plt alternatif

SISTEM TENAGA LISTRIK

Salah satu cara yang paling ekonomis, mudah dan aman untuk mengirimkan

energi adalah melalui bentuk energi listrik. Pada pusat pembangkit, sumberdaya energi

primer seperti bahan bakar fosil (minyak, gas alam, dan batubara), hidro, panas bumi

dan nuklir diubah menjadi energi listrik. Sumber daya energi digunakan untuk

menggerakkan turbin menjadi energi mekanis, kemudian turbin menggerakkan

generator, dan generator menghasilkan listrik. Pada prinsipnya apabila suatu

penghantar diputar memotong garis-garis gaya medan magnet yang diam maka pada

penghantar tersebut akan timbul Electro Motor Force (EMF) atau Gaya Gerak Listrik

(GGL). Energi mekanis dapat dibangkitkan dari bermacam-macam sumber daya

energi.

Untuk mendapatkan energi listrik dari energi primer dikenal 2 cara yaitu:

o Pembangkit listrik yang konvensional, pembangkit untuk mendapatkan

energi listrik dari energi primer menggunakan media perantara (turbin

air, turbin uap, turbin gas, motor bakar).

o Pembangkit listrik yang nonkonvensional, pembangkit untuk

mendapatkan energi listrik dari energi primer langsung tanpa

menggunakan media perantara.

Berikut ini macam-macam metode pembangkitan tenaga listrik:

Macam-macam Pembangkit Listrik

1. Pembangkit Listrik Tenaga Air ( PLTA )

2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap ( PLTU )

3. Pembangkit Listrik Tenaga Gas ( PLTG )

4. Pembangkit Listrik Tenaga Gas & Uap ( PLTGU )

5. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel ( PLTD )

6. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi ( PLTP )

7. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ismail Muchsin

ELEKTRONIKA DAN TENAGA LISTRIK 1

1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Salah satu pembangkit yang murah dan populer di dunia adalah pembangkit

bertenaga air. Di wilayah yang bergunung-gunung dengan banyak sumber air, di

Indonesia berarti wilayah seperti Jawa, Sumatera, atau Sulawesi, pembangkit listrik

sangat ideal. Pembangkit listrik ini biasanya disatukan dengan proyek waduk yang

digunakan untuk pertanian dan penanggulangan banjir. Jangan bayangkan pembangkit

listrik ini menggunakan kincir model kuno, yang bentuknya seperti roda dengan air

melaju di atasnya. sebagian besar pembangkit listrik menggunakan turbin. Air

disalurkan ke bawah. Di sana sudah siap turbin jumlahnya bisa puluhan di satu waduk

yang menggerakkan generator.

1. Sungai / Kolam :Tempat penampungan air

2. Intake : Sebagai pintu masuk air dari sungai

3. Katup pengaman : Katup pengatur intake

4. Headrance tunnel

5. Surge tank : Pengaman tekanan air yang tiba-tiba naik saat katup pengatur ditutup

6. Penstock



1

2

3

4

5 6

7

8 9

10

11

7. Main stop valve

8. Turbin : Berfungsi mengubah energi potensial air menjadi gerak.

9. Generator : penghasil tenaga listrik

10. Main transformer

11. Transmission line : penyalur ke konsumen

2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap ( PLTU )

Bahan bakar berupa minyak, gas, batubara dibakar untuk memanaskan air yang ada

didalam boiler atau ketel sampai menghasilkan uap. Uap yang terbentuk ditampung

sampai mencapai suhu dan tekanan yang didinginkan kemudian baru dialirkan untuk

menggerakkan turbin uap. Turbin uap ini akan menggerakkan sebuah generator yang

akan menghasilkan tenaga listrik. Uap yang meninggalkan turbin didinginkan dalam

kondensor, kemudian air yang meninggalkan kondensor dipompa kembali ke boiler.

Skema pembangkit listrik tenaga uap dapat dilihat pada gambar berikut:

1. Circulating water pump : untuk mencampur air

2. Desalination evaporator

3. Destilate pump

4. Make up water tank

5. Denim water tank

6. Condensor : mengembunkan uap menjadi cair



1

2

3

4

5 6

7

89

10

11

12

13

151

4

23

16

17

21

22

18

20 1

9

2625

24

27

7. Low heater pressure

8. Deserator : untuk mendapatkan tambahan air akibat kebocoran dan juga

mengolah air agar memenuhi mutu air ketel (NaCl, ClO2 & PH)

9. Boiler feed pump

10. High pressure heater

11. economizer

12. Steam drum

13. Boiler

14. Super heater

15. Steam turbin

16. Burge / kapak : alat pengangkut bahan bakar minyak

17. Pumping house

18. Fuel oil tank

19. Fuel oil heater

20. Burner

21. Forced draught fan : menghasilkan udara untuk pembakaran

22. Air heater : pemanas udara

23. Smoke stack : membuang sisa gas

24. Generator


26. Switch yard

27. Transmission line

3. Pembangkit Listrik Tenaga Gas ( PLTG )

Sistem PLTG menggunakan prinsip siklus Brayton yang dibagi atas siklus

terbuka dan siklus tertutup. Pada siklus terbuka, fluida kerja adalah udara atmosfer dan

pengeluaran panas di atmosfer karena gas buang dari turbin dibuang ke atmosfer.

Gambar berikut menunjukkan sistem dan siklus kerja Brayton:



1. Burge / kapal : pengangkut bahan bakar

2. Pumping house

3. Fuel pump

4. Electric diesel motor

5. Air filter : penyaring udara agar partikel debu tidak masuk kedalam

kompresor

6. Compressor : menaikkantekanan udara untuk dibakar bersama bahan baker

7. Combustion system : membakar bahan baker dan udara serta menghasilkan

gas bersuhu dan bertekanan tinggi yang berenergi

8. Gas turbin : mengubah energi gas menjadi energi gerak yang memutar

generator.

9. Stac / cerobong asap : membuang sisa gas panas dari turbin

10. Generator

11. Main Transformer

12. Switch yard


14. Gas

4. Pembangkit Listrik Tenaga Gas & Uap ( PLTGU )

PLTGU merupakan suatu instalasi peralatan yang berfungsi untuk mengubah

energi panas (hasil pembakaran bahan bakar dan udara) menjadi energi listrik yang

bermanfaat. Pada dasarnya, sistem PLTGU ini merupakan penggabungan antara

PLTG dan PLTU. PLTU memanfaatkan energi panas dan uap dari gas buang hasil

pembakaran di PLTG untuk memanaskan air di HRSG (Heat Recovery Steam

Genarator), sehingga menjadi uap jenuh kering. Uap jenuh kering inilah yang akan



digunakan untuk memutar sudu (baling-baling)Gas yang dihasilkan dalam ruang bakar

pada Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG) akan menggerakkan turbin dan kemudian

generator, yang akan mengubahnya menjadi energi listrik. Sama halnya dengan PLTU,

bahan bakar PLTG bisa berwujud cair (BBM) maupun gas (gas alam). Penggunaan

bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan prosesnya. Prinsip kerja

PLTG adalah sebagai berikut, mula-mula udara dimasukkan dalm kompresor dengan

melalui air filter / penyaring udara agar partikel debu tidak ikut masuk ke dalam

kompresor tersebut. Pada kompresor tekanan udara dinaikkan lalu dialirkan ke ruang

bakar untuk dibakar bersama bahan bakar. Disini, penggunaan bahan bakar

menentukan apakah bisa langsung dibakar dengan udara atau tidak.

Turbin uap, Jika menggunakan BBG, gas bisa langsung dicampur dengan

udara untuk dibakar. Tapi jika menggunakan BBM harus dilakukan proses pengabutan

dahulu pada burner baru dicampur udara dan dibakar. Pembakaran bahan bakar dan

udara ini akan menghasilkan gas bersuhu dan bertekanan tinggi yang berenergi

(enthalpy). Gas ini lalu disemprotkan ke turbin, hingga enthalpy gas diubah oleh turbin

menjadi energi gerak yang memutar generator untuk menghasilkan listrik.

Setelah melalui turbin sisa gas panas tersebut dibuang melalui cerobong/stack. Karena

gas yang disemprotkan ke turbin bersuhu tinggi, maka pada saat yang sama dilakukan

pendinginan turbin dengan udara pendingin dari lubang udara pada turbin.Untuk

mencegah korosi akibat gas bersuhu tinggi ini, maka bahan bakar yang digunakan

tidak boleh mengandung logam Potasium, Vanadium, dan Sodium yang melampaui 1

part per mill (ppm).



25

1. Burge / kapal : pengangkut bahan bakar

2. Pumping house

3. Fuel pump

4. Electric diesel motor

5. Air filter : penyaring udara agar partikel debu tidak masuk kedalam kompresor

6. Compressor : menaikkantekanan udara untuk dibakar bersama bahan baker

7. Combustion system : membakar bahan baker dan udara serta menghasilkan

gas bersuhu dan bertekanan tinggi yang berenergi

8. Gas turbin : mengubah energi gas menjadi energi gerak yang memutar

generator.

9. Selector valpe


11. Generator

12. Heat recovery steam & gas ketel uap PLTU yang memanfaatkan gas buang

PLTG


14. Steam drum

15. Gas turbin

16. Generator



1

2 3

45

6

8

7

9

10

11

12

13

14 1

5 16

17

182

0

19

21

23

24

22

17. Condensor

18. Condensate pump

19. Deserator

20. Boiler feed pump



23. Switch yard


25. Gas

5. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel ( PLTD )

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel 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 dari suatu Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PTLD) adalah

penyedia daya listrik yang dapat berfungsi untuk :

Sebagai unit cadangan yang dijalankan pada saat unit peinbangkit

utama yang ada tidak dapat mencukupi kebutuhan daya listrik.

Sebagai unit pembangkit yang menyuplai listrik selama 24 jam atau

sebagai pemikul beban tetap. Sifat pengoperasian harus pada beban

dasar yang berkapasitas tertinggi dan tidak dipengaruhi oleh frekuensi

beban tetap. Hal ini memungkinkan juga bila pasokan dapat mengalami

gangguan.

Sebagai unit beban puncak atau Peak Load. Bila PLTD dioperasikan

pada beban puncak. biasanya dalam waktu yang tidak lama. Karena

dapat berfungsi untuk menaikkan tegangan yang turun pada saat beban

puncak.

Sebagai unit cadangan yang dijalankan saat keadaan darurat , saat

terjadi pemadaman pada unit pembangkit utama. Bila terjadi yang

mengakibatksn gangguan pada total seluruh jaringan listrik maka PLTD

dapat beroperasi tanpa bantuan tegangan dari luar dan langsung



mengisi tegangan serta menanggung beban listrik dengan cepat serta

membutuhkan perhatian yang sedikit.

Sedangkan keuntungan yang didapat daripada Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

(PLTD) adalah :

- Investasi modal relatif rendah.

- Waktu pembangunan relatif singkat.

- Disain dan instalasi yang sederhana.

- Bahan bakar yang cukup murah.

- Dapat dijalankan dan dihentikan dengan cepat.

Faktor-faktor yang merupakan pertimbangan pilihan yang sesuai untuk PLTD antara

lain :

- Jarak dari beban dekat.

- Pondasi.

- Pengangkutan bahan bakar.

- Kebisingan dan kesulitan lingkungan.

- Persediaan areal tanah dan air.



1

2

3

4

5 68 7

9 10

11

1. Fuel tank

2. Fuel oil separator

3. Daily tank

4. Fuel oil booster

5. Diesel motor

6. Turbo charge : menaikkan efficiency udara yang dicampur dengan bahan bakar

dan menaikkan tekanan serta temperaturnya

7. Air intake filter

8. Exhaust gas silencer

9. Generator


11. transmission line

6. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi ( PLTP )

Kekayaan alam Indonesia memang melimpah ruah, dari mulai sumber daya alam

sampai sumber daya mineral semua tersedia. Sumber daya mineral yang melimpah di

negara tercinta ini antara lain emas, tembaga, platina, nikel, timah, batu bara, migas,

dan panas bumi. Panas bumi (geothermal) adalah salah satu kekayaan sumber daya

mineral yang belum banyak dimanfaatkan.

Saat ini panas bumi (geothermal) mulai menjadi perhatian dunia karena energi

yang dihasilkan dapat dikonversi menjadi energi listrik, selain bebas polusi. Beberapa

pembangkit listrik bertenaga panas bumi telah terpasang di manca negara seperti di

Amerika Serikat, Inggris, Perancis, Italia, Swedia, Swiss, Jerman, Selandia Baru,

Australia, dan Jepang. Amerika saat ini bahkan sedang sibuk dengan riset besar

mereka di bidang geothermal dengan nama Enhanced Geothermal Systems (EGS).

EGS diprakarsai oleh US Department of Energy (DOE) dan bekerja sama dengan



beberapa universitas seperti MIT, Southern Methodist University, dan University of

Utah. Proyek ini merupakan program jangka panjang dimana pada 2050 geothermal

meru-pakan sumber utama tenaga listrik Amerika Serikat. Program EGS bertujuan

untuk meningkatkan sumber daya geothermal, menciptakan teknologi ter-baik dan

ekonomis, memperpanjang life time sumur-sumur produksi, ekspansi sumber daya,

menekan harga listrik geothermal menjadi seekono-mis mungkin, dan keunggulan

lingkungan hidup.

Selain sebagai pemanas, panas bumi ternyata dapat juga mengha-silkan tenaga listrik.

Air panas alam bila bercampur dengan udara karena terjadi fraktur atau retakan maka

selain air panas akan keluar juga uap panas (steam). Air panas dan steam inilah yang

kemudian dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Agar panas bumi

(geothermal) tersebut bisa dikonversi menjadi ener-gi listrik tentu diperlukan

pembangkit (power plants).

1. Sumur uap : mengambil uap panas yang didapat dari kantung uap dari perut

bumi

2. Stream receiving header

3. Separator

4. Demister

5. Governing valve



1

2 3 45

6 879

10

11

12

6. Turbin : merubah energi uap menjadi energi gerakl memutar generator

7. Generator

8. Main transformer


10. Condensor : mengubah uap menjadi cair

11. Sumur reinjection

12. Tanah

Reservoir panas bumi biasanya diklasifi-kasikan ke dalam dua golongan yaitu yang

ber-suhu rendah (low temperature) dengan suhu <1500 C dan yang bersuhu tinggi

(high tempera-ture) dengan suhu diatas 1500C. Yang paling baik untuk digunakan

sebagai sumber pem-bangkit tenaga listrik adalah yang masuk kate-gori high

temperature. Namun dengan perkembangan teknologi, sumber panas bumi dengan

kategori low temperature juga dapat digunakan asalkan suhunya melebihi 500 C.

Pembangkit (power plants) untuk pembangkit listrik tenaga panas bumi dapat

beroperasi pada suhu yang relatif rendah yaitu berkisar antara 122 s/d 4820 F (50 s/d

2500 C). Bandingkan dengan pembangkit pada PLTN yang akan beroperasi pada suhu

sekitar 10220 F atau 5500 C. Inilah salah satu keunggulan pembangkit listrik

geothermal. Keuntungan lainnya ialah bersih dan aman, bahkan geothermal adalah

yang terbersih dibandingkan dengan nuklir, minyak bumi dan batu bara.

Pembangkit yang digunakan untuk meng-konversi fluida geothermal menjadi tenaga

listrik secara umum mempunyai komponen yang sama dengan power plants lain yang

bukan berbasis geothermal, yaitu terdiri dari generator, turbin sebagai penggerak

generator, heat exchanger, chiller, pompa, dan sebagainya. Saat ini terdapat tiga

macam teknologi pembangkit panas bumi (geothermal power plants) yang dapat

mengkonversi panas bumi menjadi sumber daya listrik, yaitu dry steam, flash steam,

dan binary cycle. Ketiga macam teknologi ini pada dasarnya digunakan pada kondisi

yang berbeda-beda.

Dry Steam Power Plants



Pembangkit tipe ini adalah yang pertama kali ada. Pada tipe ini uap panas (steam)

lang-sung diarahkan ke turbin dan mengaktifkan generator untuk bekerja menghasilkan

listrik. Sisa panas yang datang dari production well dialirkan kembali ke dalam

reservoir melalui injection well. Pembangkit tipe tertua ini pertama kali digunakan di

Lardarello, Italia, pada 1904 dimana saat ini masih berfungsi dengan baik. Di Amerika

Serikat pun dry steam power masih digunakan seperti yang ada di Geysers, California

Utara.

Flash Steam Power Plants

Panas bumi yang berupa fluida misalnya air panas alam (hot spring) di atas suhu 1750

C dapat digunakan sebagai sumber pembangkit Flash Steam Power Plants. Fluida

panas tersebut dialirkan kedalam tangki flash yang tekanannya lebih rendah sehingga

terjadi uap panas secara cepat. Uap panas yang disebut dengan flash inilah yang

menggerakkan turbin untuk meng-aktifkan generator yang kemudian menghasil-kan

listrik. Sisa panas yang tidak terpakai masuk kembali ke reservoir melalui injection well.

Contoh dari Flash Steam Power Plants adalah Cal-Energy Navy I flash geothermal

power plants di Coso Geothermal field, California, USA.

Binary Cycle Power Plants (BCPP)

BCPP menggunakan teknologi yang berbeda dengan kedua teknologi sebelumnya

yaitu dry steam dan flash steam. Pada BCPP air panas atau uap panas yang berasal

dari sumur produksi (production well) tidak pernah menyentuh turbin. Air panas bumi

digunakan untuk memanaskan apa yang disebut dengan working fluid pada heat

exchanger. Working fluid kemudian menjadi panas dan menghasilkan uap berupa

flash. Uap yang dihasilkan di heat exchanger tadi lalu dialirkan untuk memutar turbin

dan selanjutnya menggerakkan genera-tor untuk menghasilkan sumber daya listrik.

Uap panas yang dihasilkan di heat exchanger inilah yang disebut sebagai secondary

(binary) fluid. Binary Cycle Power Plants ini sebetulnya merupakan sistem tertutup.

Jadi tidak ada yang dilepas ke atmosfer.

Keunggulan dari BCPP ialah dapat dioperasikan pada suhu ren-dah yaitu 90-1750C.

Contoh pene-rapan teknologi tipe BCPP ini ada di Mammoth Pacific Binary Geo-

thermal Power Plants di Casa Di-ablo geothermal field, USA. Diper-kirakan pembangkit

listrik panas bumi BCPP akan semakin banyak digunakan dimasa yang akan datang.

7. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir ( PLTN )



Masyarakat pertama kali mengenal tenaga nuklir dalam bentuk bom atom yang

dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki dalam Perang Dunia II tahun 1945. Sedemikian

dahsyatnya akibat yang ditimbulkan oleh bom atom tersebut, sehingga pengaruhnya

masih dapat dirasakan sampai sekarang. Disamping sebagai senjata pamungkas yang

dahsyat, sejak lama orang telah demikirkan bagaimana cara memanfaatkan tenaga

nuklir untuk kesejahteraan manusia. Sampai saat ini tenaga nuklir, khususnya zat

radioaktif telah dipergunakan secara luas dalam berbagai bidang, antara lan bidang

industri, kesehatan, pertanian, peternakan, sterilisasi produk farmasi dan alat

kedokteran, pengawetan bahan makanan, bidang hidrologi, yang merupakan aplikasi

teknologi nuklir untuk non energi. Salah satu pemanfaatan teknik nuklir, yaitu dalam

bidang energi saat ini sudah berkembang dan dimanfaatkan secara besar-besaran

dalam bentuk Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), dimana tenaga nuklir

digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik yang relatif murah, aman, dan tidak

mencemari lingkungan.

Pemanfaatan teknik nuklir dalam bentuk PLTN mulai dikembangkan secara

komersial sejak tahun 1954. Pada waktu itu di Rusia (USSR), dibangun dan

dioperasikan satu unit PLTN air ringan bertekanan tinggi (VVER=PWR) yang setahun

kemudian mencapai daya 5 MWe. Di Amerika Serikat juga dioperasikan jenis reaktor

yang sama, dengan daya 60 MWe. Pada tahun 1956 di Inggris dikembangkan PLTN

jenis Gas Cooled Reactor (GCR=reaktor berpendingin gas) dengan daya 100 MWe.

Tahun 1997 di seluruh dunia baik di Negara maju maupun negara berkembang telah

dioperasikan sebanyak 443 unit PLTN yang tersebar di 31 negara dengan kontribusi

sekitar 18% dari pasokan tenaga listrik dunia dengan total pembangkitan dayanya

mencapai 351.000 MWe dengan 36 unit PLTN sedang dalam tahap konstruksi di 18

negara.

Dalam pembangkit listrik konvensional, air diuapkan di dalam suatu ketel

melalui pembakaran fosil (minyak, batubara, dan gas). Uap yang dihasilkan dialirkan

ke turbin uap yang akan bergerak apabila ada tekanan uap. Perputaran turbin

selanjutnya digunakan untuk menggerakkan generator, dan generator menghasilkan

tenaga listrik.

Pembangkit listrik dengan bahan bakar batubara, minyak, dan gas mempunyai

potensi yang dapat menimbulkan dampak lingkungan dan masalah transportasi bahan



bakar, dari tempat penambangan menuju lokasi pembangkitan. Dampak lingkungan

akibat pembakaran bahan fosil tersebut dapat berupa CO2 (karbon dioksida), SO2

(sulfur oksida), NOx (nitrogen oksida), dan debu yang mengandung logam berat.

Kekhawatiran terbesar dalam pembangkitan listrik dengan bahan bakar fosil adalah

dapat menimbulkan hujan asam dan peningkatan pemanasan global. PLTN beroperasi

dengan prinsip yang sama seperti PLK, hanya panas yang digunakan untuk

menghasilkan uap tidak dihasilkan dari pembakaran bahan fosil, tetapi dihasilkan dari

reaksi pembelahan inti bahan fisil

(Uranium) di dalam suatu reaktor nuklir. Tenaga panas tersebut digunakan

untuk membangkitkan uap di dalam sistem pembangkit uap (Steam Generator) dan

selanjutnya sama seperti pada PLK, uap digunakan untuk menggerakkan turbin, turbin

menggerakkan generator, dan generator menghasilkan listrik. Sebagai pemindah

panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara terus menerus selama PLTN

beroperasi. Proses pembangkitan listrik ini tidak membebaskan asap atau debu yang

mengandung logam berat yang dibuang ke lingkungan atau melepaskan partikel yang

berbahaya seperti CO2, SO2, NOx ke lingkungan, sehingga PLTN ini 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 bias disimpan di lokasi PLTN sebelum dilakukan

penyimpanan limbah secara lestari.

Tentang Fisika Nuklir



Panas yang dipergunakan untuk membangkitkan uap diproduksi sebagai hasil

dari pembelahan inti atom yang dapat diuraikan sebagai berikut:

• Apabila ada suatu neutron (dihasilkan dari sumber neutron) tertangkap oleh satu inti

atom uranium-235, inti atom ini akan berbelah menjadi dua atau tiga bagian/fragmen.

Sebagian dari energi yang semula mengikat fragmen-fragmen tersebut masing-

masing dalam bentuk energi kinetik, sehingga mereka dapat bergerak dengan

kecepatan tinggi. Oleh karena fragmen-fragmen tersebut berada di dalam struktur

kristal uranium, mereka tidak dapat bergerak jauh dan gerakannya segera

diperlambat.

• Dalam proses perlambatan ini energi kinetik diubah menjadi panas (energi tyermal).

Sebagai gambaran dapat dikemukakan bahwa energi termal yang dihasilkan dari

reaksi pembelahan 1 Kg Uranium-235 murni besarnya adalah 17 milyar kilo kalori,

atau setara dengan energi termal yang dihasilkan dari pembakaran 2,4 juta Kg (2400

ton) batubara.

• Selain fragmen-fragmen tersebut reaksi pembelahan menghasilkan pula 2 atau 3

neutron yang dilepaskan dengan kecepatan lebih besar dari 10.000 km per detik.

Neutron-neutron ini disebut neutron cepat yang mampu bergerak bebas tanpa

dirintangi oleh atom-atom uranium atau atom-atom kelongsongnya. Agar mudah

ditangkap oleh inti atom uranium guna menghasilkan reaksi pembelahan, kecepatan

neutron ini harus diperlambat. Zat yang dapat memperlambat kecepatan neutron

disebut moderator

Air Sebagai Pemerlambat Neutron (Moderator)

Seperti telah disebutkan di atas, panas yang dihasilkan dari reaksi pembelahan, oleh

air yang bertekanan 160 atmosfir dan suhu 300 derajat Celsius secara terus menerus

dipompakan ke dalam reaktor melalui saluran pendingan reaktor. Air yang bersirkulasi

dalam saluran pendingin ini tidak hanya berfungsi sebagai pendingin saja melainkan

juga bertindak sebagai moderator, yaitu sebagai medium yang dapat memperlambat

neutron. Neutron cepat akan kehilangan sebagian energinya selama menumbuk atom-

atom hidrogen. Setelah kecepatan neutron turun sampai 2000 m/detik atau sama

dengan kecepatan molekul gas pada suhu 300 derajat Celsius, barulah ia mampu

membelah inti atom uranium-235. Neutron yang telah diperlambat disebut neutron

termal.

Reaksi Pembelahan Inti Berantai Terkendali



Untuk mendapatkan keluaran termal yang mantap, perlu dijamin agar banyaknya

reaksi pembelahan inti yang terjadi dalam teras reaktor dipertahankan pada tingkat

tetap, yaitu 2 atau 3 neutron yang dihasilkan dalam reaksi itu hanya satu yang dapat

meneruskan reaksi pembelahan. Neutron lainnya dapat lolos keluar reaktor, atau

diserap oleh bahan lainnya tanpa menimbulkan reaksi pembelahan atau diserap oleh

batang kendali. Batang kendali dibuat dari bahan-bahan yang menyerap neutron,

sehingga jumlah neutron yang menyebabkan reaksi pembelahan dapat dikendalikan

dengan mengatur keluar atau masuknya batang kendali ke dalam teras reaktor.

Sehubungan dengan urain di atas perlu digarisbawahi bahwa:

1. Reaksi pembelahan berantai hanya dimungkinkan apabila ada moderator.

2. Kandungan Uranium-235 di dalam bahan bakar nuklir maksimum adalah 3,2%.

Kandungan ini kecil sekali dan terdistribusi secara merata dalam isotop Uranium-

238, sehingga tidak mungkin terjadi reaksi pembelahan berantai secara tidak

terkendali di dalamnya.

Radiasi dan Hasil Belahan

Fragmen-fragmen yang diproduksi selama reaksi pembelahan inti disebut hasil

belahan, yang kebanyakan berupa atom-atom radioaktif seperti xenon-133, kripton-85,

dan iodium-131. Zat radioaktif ini meluruh menjadi atom lain dengan memancarkan

radiasi alpha, beta, gamma atau neutron. Selama proses peluruhan, radiasi yang

dipancarkan dapat diserap oleh bahan-bahan lain yang berada di dalam reaktor,

sehingga energi yang dilepaskan berubah menjadi panas. Panas ini disebut panas

peluruhan yang akan terus diproduksi walaupun reaktor berhenti beroperasi. Oleh

karena itu reaktor dilengkapi dengan suatu sistem pembuangan panas peluruhan.

Selain hasil belahan, dalam reaktor dihasilkan pula bahan radioaktif lain sebagai hasil

aktivasi neutron. Bahan radioaktif ini terjadi karena bahan-bahan lain yang berada di

dalam reaktor (seperti kelongsong atau bahan struktur) menangkap neutron sehingga

berubah menjadi unsur lain yang bersifat radioaktif. Radioaktif adalah sumber utama

timbulnya bahaya dari suatu PLTN, oleh karena itu semua system pengamanan PLTN

ditujukan untuk mencegah atau menghalangi terlepasnya zat radioaktif ke lingkungan

dengan aktivitas yang melalmpaui nilai batas ambang yang diijinkan menurut peraturan

yang berlaku.

Keselamatan Nuklir



Berbagai 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 mapun jika terjadi kecelakaan. Tindakan proteksi dilakukan untuk

menjamin agar PLTN dapat dihentikan dengan aman setiap waktu jika diinginkan dan

tetap dapat dipertahankan 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.

Keselamatan Terpasang

Keselamatan 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.

Penghalang Ganda PLTN mempunyai sistem pengamanan yang ketat dam berlapis-

lapis, sehingga kemungkinan terjadi kecelakaan maupun akibat yang ditimbulkan

sangat kecil, Sebagai contoh, zat radioaktif yang dihasilkan selama reaksi pembelahan

inti uranium sebagian besar (>99%) akan tetap tersimpan di dalam matriks bahan

bakar, yang berfungsi sebagai penghalang pertama, selama beroperasi aupun jika

terjadi kecelakaan, kelongsong bahan bakar akan berperan sebagai penghalang kedua

untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif tersebut keluar kelongsong. Dalam hal zat

radioaktif masih dapat keluar dari dalam kelongsong, masih ada penghalang ketiga

yaitu system pendingin. Lepas dari sistem 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 meter. Bila zat radioaktif itu masih ada yang lolos

dari perisai beton, masih ada penghalang keenam, yaitu system pengungkung yang

terdiri dari pelat baja setebal ± 7 cm dan beton setebal 1,5 - 2 meter 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.

Pertahanan Berlapis



Disain keselamatan suatu PLTN menganut falsafah 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 pengamanan/keselamatan yang digunakan untuk mencegah dan

mengatasi akibatakibat dari kecelakaan yang mungkin dapat terjadi selama umur

PLTN; dan lapis keselamatan ketiga, PLTN dilengkapi dengan sistem pengamanan

tambahan, yang dapat diandalkan untuk dapat mengatasi kecelakaan hipotesis, atau

kecelakaan terparah yang diperkirakan dapat terjadi pada suatu PLTN. Namun

demikian kecelakaan tersebut kemungkinan terjadinya sedemikian kecil sehingga tidak

akan pernah terjadi selama umur operasi PLTN.

Limbah Radioaktif

Selama operasi PLTN, pencemaran yang disebabkan oleh zat radioaktif terhadap

lingkungan dapat dikatakan tidak ada. Air laut atau sungai yang dipergunakan untuk

membawa panas dari kondensor sama sekali tidak mengandung zat radioaktif, karena

tidak bercampur dengan air pendingin yang bersirkulasi di dalam reaktor. Gas

radioaktif yang dapat keluar dari sistem reaktor tetap terkungkung di dalam sistem

pengungkung PLTN dan sudah melalui sistem ventilasi dengan filter yang berlapis-

lapis. Gas yang dilepas melalui cerobong aktivitasnya sangat kecil (sekitar 2

milicurie/tahun), sehingga tidak menimbulkan dampak terhadap 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. Penanganan limbah radioaktif

aktivitas rendah, sedang, dan 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 3/4

• Menyimpan limbah yang telah diolah, ditempat 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 dalam drum/beton dengan semen. Sedang



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 limbah lestari dipilih di tempat/lokasi khusus, dengan

kondisi geologi yang stabil dan secara ekonomi tidak bermanfaat.



plt alternatif

Documents