR NUKLIR
Radiasi bocor dari keempat reaktor PLTN Fukushima. Pemerintah memperingatkan
warga untuk tetap di rumah menghindari terpapar udara luar.Dalam pernyataan yang disiarkan
televisi, PM Naoto Kan mengatakan radiasi menyebar dari empat reaktor PLTN Fukushima Dai-
ichi. Ini setelah terjadi ledakan di reaktor ketiga dan kebakaran di reaktor keempat .Ini
merupakan krisis nuklir terburuk yang dihadapi Jepang sejak tragedy bom atom Hiroshima da
Nagasaki. Ini juga pertama kali muncul ancaman radiasi nuklir terbesar di dunia sejak peristiwa
Chernobyl 1986.
Kebocoran reaktor nuklir yang berikutnya terjadi di Atucha, Argentina, pada 2005. Kala
itu pekerja di reaktor nuklir terpapar radiasi yang melebihi ambang batas. Juga terjadi di
Cadarache, Prancis, pada 1993, ketika kontaminasi radioaktif menyebar di lingkungan sekitar
tanpa sengaja. Bencana kecelakaan PLTN level 2 juga terjadi di Forsmark, Swedia, pada 2006
saat fungsi keamanan rusak sehingga mengakibatkan kegagalan di sistem penyuplai tenaga
darurat di PLTN.
-
Begitu pula di Sellafield, Inggris, pada 2005. Kala itu ada kebocoran material radioaktif
dalam jumlah besar di dalam instalasi. Terjadi juga di Vandellos, Spanyol, pada 1989. Di tahun
itu ada kecelakaan yang diakibatkan oleh kebakaran sehingga mengakibatkan hilangnya sistem
keamanan di stasiun tenaga nuklir.
Kebocoran radioaktif juga terjadi dalam jumlah terbatas sehingga membutuhkan tindakan
penanganan. Beberapa orang tewas akibat radiasi. Beberapa kerusakan terjadi di reaktor inti.
Kebocoran radiasi dalam jumlah besar terjadi dalam instalasi, hal itulah yang memungkinkan
publik terpapar. Hal ini bisa timbul akibat kecelakaan besar atau kebakaran.Kecelaaan ini terjadi
di Windscale Pile, Inggris, pada 1957. Kala itu material radioaktif bocor ke lingkungan sekitar
sebagai akibat dari kebakaran di reaktor inti. PLTN Three Mile Island, AS, juga mengalaminya
pada 1979, di mana beberapa reaktor inti rusak.
Kebocoran reaktor nuklir terburuk dalam sejarah terjadi di Chernobyl, Ukraina pada
April 1986. Selain memicu evakuasi ribuan warga di sekitar lokasi kejadian, dampak kesehatan
masih dirasakan para korban hingga bertahun-tahun kemudian misalnya kanker, gangguan
kardiovaskular dan bahkan kematian. Secara alami, tubuh manusia memiliki mekanisme untuk
melindungi diri dari kerusakan sel akibat radiasi maupun pejanan zat kimia berbahaya lainnya.
Namun seperti dikutip dari Foxnews, radiasi pada tingkatan tertentu tidak bisa ditoleransi oleh
tubuh dengan mekanisme tersebut.
Kebocoran radioaktif dengan jumlah besar terjadi sehingga berdampak luas pada
kesehatan dan lingkungan. Karena itu butuh respons dan tindakan jangka panjang. Dialami oleh
PLTN Chernobyl, Ukraina, pada 1986. Kala itu reaktor nomor empat meledak. Akibatnya
terjadilah kebakaran dan bocornya radioaktif dalam jumlah besar. Lingkungan dan masyarakat
terpapar radiasi ini. Uap radioaktif itu mengandung yodium 131, cesium 137 dan xenon yang
volumenya 100 kali bom atom Hiroshima. Uap radioaktif menyebar ke Uni Soviet, Eropa Timur,
Eropa Barat dan Eropa Utara. Sebagian besar warga di Ukraina, Belarusia dan Rusia diungsikan.
Kala itu lebih dari 336.000 orang mengungsi.
2.5.DAMPAK KEBOCORAN REAKTOR NUKLIR BAGI MANUSIA
Kebocoran nuklir terjadi ketika sistem pembangkit tenaga nuklir atau kegagalan
komponen menyebabkan inti reaktor tidak dapat dikontrol dan didinginkan sehingga bahan bakar
nuklir yang dilindungi yang berisi uranium atau plutonium dan produk fisi radioaktif mulai memanas dan bocor. Sebuah kebocoran dianggap sangat serius karena kemungkinan bahwa
kontainmen reaktor mulai gagal, melepaskan elemen radioaktif dan beracun ke atmosfer dan
lingkungan. Dari sudut pandang pembangunan, sebuah kebocoran dapat menyebabkan kerusakan
parah terhadap reaktor, dan kemungkinan kehancuran total.
Beberapa kebocoran nuklir telah terjadi, dari kerusakan inti hingga kehancuran total
terhadap inti reaktor. Dalam beberapa kasus hal ini membutuhkan perbaikan besar atau
penutupan reaktor nuklir. Sebuah ledakan nuklir bukanlah hasil dari kebocoran nuklir karena,
menurut desain, geometri dan komposisi inti reaktor tidak membolehkan kondisi khusus
memungkinkan untuk ledakan nuklir. Tetapi, kondisi yang menyebabkan kebocoran dapat
-
menyebabkan ledakan non-nuklir. Contohnya, beberapa kecelakaan tenaga listrik dapat
menyebabkan pendinginan bertekanan tinggi, menyebabkan ledakan uap.
Kebocoran nuklir adalah dampak yang paling ditakutkan di balik manfaaat energi nuklir
bagi manusia. Dalam catatan sejarah manusia terdapat kejadian kecelakan nuklir terbesar di
dunia di antaranya adalah kecelakaan Chernobyl, Three Mile Island Amerika dan mungkin di
Fukushima Jepang.
Dampak dari kebocoran reaktor nuklir adalah :
Dampak sesaat atau jangka pendek akibat radiasi tinggi di sekitar reaktor nuklir antara lain mual
muntah, diare, sakit kepala dan demam.
Sedangkan dampak jangka menengah atau beberapa hari setelah paparan adalah pusing, mata
berkunang-kunang. Disorientasi atau bingung menentukan arah, lemah, letih dan tampak lesu,
muntah darah atau berak darah, kerontokan rambut dan kebotakan, tekanan darah rendah ,
gangguan pembuluh darah dan luka susah sembuh.
Dampak jangka panjang dari radiasi nuklir umumnya justru dipicu oleh tingkat radiasi yang
rendah sehingga tidak disadari dan tidak diantisipasi hingga bertahun-tahu(seperti yang sudah
terjadi di Ukraina).
Beberapa dampak kesehatan akibat paparan radiasi nuklir jangka panjang antara lain Kanker
terutama kanker kelenjar gondok, mutasi genetik, penuaan dini dan gangguan sistem saraf dan
reproduksi.
Dampak kebocoran reaktor nuklir secara spesifik terhadap manusia :
RAMBUT Rambut akan menghilang dengan cepat, bila terkena radiasi di 200 Rems atau
lebih. Rems merupakan satuan dari kekuatan radioaktif.
OTAK sel-sel otak tidak akan rusak secara langsung kecuali terkena radiasi berkekuatan 5000
Rems atau lebih. Seperti halnya jantung, radiasi membunuh sel-sel saraf dan pembuluh darah dan
dapat menyebabkan kejang dan kematian mendadak.
KELENJAR GONDOK Kelenjar tiroid sangat rentan terhadap yodium radioaktif. Dalam
jumlah tertentu, yodium radioaktif dapat menghancurkan sebagian atau seluruh bagian tiroid.
SISTIM PEREDARAN DARAH Ketika terkena radiasi sekitar 100 Rems, jumlah limfosit
darah akan berkurang, sehingga korban lebih rentan terhadap infeksi. Gejala awal ialah seperti
penyakit flu.
JANTUNG Bila terkena radiasi berkekuatan 1000 sampai 5000 Rems mengakibatkan
kerusakan langsung pembuluh darah dan menyebabkan gagal jantung dan kematian mendadak.
SALURAN PENCERNAAN Radiasi dengan kekuatan 200 rems akan menyebabkan
kerusakan pada lapisan saluran usus dan dapat menyebabkan mual, muntah dan diare berdarah.
SALURAN REPRODUKSI Saluran reproduksi akan merusak saluran reproduksi cukup
dengan kekuatan di bawah 200 Rems. Dalam jangka panjang, korban radiasi akan mengalami
kemandulan.
-
Dampak Kebocoran Reaktor Nuklir Terhadap Lingkungan
Tidak hanya berdampak pada kesehatan manusia, dampak lainnya terhadap lingkungan
diantaranya akan terjadi hujan asam dimana melalui ini akan menyebarkan radiasinya, disamping
itu tumbuhan dan hewan juga akan mati khususnya di daerah yang radius terkena
pencemarannya.
Mengingat bahaya yang ditimbulkan dari kebocoran tersebut kita harus mengantisipasi
beberapa pencegahan yang diusahakan agar tidak menyebarkan radiasi reaktor nuklir.
-
III. Kesimpulan
- Berdasarkan penggunaannya yaitu reaktor untuk riset dan reaktor untuk daya.
- Tipe reaktor bervariasi berdasarkan jenis nya ada BWR,PWR,HTGR,MSR,GCR,LMCR
dll.
- Bahan bakar nuklir ada bahan bakar oksida, bahan bakar keramik, bahan bakar dari
mineral garam dll.
- Limbah nuklir tidak berbahaya selama dilakukan prosedur penanganan limbah nuklir.
- Kebocoran nuklir sangat berbahaya bagi kehidupan untuk itu diperlukan pengolahan
energi nuklir secara cermat dan tepat.