Bagaimana Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir?

Pembangkit listrik tenaga Nuklir(PLTN)

Pembangkit listrik tenaga nuklir di Slovakia (*google image)

Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan reaksi nuklir untuk menghasilkan listrik. Sebenarnya proses kerja PLTN tidaklah jauh berbeda dengan pembangkit listrik tenaga uap. Perbedaannya adalah sumber panas yang digunakan. PLTN memanfaatkan panas dari reaksi nuklir, sedang PLTU memanfaatkan panas dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara atau minyak bumi. Semua PLTN komersial yang ada saat ini menggunakan reaksi nuklir fisi. Pada umumnya reaktor jenis ini menggunakan bahan bakar nuklir Uranium. Hingga saat ini belum ada PLTN komersial yang menggunakan reaksi fusi.

Proses-proses Yang Terjadi Pada PLTN

Perlu dipahami bahwa listrik yang dihasilkan oleh PLTN tidak diperoleh secara langsung melalui reaksi tersebut. Akan tetapi, yang dimanfaatkan adalah panas yang dihasilkan dari reaksi nuklir. Proses tersebut dikendalikan di dalam sebuah reaktor nuklir atau reaktor inti. Jadi Reaktor nuklir merupakan jantung dari stasiun pembangkit listrik tenaga nuklir. Di sinilah panas dihasilkan melalui reaksi fisi. Karena faktor keamanan, bangunan-bangunan penting pada PLTN dilindungi struktur yang sangat tebal. Struktur tersebut tidak hanya digunakan menjaga dari masalah yang mungkin timbul di dalam reaktor akan tetapi juga untuk menahan serangan dari luar.

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya bahwa umumnya PLTN menggunakan bahan bakar uranium. Uranium yang banyak digunakan adalah isotop uranium-235. Uranium dibentuk pelet berlapis keramik sehingga radiasi dapat terkontrol. Pelet-pelet uranium dikemas ke batang zirkonium sehingga proses fisi yang terjadi dapat dibatasi.

Di dalam reaktor inti, isotop-isotop uranium-235 mengalami reaksi fisi yang kemudian menghasilkan proses yang biasa disebut reaksi berantai. Uranium adalah elemen yang tidak stabil, dengan melakukan fisi uranium menjadi elemen yang berbeda dan lebih stabil. Proses tersebut menghasilkan panas dan radiasi dalam jumlah yang besar. Produk fisi tetap berada dalam keramik dan mengalami peluruhan radioaktif.

Proses fisi di dalam reaktor inti dikontrol dengan menggunakan batang-batang kendali. Batang atau control rod terdiri dari unsur-unsur kimia seperti boron, perak, indium dan cadmium yang mampu menyerap banyak neutron tanpa mengalami reaksi fisi. Batang-batang kendali dapat digerakan naik-turun. Untuk menurunkan laju reaksi fisi maka batang kendali diturunkan, jika ingin menaikkan kembali laju reaksi fisi maka batang kendali dinaikkan lagi. Batang kendali mengontrol reaksi fisi dengan cara menyerap neutron mengambang bebas yang dilepaskan selama proses fisi. Dengan demikian proses fisi di dalam reaktor inti tetap berada dalam laju yang aman.

Skema pembangkit listrik tenaga nuklir(PLTN)

Skema PLTN dengan tipe boiling water reactor (duke-energy.com)

Panas dan radiasi yang dihasilkan oleh fisi akan memanaskan air atau pendingin reaktor. Terdapat dua set pipa dalam reaktor, yang satu berfungsi memasok air dingin dan yang satunya membawa air panas dan uap ke turbin. Uap dari air inilah yang digunakan untuk menggerakkan turbin. Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator sehingga dihasilkan arus listrik.

Kelebihan dan Kekurangan PLTN

Meskipun penggunaan energi nuklir masih menuai kontroversi, pembangkit listrik tenaga nuklir juga memiliki beberapa kelebihan.

Beberapa kelebihan dari PLTN adalah sebagai berikut

a. Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca.

b. Tidak bergantung pada cuaca.

c. Membutuhkan sedikit bahan bakar.

d.Tidak menghasilkan gas-gas berbahaya sepert karbon monoksida, sulfur dioksida, aerosol, mercury, nitrogen oksida.

Sedang kekurangan dari PLTN adalah sebagai berikut:

a. Perlakuan terhadap bahan baku yang tidak mudah. Karena menggunakan uranium tentu saja tidak boleh sembarangan dalam memperlakukannya.

b. Menghasilkan limbah yang masih bersifat radioaktif. Limbah yang masih bersifat radioaktif tersebut sulit untuk ditangani.

c. Mempunyai resiko kecelakaan nuklir yang dapat berdampak sangat berbahaya. Jika sampai terjadi kebocoran radiasi dari PLTN maka akan berdampak sangat buruk ke lingkungan. Salah satu contoh kecelakaan yang pernah terjadi adalah peristiwa Chernobyl.