Makalah Bbn Fix

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.