Top Banner
Pemanfaatan Energi Nuklir dan Isu Kekinian Bila kita melihat berbagai aktivitas kehidupan, kita tidak akan pernah terlepas dari ketergantungan makhluk hidup terhadap energi. Kebutuhan akan energi menjadi semakin penting abad ini, seiring dengan menipisnya sumber daya alam yang tersedia dan dampak dari aktivitas pemanfaatan energi tersebut bagi kehidupan. Untuk melakukan aktivitas hidup manusia dilevel yang sederhana, kita memerlukan energi untuk hidup atau menggerakan semua organ tubuh kita sampai pada sel-sel yang ada dalam tubuh kita. Energi tersebut bisa didapat umumnya dari makanan, sinar matahari, alat- alat elektronik yang membantu tubuh untuk mendapatkan energi dan lain-lain. Di sisi lain aktivitas hidup manusia diluar tubuh manusia yang dapat menunjang hidup manusia diantaranya bisnis, kantor, industri, transportasi dan lainnya memerlukan energi baik itu dalam bentuk bahan bakar maupun listrik. Meningkatnya kebutuhan akan energi seiring dengan pertambahan penduduk mengakibatkan berkurangnya sumber energi dan terganggunya ekosistem di bumi akibat proses aktivitas manusia dalam pemanfaatan sumber-sumber energi tersebut salah satunya efek rumah kaca. Secara umum energi diklasifikasikan menjadi tiga bagian besar yaitu pertama, energi berbahan bakar tak terbaharukan (non-renewable) khususnya bahan bakar fosil, bahan bakar terbaharukan (renewable) dan bahan bakar nuklir. Dalam artikel ini, penulis hanya akan menggambarkan pemanfaatan bahan bakar nuklir secara umum. Penggunaan bahan bakar nuklir telah dilakukan dalam kurun waktu yang relatif lama semenjak ditemukannya atom untuk keperluan riset. Pemanfaatan nuklir dapat dikategorikan untuk makanan, obat- obatan, kesehatan dan kedokteran, industri, transportasi, desalinasi air, listrik dan senjata. Pemanfaatan radio isotop telah dilakukan untuk keperluan makanan yang berhubungan dengan rekayasa pertanian dan peternakan. Pemanfaatan bahan nuklir untuk obat-obatan, kesehatan, kedokteran dan industri juga diperoleh dari radio isotop. Untuk transportasi dapat dibagi menjadi dua tipe, yaitu pemanfaatan langsung reaktor nuklir untuk transportasi dan pemanfaatan secara tak langsung dengan produksi PLTN Ohi, Jepang
43

Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Jun 29, 2015

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Pemanfaatan Energi Nuklir dan Isu Kekinian

Bila kita melihat berbagai aktivitas kehidupan, kita tidak akan pernah terlepas dari ketergantungan makhluk hidup terhadap energi. Kebutuhan akan energi menjadi semakin penting abad ini, seiring dengan menipisnya sumber daya alam yang tersedia dan dampak dari aktivitas pemanfaatan energi tersebut bagi kehidupan. Untuk melakukan aktivitas hidup manusia dilevel yang sederhana, kita memerlukan energi untuk hidup atau menggerakan semua organ tubuh kita sampai pada sel-sel yang ada dalam tubuh kita. Energi tersebut bisa didapat umumnya dari makanan, sinar matahari, alat-alat elektronik yang membantu tubuh untuk mendapatkan energi dan lain-lain. Di sisi lain aktivitas hidup manusia diluar tubuh manusia yang dapat menunjang hidup manusia diantaranya bisnis, kantor, industri, transportasi dan lainnya memerlukan energi baik itu dalam bentuk bahan bakar maupun listrik.

Meningkatnya kebutuhan akan energi seiring dengan pertambahan penduduk mengakibatkan berkurangnya sumber energi dan terganggunya ekosistem di bumi akibat proses aktivitas manusia dalam pemanfaatan sumber-sumber energi tersebut salah satunya efek rumah kaca. Secara umum energi diklasifikasikan menjadi tiga bagian besar yaitu pertama,

energi berbahan bakar tak terbaharukan (non-renewable) khususnya bahan bakar fosil, bahan bakar terbaharukan (renewable) dan bahan bakar nuklir. Dalam artikel ini, penulis hanya akan menggambarkan pemanfaatan bahan bakar nuklir secara umum. Penggunaan bahan bakar nuklir telah dilakukan dalam kurun waktu yang relatif lama semenjak ditemukannya atom untuk keperluan riset.

Pemanfaatan nuklir dapat dikategorikan untuk makanan, obat-obatan, kesehatan dan kedokteran, industri, transportasi, desalinasi air, listrik dan senjata. Pemanfaatan radio isotop telah dilakukan untuk keperluan makanan yang berhubungan dengan rekayasa pertanian dan peternakan. Pemanfaatan bahan nuklir untuk obat-obatan, kesehatan, kedokteran dan industri juga diperoleh dari radio isotop. Untuk transportasi dapat dibagi menjadi dua tipe, yaitu pemanfaatan langsung reaktor nuklir untuk transportasi dan pemanfaatan secara tak langsung dengan produksi hidrogen dari kelebihan panas reaktor nuklir, yang nantinya hidrogen tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Pemanfaatan reaktor nuklir berskala kecil untuk kendaraan telah dilakukan untuk keperluan eksplorasi di daerah terisolir seperti di kutub oleh pemerintah rusia sekitar tahun 1950 an, hanya saja untuk skala kendaraan komersial masih belum bisa dilakukan. Dalam skala kapal selam telah banyak dilakukan dengan memanfaatkan reaktor kecil untuk menggerakan mesin kapal selam tersebut. Pemikiran lain adalah untuk transportasi luar angkasa. Pemanfaatan energi nuklir untuk keperluan transportasi diatas khususnya kendaraan eksplorasi, kapal selam dan pesawat luar angkasa, dikarenakan pemanfaatan bahan nuklir yang dapat dilakukan untuk jangka yang relatif panjang tanpa adanya refueling(penambahan bahan bakar baru selama reaktor beroperasi).

Desalinasi air juga menjadi penting, khususnya berkurangnya sumber air bersih bagi keperluan sehari-hari, hal ini juga memanfaatkan kelebihan panas dari sebuah reaktor nuklir. Dalam skala industri yang lebih luas lagi, pemanfaatan bahan bakar nuklir untuk keperluan pembangkit listrik. Dari skala dunia, nuklir berkontribusi sekitar 17% untuk keperluan energi listrik dunia, dimana jepang menggunakan energi nuklir sekitar 36%, perancis lebih dari 70% dan Amerika serikat

PLTN Ohi, Jepang

Page 2: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

sekitar 20%. Pemanfaatan nuklir untuk senjata merupakan hal yang terus hangat diperdebatkan terutama selepas perang dunia ke 2 dan perang dingin, serta pada saat ini berkaitan dengan krisis nuklir Iran. Secara mendasar selain untuk tujuan perang, kesemua pemanfaatan bahan bakar nuklir berasal dari satu kebutuhan akan energi dan manfaatnya untuk manusia. Ada 2 pilihan secara filosofi berkaitan dengan bahan bakar nuklir ini, mau dimanfaatkan atau dibiarkan begitu saja. Kalau dibiarkan begitu saja maka tingkat radiasi masih ada secara alami dari bahan bakar nuklir tersebut dan karena proses peluruhan, lama kelamaan dalam kurun waktu tertentu bahan tersebut akan menjadi sampah radio-aktif juga. Sedangkan pilihan untuk memanfaatkan bahan nuklir, masih tersimpan dua pertanyaan lagi yaitu memanfaatkan untuk keperluan sipil dan keperluan damai atau untuk pemanfaatan militer dan peperangan. Sudah barang tentu pilihannya dimanfaatkan untuk keperluan damai dan kemaslahatan manusia. Pemanfaatan untuk keperluan damai inilah yang bisa kita sebut sebagai Pembangkit tenaga nuklir (PTN) atau nuclear power plant (NPP). Dari PTN inilah bisa digunakan untuk semua keperluan yang telah disebutkan diatas dari makanan sampai pada listrik. Perkembangan teknologi nuklir sebagai energi alternatif yang dimanfaatkan menjadi energi listrik yang bisa menjadi kontributor kompetitif dengan sumber energi listrik lainnya seperti batu bara, minyak, gas, air dan lainnya.

Pengembangan energi nuklir untuk tujuan sipil seperti reaktor nuklir untuk pembangkit daya dimulai secara intensif setelah konferensi Genewa “On the peaceful uses of atomic energy” yang di sponsori oleh UN (PBB) tahun 1955. NPT mengisyaratkan adanya kemauan yang begitu keras akan penggunaan teknologi nuklir untuk tujuan damai atau sipil, dimana setiap bahan bakar nuklir di proteksi dan di awasi terutama proses pengayaan dan daur ulang limbah bahan bakar. Pada mulanya perjanjian ini adalah hanya pada ke 5 negara besar pemilik senjata nuklir agar tidak melakukan transfer teknologi senjata nuklir ke negara lain. Saat ini program itu juga bertujuan untuk pengurangan produksi dan penghancuran senjata nuklir. Pilihan energi nuklir sebagai salah satu opsi energi yang bersih disadari oleh salah seorang pendiri organisasi lingkungan dunia greenpeace Dr. Patrick Moore, PhD, dia sampaikan pandangannya tersebut dalam Congressional Subcommittee on Nuclear Energy EApril 28, 2005 : � Nuclear energy is the only non-greenhouse gas emitting power source that can effectively replace fossil fuels and satisfy global demand . Pandangan Moore tersebut mensiratkan adanya sebuah kesadaran ahli lingkungan akan kebutuhan energi yang bersih dan berkesinambungan dengan memilih opsi energi nuklir. Awal dari renaissance teknologi nuklir bagi masa sekarang dan yang akan datang ditandai dengan kemajuan non proliferation treaty (NPT) dan penghargaan nobel sebagai penghargaan internasional bagi kemajuan International Atomic Energy Agency (IAEA) dan pemimpinnya al-baradei tahun 2005 lalu, serta dengan agresifnya program Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) negara-negara di asia seperti Cina dan India.

Berkaitan dengan senjata nuklir, hal yang essensial yang membedakan reaktor nuklir dengan senjata nuklir adalah kadar pengayaan uraniumnya yang sampai 90% pengayaan dibanding reactor grade dibawah 20 % pengayaan sesuatu aturan IAEA. Ditambah lagi secara desain memerlukan susunan tersendiri yang berbeda dengan desain reaktor untuk daya. Krisis nuklir Iran yang terjadi saat ini adalah berdasar pada asumsi yang berbeda antara keperluan pengembangan energi nuklir dari negara Iran dan dari negara-negara Amerika dan Eropa. Iran bersikukuh bahwa program nuklirnya hanya untuk keperluan sipil yaitu untuk pembangkit listrik bukan untuk pembuatan senjata. Disisi lain Amerika dan negara-negara Eropa mencurigai program nuklir Iran akan dijadikan pengembangan senjata nuklir. Negara-negara tersebut tetap

Page 3: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

mencurigai apabila untuk reactor grade saja Iran bisa membuat pengayaan uranium, maka akan mampu untuk keperluan senjata dengan teknologi pengayaan uranium yang telah dikuasasi.

Pilihan akan pemanfaatan nuklir berdasar pada sebuah kebutuhan mendesak akan energi dan kebutuhan hidup manusia dari kebutuhan makanan sampai pada kelistrikan tanpa menjadikan bahan nuklir itu menjadi persenjataan yang dapat mematikan umat manusia. Berbagai manfaat yang diambil oleh ketersediaan bahan bakar dialam khususnya nuklir memberi manfaat yang begitu luas bagi kehidupan manusia yang sudah barang tentu ada efek lain yang sedang terus di minimalisir yaitu efek dari sampah nuklir.

Reaktor Nuklir Aplikasi y Daya nuklir: o Panas untuk pembangkit listrik o Panas untuk perumahan dan pemanas industri o Desalinasi y Propulsi nuklir: o Propulsi nuklir kelautan o Usulan roket panas nuklir y Transmutasi unsur: o Produksi plutonium, yang biasa digunakan dalam senjata nuklir o Produksi beragam isotop radioaktif, seperti americium yang digunakan dalam detektor asap, dan cobalt-60, molybdenum-99 dan lainnya yang digunakn untuk pencitraan dan perawatan medis y Aplikasi penelitian : o Penyediaan sumber neutron dan radiasi positron (misalnyaAnalisisAktivasi Neutron dan Penanggalan potassium-argon) o Pengembangan teknologi nuklir Sejarah nuklir yang pertama muncul dikendalikan oleh alam. Lima belas reaktor fissi nuklir alami

Page 4: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

telah ditemukan di tambang Oklo, Gabon, WestAfrica. Pertama ditemukan pada tahun 1972 oleh ahli fisika Perancis Francis Perrin. Reaktor alami ini dikenal dengan sebutan Reaktor Fossil Oklo. Reaktor-reaktor ini diperkirakan aktif selama 150 juta tahun, dengan daya keluaran rerata 100 kW. Bintang-bintang juga mengandalkan fusi nuklir guna membangkitkan panas, cahaya dan radiasi lainnya. Konsep reaktor nuklir alami diajukan pertama kali oleh Paul Kuroda pada tahun 1956 saat di UniversitasArkansas[1 ]. Enrico Fermi dan Leó Szilárd, pertama kali membangun reaktor nuklir Chicago Pile-1 saat mereka di Universitas Chicago pada 2Desember, 1942. Reaktor nuklir generasi pertama digunakan untuk menghasilkan plutonium sebagai bahan senjata nuklir. Selain itu, reaktor nuklir juga digunakan oleh angkatan lautAmerika (lihat ReaktorAngkatan LautAmerika Serikat) untuk menggerakkan kapal selam dan kapal pengangkut pesawat udara. Pada pertengahan 1950-an, baik Uni Sovyet maupun negara- negara barat meningkatkan penelitian nuklirnya termasuk penggunaan atom di luar militer. Tetapi, sebagaimana program militer, penelitian atom di bidang non-militer juga dilakukan dengan rahasia. Pada 20Desember 1951, listrik dari generator yang digerakkan oleh tenaga nuklir pertama kali dihasilkan oleh Experimental Breeder Reactor-I (EBR-1) yang berlokasi diArco,Idaho. Pada 26 Juni 1954, pukul 5:30 pagi, PLTN pertama dunia utnuk pertama kalinya mulai

beroperasi i bninsk, Kal a Oblast, USSR PLTNini menghasilkan 5 megawatt, cukup untuk melayani daya 2,000 rumah.[2 ] [3 ]. PLTN skala komersial pertama dunia adalahCalder Hall, yang mulai beroperasi pada 17 Oktober 1956[4 ].Reaktor generasi pertamalainnya adalah Shippingport R eactor yang berada di Pennsyl ania (1957). Sebelum kecelakaan ThreeM ile Island pada 1979, sebenarnya permintaan akan PLTN baru dimerika Serikat sudah menurun karena alasan ekonomi. ari t ahun 1978 sampai dengan 2004,tidak ada permintaan PLTN baru dimerikat Serikat[5 ], meskipun hal itu mungkin akan berubah padatahun 2010 (lihat M asa depanindustri nuklir). Tidak seperti halnya kecelakaan ThreeM ile Island, kecelakaanChernobyl padatahun 1986 tidak berpengaruh pada peningkatan standar reaktor nuklir negara barat. Hal inidikare nakan memang reaktorChernobyl dikenal mempunyai desain yangtidak aman , menggunakan reaktorjenisR BMK,tanpa kubah pengaman (containment building) dan dioperasikan dengan tidak aman, dan pihak baratme m etik pelajaran darihal ini[6 ]. Padatahun 1992topanndrew menghamtam Turkey Point Nuclear Generating Station. Lebih dari US$90juta kerugian yang diderita, sebagian besar menimpatangki penampungan air dan cerobong asap pembangkit listrik berbahan bakar fossil (minyak/batubara) yang ada dilokasi,tapi containment buildingtidak mengalami kerusakan[7 ] [8 ]. reaktor cepat. Korea Selatan dan UShanya mengembangkanteknolgi reaktorthermasSouth, frika Selatan danChina mengembangkan versi baru PebbleBedModularReactor (PBMR). Finlandia dan Perancis aktif mengembangkan energi nuklir; Finladia mempunyaiEuropean PressuriedReactor yang sedang dibangun oleh reva. Jepang membangun unit yang beroperasi padatahun 2005. Pada 22 September 2005telah diumumkan dualokasi baru di USyangtelah dipilih sebagai lokasiPLT N. Komponen dasar reaktor nuklir

Page 5: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Komponen dasar dari reaktor nuklir adalah sebagai berikut: 1.Bahan bakar nuklir, berbentuk batanglogam berisi bahan radioaktif yang berbentuk pelat 2.Moderator, berfungsi menyerap energi neutron 3.Reflektor, berfungsi memantulkan kembali neutron 4. Pendingin, berupa bahan gas ataulogam cair untuk me ngurangi energi panas dalam reaktor 5.Batang kendali, berfungsi menyerap neutron untuk mengatur reaksi fisi 6. Perisai, merupakan pelindung dari proses reaksi fisi yang berbahaya

Masalah energi merupakan salah satu isu penting yang sedang hangat dibicarakan. Semakin berkurangnya sumber energi, penemuan sumber energi baru, pengembangan energi-energi alternatif, dan dampak penggunaan energi minyak bumi terhadap lingkungan hidup menjadi tema-tema yang menarik dan banyak didiskusikan. Pemanasan global yang diyakini sedang terjadi dan akan memasuki tahap yang mengkhawatirkan disebut-sebut juga merupakan dampak penggunaan energi minyak bumi yang merupakan sumber energi utama saat ini.

Dampak lingkungan dan semakin berkurangnya sumber energi minyak bumi memaksa kita untuk mencari dan mengembangkan sumber energi baru. Salah satu alternatif sumber energi baru yang potensial datang dari energi nuklir. Meski dampak dan bahaya yang ditimbulkan amat besar, tidak dapat dipungkiri bahwa energi nuklir adalah salah satu alternatif sumber energi yang layak diperhitungkan.

Isu energi nuklir yang berkembang saat ini memang berkisar tentang penggunaan energi nuklir dalam bentuk bom nuklir dan bayangan buruk tentang musibah hancurnya reaktor nuklir di Chernobyl. Isu-isu ini telah membentuk bayangan buruk dan menakutkan tentang nuklir dan pengembangannya. Padahal, pemanfaatan yang bijaksana, bertanggung jawab, dan terkendali atas energi nuklir dapat meningkatkan taraf hidup sekaligus memberikan solusi atas masalah kelangkaan energi.

Pengembangan dan Penggunaan Energi Nuklir

Teknologi Reaktor Nuklir

Reaktor nuklir adalah tempat/perangkat dimana reaksi nuklir berantai dibuat, diatur dan dijaga kesinambungannya pada laju yang tetap (berlawanan dengan bom nuklir, dimana reaksi berantai terjadi pada orde pecahan detik, reaksi ini tidak terkontrol).

Page 6: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Reaktor nuklir digunakan untuk banyak tujuan. Saat ini, reaktor nuklir paling banyak digunakan untuk membangkitkan listrik. Reaktor penelitian digunakan untuk pembuatan radioisotop (isotop radioaktif) dan untuk penelitian. Awalnya, reaktor nuklir pertama digunakan untuk memproduksi plutonium sebagai bahan senjata nuklir.

Saat ini, semua reaktor nuklir komersial berbasis pada reaksi fissi nuklir, dan sering dipertimbangkan masalah risiko keselamatannya. Sebaliknya, beberapa kalangan menyatakan PLTN merupakan cara yang aman dan bebas polusi untuk membangkitkan listrik. Daya fusi merupakan teknologi ekperimental yang berbasi pada reaksi fusi nuklir. Ada beberapa piranti lain untuk mengendalikan reaksi nuklir, termasuk di dalamnya pembangkit thermoelektrik radioisotop dan baterai atom, yang membangkitkan panas dan daya dengan cara memanfaatkan peluruhan radioaktif pasif, seperti halnya Farnsworth-Hirsch fusor, dimana reaksi fusi nuklir terkendali digunakan untuk menghasilkan radiasi neutron.

Breeder Reactor

Breeder Reaktor dikembangkan untuk menggunakan uranium-238. Berikut adalah cara kerjanya. Sebuah reaktor dibangun dengan inti fisi plutonium, Pu-239. Inti Plutonium-239 dikelilingi oleh lapisan uranium-238. Sebagai-239 mengalami fisi plutonium spontan, ia melepaskan neutron. Neutron ini mengkonversi uranium-238 untuk plutonium-239. Dengan kata lain, reaktor ini membuat bahan bakar (Pu-239) seperti beroperasi. Setelah semua uranium-238 telah diubah menjadi plutonium-239, reaktor yang mengisi bahan bakar.Namun, ada beberapa masalah utama dengan reaktor peternak.

Sebagai permulaan, Plutonium-239 adalah unsur yang sangat beracun. Jika seseorang menghirup sedikit, ia akan terancam terkena kanker paru-paru. Juga, waktu paruh Plutonium-239 sangat panjang, sekitar 24.000 tahun. Hal ini dapat menimbulkan masalah pembuangan yang hampir mustahil jika sejumlah besar bahan ini dihasilkan.

Juga, karena sifat dari teras reaktor, air tidak dapat digunakan sebagai sebuah pendingin. Oleh karena itu, harus menggunakan natrium cair sebagai pendingin.

Dua Tipe Breeder Reactor Tradisional

- Fast Breeder Reactor- Thermal Breeder Reactor

Propulsi Nuklir

Page 7: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Propulsi dari kapal atau kapal selam bertenaga nuklir menggunakan reaktor nuklir untuk menghasilkan panas. Panas berasal dari reaksi fisi dari bahan bakar nuklir yang berada dalam reaktor. Karena proses reaksi fisi juga menghasilkan radiasi, lapisan timah juga dipasang diseputar reaktor agar kru kapal terlindung.

Propulsi nuklir menggunakan sebuah desain reaktor air bertekanan tinggi yang mempunyai dua sistem dasar-sistem primer dan sekunder. Sistem primer mensirkulasi air biasa dan yang berada pada reaktor, lubang pipa, pompa dan generator uap. Panas yang dihasilkan reaktor ditransfer ke air di bawah tekanan tinggi sehingga tidak mendidih. Air panas ini dipompa ke generator uap dan kembali ke reaktor untuk pemanasan kembali.

Dalam generator uap, panas dari air pada sistem primer ditransfer ke sistem sekunder untuk menghasilkan uap. Sistem sekunder terisolasi dari sistem primer sehingga air di dalam dua sistem ini tidak akan tercampur.

Pada sistem sekunder, uap mengalir dari generator uap untuk memutar generator turbin, yang men-supply kapal dengan listrik, dan turbin propulsi utama yang akan memutar propeller (baling-baling kapal).Setelah melewati turbin, uap terkondensasi menjadi air yang masuk kembali ke generator uap. Demikian, kedua sistem, primer dan sekunder, adalah sebuah sistem tertutup di mana air terresirkulasi dan terbarui.

Karena tidak ada tahap dalam sistem mesin nuklir yang membutuhkan udara/oksigen, maka kapal dapat beroperasi tanpa harus tergantung dengan atmosfer bumi selama waktu yang sangat lama.

Reaktor kapal mengalami perubahan tenaga berulang-ulang untuk maneuver kapal, tidak seperti reaktor sipil yang bekerja dalam kondisi stabil. Internal (bagian dalam) reaktor kapal tetap tidak dapat diakses untuk inspeksi atau penggantian komponen karena umur inti nuklir yang panjang, tidak seperti reaktor nuklir komersial yang dibuka untuk pengisian bahan bakar setiap 18 bulan.

Tidak seperti pembangkit listrik nuklir komersial, reaktor kapal harus cukup kuat dan ulet untuk menghadapi berdekade operasi keras di laut, yang mengharuskan perputaran dan perubahan tenaga yang cepat, terutama pada kondisi pertempuran. Kondisi ini bercampur dengan lingkungan yang keras di dalam reaktor, seperti efek jangka panjang irradiasi, korosi, temperature dan tekanan tinggi. Kebutuhan untuk komponen reaktor nuklir kapal jauh lebih ketat dari pada kebutuhan untuk keperluan sipil, sehingga harganya jauh lebih mahal. Program Reaktor Kapal menunjukkan pada dunia bahwa tenaga nuklir dapat ditangani dengan aman, tanpa efek berbahaya bagi masyarakat ataupun lingkungan.

Page 8: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Tenaga Nuklir sebagai Sumber EnergiI. Daftar IsiTenaga Nuklir sebagai Sumber Energi............................................................... 1I. Daftar Isi ....................................................................................................... 1II. Pendahuluan.................................................................................................. 2III. Sejarah Penggunaan Energi Nuklir ................................................................ 4IV. Bahan Bakar Nuklir....................................................................................... 8Perbandingan Energi yang Dihasilkan ......................................................... 10V. Reaktor Nuklir............................................................................................. 11VI. Limbah Nuklir............................................................................................. 15VII. Pengembangan Lebih Lanjut................................................................... 18Reaktor Fusi Nuklir ..................................................................................... 18Reaktor berukuran kecil............................................................................... 22Fusi dingin .................................................................................................. 22VIII. Senjata Nuklir......................................................................................... 23Bom-A ........................................................................................................ 24Bom-H ........................................................................................................ 25IX. Kesimpulan ................................................................................................. 26X. Daftar Pustaka ............................................................................................. 27Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 2Batu baraKelebihan: Tidak mahal bahan bakarnya, mudah untuk didapatKelemahan: Dibutuhkan kontrol untuk pokusi udara dari pembakaran batubara tersebut, Berkontribusi terjadinya hujan asam dan pemanasan globalNuklirKelebihan :Bahan bakarnya tidak mahal, Mudah untuk dipindahkan (dengansistem keamanan yang ketat), Energinya sangat tinggi, dan Tidak mempunyai efekrumah kaca dan hujan asamKelemahan: Butuh biaya yang besar untuk sistem penyimpanannyadisebabkan dari bahaya radiasi energi nuklir itu sendiri, Masalah kepemilikanenergi nuklir disebabkan karena bahayanya nuklir sebagai senjata pemusnahmassal dan Produk buangannya yang sangat radioaktifBensinKelebihan : Sangat mudah untuk didistribusikan, mudah untuk didapatkan,energinya tinggiKelemahan : Untuk sekarang, sumber bahan bakunya sudah tinggal sedikit.Berkontribusi terhadap pemanasan global, dan harganya semakin mahal seiringdengan ketersediaannya.Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 3MatahariKelebihan : Energi matahari bebas untuk didapatkanKelemahan : Tergantung pada cuaca, waktu, dan area; Untuk teknologisekarang masih dibutuhkan area yang luas untuk meletakkan panel surya dan energiyang dihasilkan dari panel surya tersebut masih sangat sedikit.

Page 9: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

AnginKelebihan : Angin mudah untuk didapatkan dan gratis, Biaya perawatan danmeregenerasi energinya semakin murah dari waktu ke waktu, Sumber energi inibaik digunakan di daerah pedesaan terutama pada daerah pertanian.Kelemahan : Membutuhkan banyaknya pembangkit untuk menghasilkanenergi yang besar, Terbatas unutk area yang berangin saja, membutuhkan sistempenyimpanan energi yang mahal; pada saat musim badai, angin dapat merusakinstalasi pembangkit listrik.BiomassaKelebihan : Masih dalam tahap pengembangan, membutuhkan instalasipembangkit yang tidak terlalu besar.Kelemahan : tidak efisien jika hanya sedikit instalasi pembangkit yangdibangun, berkontribusi terhadap pemanasan global.HidrogenKelebihan : Mudah dikombinasikan dengan oksigen untuk menghasilkan airdan energiKelemahan: Sangat mahal untuk biaya produksi, Membutuhkan energi yanglebih besar untuk membuat hidrogennya sendiri.Dari fakta di atas, dapat dilihat sumber energi dari nuklir sangat dibutuhkan,karena ada beberapa sumber daya energi seperti bensin dan batubaraketersediaannya di alam semakin sedikit. Sehingga dibutuhkan sumber energi yangbaru.15

Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 4

III. Sejarah Penggunaan Energi NuklirPercobaan pertama yang berhasil untuk energi nuklir dilakukan olehfisikawan jerman Otto Hahn, Lise Meiner dan Fritz Strassman pada tahun 1938.Pada perang dunia kedua, tepatnya oada tahun 1942 Enrico Fermimenemukan raksi berantai dari nuklir yang menghasilkan energi tinggi denganmenggunakan bahan plutonium. Plutonium inilah yang digunakan sebagai bahandasar bom atom yang dijatuhkan di Nagasaki, Jepang.Energi nuklir sebagai pembangkit listrik dengan menggunakan reaktor nuklirdigunakan pertama kali pada tanggal 20 desember 1951 di dekat kota Arco, Idaho.Energi yang dihasilkan sekitar 100 kW.Dari tahun ke tahun kapasitas energi dari reaktor nuklir mengalamiperkembangan pesat. Pada tahun 1960,1 gigawatt energi dihasilkan, sedangkanpada tahun 1970, 100 gigawatt dihasilkan dan pada tahun 1980 300 giga watt energinuklir dihasilkan. Setelah tahun 1980 kapasitas energi yang dihasilkan tidak terlalumeningkat pesat. Sampai tahun 2005 ini, baru 366 gigawatt energi dihasilkan.Gerakan untuk menentang adanya program tenaga nuklir, baru dimulai padaakhir abad 20. Hal ini didasarkan dari ketakutan akan adanya “nuclear accident”dan ketakutan akan adanya bahaya radiasi yang tidak kelihatan dari tenaga nuklir

Page 10: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

itu sendiri. Selain itu kekhawatiran akan adanya kebocoran dari sistempenyimpanannya. Apalagi setelah adanya kecelakaan nuklir di Three mile Islanddan chernobyl.19

Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 5Reaksi fisi nuklir adalah proses dimana nukleus dari atom membelahmenjadi dua nuklei atom yang lebih kecil.18 Produk sampingannya berupa neutron,photon (biasanya dalam bentuk sinar gamma), partikel beta dan partikel alpha.Reaksi fisi adalah reaksi eksoterm dan menghasilkan energi yang besar baik daripancaran sinar gamma maupun energi kinetik dari fragmennya.8

Reaksi fisi digunakan untuk memproduksi energi untuk pembangkit tenaganuklir dan juga sebagai penyebab ledakan pada senjata nuklir. Material yangdigunakan sebagai bahan baku dari energi nuklir dapat menghasilkan energi yangsangat besar akibat dari reaksi berantai dari pembelahan inti atomnya. Hal inidikarenakan neuton yang dilepas dari reaksi fisi ini dapat memicu terjadinya reaksifisi yang berkelanjutan. Semakin banyak neuron yang dilepaskan maka kan memicubanyaknya reaksi fisi yang terjadi.7

Energi yang sangat besar ini dapat dikontrol dengan menggunakan reaktornuklir. Pada senjata nuklir ledakan yang besar dihasilkan dari energi dari reaksi fisinuklir yang tidak terkontrol.9Jumlah energi yang terkandung pada bahan bakar nuklir adalah beberapajuta kali dari energi yang terkandung bahan bakar kimia (seperti bensin) denganberat yang sama. Ini mmbuat nuklir sebagai sumber energi yang menjanjikan, tetapiproduk buangan dari reaksi fisi nuklir ini sangat radioaktif dan produk buangantersebut dapat bertahan hingga ratusan tahun di alam. Selain itu, ketakutan akandigunakannya energi nuklir ini sebagai senjata pemusnah massal, membuat energinuklir sebagai sumber energi utama masih diperdebatkan.Reaktor pada reaksi fisi nuklir biasanya menggunakan tipe “Critical fissionreactors”. Pada reaktor ini, neutron yang dihasilkan dari reaksi fisi digunakan untukmenginduksi terjadinya reaksi fisi yang berulang-ulang, sehingga energi yangdilepaskan dapat terkontrol. Reaktor ini digunakan untuk tiga tujuan yaitu sebagaireactor power, research reactor, dan breeder reactor. Reaktor power digunakanuntuk memproduksi panas untuk tenaga nuklir. Research reactor digunakan unukmemproduksi neutron atau sumber radioaktif untuk kepentingan penelitian, medis,atau untuk tujuan lain. Sedangkan breeder reactor untuk memproduksi bahan bakar

Page 11: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

nuklir. Kebayakan reaktor memproduksi pu-239 (bahan bakar nuklir) dari senyawaU-238 (bukan bahan bakar nuklir).Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 6Reaksi fisi sebenarnya juga dapat terjadi secara alamiah pada materialradioaktif. Reaksi fisi ini dapat terjadi karena adanya radiasi dari sinar alpha danbeta yang berada di alam. Tapi reaksi ini berjalan sangat lambat, oleh karena itudigunakan reaktor nuklir yang dapat mempercepat reaksi fisi ini denganmenembakkan partikel neutron.Reaksi fusi terjadi dimana dua inti atom atau lebih saling bergabungmembentuk inti yang lebih berat.17 Proses ini juga dapat melepaskan energi danjuga bisa menyerap energi, bergantung pada berat inti yang terbentuk. Besi dannikel mempunyai energi ikat yang paling besar per-nukleonnya. Oleh karena itu,dua senyawa ini paling stabil. Penggabungan (reaksi fusi) dari dua inti atom yanglebih ringan dari besi atau nikel biasanya melepaskan energi. Sedangkan yang lebihberat dari besi dan nikel biasanya menyerap energi.Reaksi fusi nuklir dari unsur yang ringan dapat melepaskan energi. Contohnyata adalah bintang yang memancarkan sinar atau bom hidrogen. Sedangan reaksifusi untuk unsur yang berat, contoh nyatanya adalah ledakan supernova.Awalnya dibutuhkan energi yang besar untuk menggabungkan dua intiatom,meskipun atom itu adalah hidrogen. Tetapi hasil dari reaksi fusi ini selainmenghasilkan atom produk yang lebih berat, juga menghasilkan partikel neutron.Partikel ini kemudian melepaskan energi yang cukup besar untuk membuat keduainti atom itu untuk bergabung. Kemudian akan diproduksi lebih banyak neutronsehingga akan terjadi reaksi fusi yang berlangsung dengan sendirinya.Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 7Energi yang dihasilkan dari reaksi fusi ini sangat besar jika dibandingkandengan reaksi kimia. Ini dikarenakan energi ikatan yang membuat inti atom salingbergabung lebih besar dari energi ikat antara elektron dengan inti atom. Sebagaicontoh, energi ionisasi dari hidrogen adalah 13,6 ev. Bandingkan dengan energiyang dilepaskan dari reaksi fusi deuterium dan tritium yaitu sebesar 17MeV.5

Adanya kecenderungan sutu inti atom untuk mengalami fusi maupun fisiadalah karena setiap inti atom akan berusaha untuk berada dalam keadaan yangpaling stabil dengan energi yang rendah. Hal ini dapat dicapai dengan mengalamisuatu fisi atau fusi seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Kecenderungan dariatom-atom ini dapat dengan jelas dilihat pada grafik kestabilan inti di bawah ini.Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi

Page 12: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

IV. Bahan Bakar NuklirSebelum penemuan plutonium, hanya uranium yang dipertimbangkansebagai bahan baku pembuatan bom atom. Kebanyakan bahan baku nuklir berasaldari senyawa uranium-238.30 Alternatif bahan bakar yang lain adalah uranium-233yang berasal dari peluruhan senyawa thorium.29 Senyawa thorium lebih berlimpah 3kali lipat dari senyawa uranium.32 Bahan baku di atas digunakan pada reaktor fisinuklir.Untuk reaktor fusi nuklir, dapat digunakan senyawa deutorium, isotop darihidrogen, atau yang sekarang masih dalam eksperimen digunakan senyawa litium.10

Jika reaktor fusi nuklir ini telah sempurna, maka dengan menggunakan cadanganlitium yang ada di bumi ini, energi yang dihasilkan bisa digunakan untukkebutuhan konsumsi energi di bumi selama 3000 tahun (dengan asumsi kebutuhanakan energi tidak meningkat dari tahun ke tahun).4 Jika digunakan litium dari lautmaka energinya cukup untuk 60 juta tahun.4 Dengan bahan deuterium yang berasaldari alam, energi yang dihasilkan dapat bertahan hingga 150 milyar tahun.2

Uranium diambil dari alam dan dibuat menjadi bahan bakar nuklir (1),kemudian dikirim ke pembangkit tenaga nuklir. Setelah digunakan sebagaipembangkit, sisa bahan bakar tadi dikirim ke tempat daur ulang tenaga nuklir (2)atau ke tempat pembuangan akhir jika tidak mau didaur ulang (3). Pada saat daurulang, 97 % sisa bahan bakar nuklir dapat digunakan kembali di instalasipembangkit tenaga nuklir (4).

Prinsip daur ulang nuklir ini adalah memisahkan material yang masihberguna (seperti uranium dan plutonium) dari produk reaksi fisi atau sisa dari bahanbakar reaktor nuklir. Biasanya tujuannya adalah untuk mendaur ulang uraniumTenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 9menjadi bahan bakar oksida baru (MOX), tetapi ada juga yang bertujuan untukmendapatkan plutonium yang dapat digunakan sebagai senjata.11

Ada beberapa cara untuk melakukan proses daur ulang nuklir ini, yaitu:PUREXPUREX adalah akronim dari nama Plutonium and Uranium Recovery byExtraction. Proses Purex berdasarkan metode ekstraksi cair-cair yang digunakanuntuk mendaur ulang sisa bahan bakar nuklir, untuk menghasilkan uranium danplutonium dari produk reaksi fisi. Cara ini adalah yang paling banyak digunakandalam industri saat ini.

Page 13: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

UREXUREX (URanium Extraction) adalah proses yang hampir sama sepertidengan proses seperti PUREX yang telah dimodifikasi dengan mencegah plutoniumuntuk terekstraksi.Proses ini dapat dilakukan dengan menambahkan reduktan plutoniumsebelum tahap ekstraksi dilakukan. Reduktan yang ditambahkan adalah asamasetohidroksamik, yang menyebabkan senyawa plutonium dan neptunium tidakterekstraksi.TRUEXTRUEX (TRansUranic EXtraction) adalah proses daur ulang nuklir yangdidesain untuk menghilangkan metal transuranik dari limbah.DIAMEXDIAMEX (DIAMideEXtraction) adalah proses ekstraksi yang mempunyaikelebihan untuk menghindari senyawa limbah organik yang mengandung elemenkarbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen. Limbah tanpa senyawa organik tersebutkemudian dapat dibakar tanpa menyebabkan hujan asamUNEXUNEX (UNiversal Extraction) digunakan untuk menghilangkan semuasenyawa radioisotop yang tidak dibutuhkan (seperti Sr,Cs dan senyawa golonganaktinida) agar proses ekstraksi uranium dan plutonium berjalan sempurna. Senyawayang digunakan dalam reaksi ini adalah polietilen oksida dan anion kobalt karboranTenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 10untuk menghilangkan senyawa cesium dan stronsium. Untuk senyawa olonganaktinida digunakan senyawa aromatik yang polar seperti nitrobenzena.20

Perbandingan Energi yang Dihasilkan

V. Reaktor NuklirAda dua macam sumber tenaga nuklir yaitu“Nuclear fission reactor” yang

Page 14: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

memproduksi energi akibat reaksi berantai dari reaksi fisi nuklir dan Radioisotopethermoelectric generator” memproduksi energi melalui peluruhan radioaktif.Sebagian besar pembangkit tenaga nuklir biasanya menggunakan tipe reaktorfisi nuklir, disebabkan output energi dari reaktor fisi ini dapat dikontrol.17 Dari tipeini dapat dibagi lagi menjadi beberapa jenis reaktor yaitu:

1. Pressurized water reactors (PWR)Reaktor ini menggunakan air sebagai penghantar panas yang dihasilkan darireaksi fisi pada tekanan tinggi. Tekanan tinggi dibutuhkan agar air tidak menjadiuap pada saat menghantarkan panas. Model ini yang biasanya dipakai sebagai padakebanyakan reaktor.2. Boiling water reactors (BWR)Pendinginan reaktor ini dengan menggunakan air pada tekanan yang tidakterlalu tinggi. Pada reaktor ini, air masih diperbolehkan untuk mendidih dalamreaktor. Hal ini yang tidak diperbolehkan pada reaktor tipe PWR3. CANDUReaktor ini didesain oleh orang kanada. Sistem pendinginan reaktor inimenggunakan air berat dengan pemberian tekanan yang sesuai.4. RBMKsReaktor ini didesain oleh orang rusia untuk memproduksi plutonium sebagaipembangkit energi. Graphit digunakan sebagai moderator pada reaktor ini.Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 125. Gas Cooled Reactor (GCR)Menggunakan graphit sebagai moderator dan CO2 sebagai penghantar panaske dalam reaktor. Hanya saja, umur dari reaktor ini cukup singkat, sekitar 10-20tahun.6. Super Critical Water-cooled Reactor (SCWR)Reaktor ini kombinasi antara reaktor GCR dan PWR. Reaktor ini masihdalam tahap pengembangan.7. Liquid Metal Fast Breeder Reactor (LMFBR)Desain reaktor ini menggunakan pendingin logam cair dan sama sekali tidakmenggunakan moderator.Seiring perkembangan teknologi, mulai dibuat desain reaktor-reaktor baruyang lebih bersih, lebih aman dan resiko lebih kecil.18 Reaktor-reaktor itudiantaranya adalah :Pebble Bed Reactor

Page 15: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Reaktor tipe ini didesain sedemikian rupa hinga temperatur tinggi yangdikeluarkan oleh reaktor dapat mengurangi output energi, sehingga energi yangdikeluarkan tidak terlalu besar. Sistem pendinginannya dengan menggunakan gasinert yaitu helium, dimana senyawa ini tidak mudah meledak dan juga tidakmenyerap neutron (tidak radioaktif).Nuclear fusion ReactorReaktor ini menggunakan prinsip reaksi fusi nuklir. Reaktor ini mulaidibangun di beberapa tempat, hanya saja beberapa tempat. Tetapi belum ada yangberhasil menghasilkan energi yang lebih besar daripada ernegi yang dikonsumsioleh reaktor ini untuk menjalankan reaksi fusi nuklir.Jika dilihat dari energi neutron yang ditembakkan untuk memulai terjadinyareaksi fisi ini, tipe reaktor ini dapat dibagi menjadi dua yaitu Thermal (slow)reactors dan Fast ReactorsThermal (slow) reactors menggunakan neutron thermal yang lebih lemahenerginya. Tipe ini berdasarkan pada material moderator yang digunakan untukmemperlambat partikel neutron dalam reaktor nuklir, untuk kemudian diberikanTenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 13energi panas pada neutron tersebut sehingga reaksi fisi terjadi. Jenis reaktor iniseperti reaktor RBMK ,PWR, BWRs dan CANDU.Fast Reactors menggunakan neutron dengan kecepatan yang lebih tinggiuntuk memulai terjadinya reaksi fisi. Untuk reaktor ini digunakan bahan bakarberenergi tinggi seperti plutonium. Karena bila digunakan uranium maka neutronpada reaktor tipe ini akan lebih banyak diserap daripada digunakan untuk memulaireaksi fisi yang akhirnya akan mengubah uranium ini (U-238) menjadi plutonium(Pu-239). Contoh reaktor tipe ini adalah FBR (Fast Breeder Reactor).Sebenarnya ada juga reaktor fisi nuklir alamiah (reaktor yang terbentuksendiri oleh alam), yang hanya ditemukan di Oklo, (Gabon, Afrika) pada dua milyartahun yang lalu. Reaktor ini terbentuk ketika uranium yang kaya akan mineralterendapkan dan dibanjiri oleh air dalam tanah. Air ini berfungsi sebagai moderatorneutron yang akan memulai terjadinya reaksi fisi. Dalam keadaan ini akan terjadireaksi berantai karena neutron menembak material uranium tersebut.Air inikemudian mendidih akibat dari meningkatnya reaksi fisi fari uranium tersebut.Reaksi fisi ini berlangsung dari ratusan hingga ribuan tahun. Reaktor alamiah iniditemukan oleh ilmuwan yang tertarik dengan limbah bumi yang radioaktif.

Page 16: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Tenaga Di dalam suatu reaktor, uranium juga dapat memancarkan partikel alfa, beta,neutron, maupun sinar gamma secara spontan. Peluruhan ini akan mengakibatkanunsur uranium berubah menjadi unsur lain seperti yang digambarkan dalam tabel dibawah.

Page 17: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

VI. Limbah NuklirSama seperti metoda lain yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik,reaktor nuklir juga akan menghasilkan limbah yang harus ditangani dengan baikuntuk meminimalkan efeknya terhadap lingkungan dan kesehatan manusia. Padakenyataannya, pembangkit tenaga nuklir merupakan satu-satunya metoda dimanapengelolanya bertanggung jawab secara penuh terhadap limbah yang dihasilkan.Hal ini diperlukan karena walaupun jumlahnya jauh lebih kecil daripada limbahyang dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik konvensional, limbah radioaktifyang dihasilkan pembangkit tenaga nuklir memiliki resiko yang sangat besar jikatidak ditangani secara benar.Jika dilihat dari segi limbah yang dihasilkan, pembangkit tenaga nuklirhanya menghasilkan 27 ton limbah radioaktif setiap tahunnya. Hanya 3% atausekitar 700 kg limbah radioaktif yang harus dibuang ke lingkungan karena sisanyadapat didaur ulang kembali menjadi bahan bakar reaktor. Hal ini sangat berbedadengan pembangkit konvensional yang menggunakan bahan bakar batu bara,dimana pembangkit konvensional ini setidaknya menghasilkan 7 juta ton karbon

Page 18: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

dioksida dan 200 ribu ton sulfur dioksida setiap tahunnya. Perbandingan di atasmerupakan data yang diperoleh untuk pembangkit listrik dengan kapasitas 1000Mwe.Radiasi merupakan energi yang dapat merambat tanpa melalui medium(ruang hampa). Secara alami, di alam terdapat banyak sumber radiasi yang dapatmengionisasi. Manusia dan makhluk hidup lainnya telah beradaptasi terhadapadanya dosis radiasi dari alam tersebut.25 Walaupun demikian, dosis tambahan diatas dosis alami ini dapat berakibat buruk bagi kesehatan manusia.Radiasi dari materi radioaktif dapat mengionisasi sel-sel yang ada di dalamtubuh manusia.25 Hal ini berbahaya karena perubahan kecil dalam struktur molekulyang ada dalam tubuh dapat mengacaukan sistem kimia yang berlangsung sehinggaakan terjadi ketidaknormalan. Efek ini akan berakibat pada timbulnya kankermaupun mutasi dalam sel manusia. Permasalahn lain yang perlu mendapatperhatian adalah kenyataan bahwa sifat radioaktif dari limbah akan bertahan hinggaratusan tahun sebelum akhirnya dapat berada pada level normal.27 Oleh karena ituTenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 16diperlukan suatu metoda penyimpanan permanen bagi limbah radioaktif yangmampu mengisolasi limbah ini dalam waktu yang lama.Radiasi yang dihasilkan oleh suatu inti atom yang tidak stabil merupan suatucara agar inti atom tersebut dapat berada dalam daerah kestabilan inti. Semakinbesar jumlah proton atau nomor atom suatu unsur, maka jumlah neutron yangdibutuhkan semakin besar untuk mengatasi gaya tolak antara proton yangbermuatan positif. Sifat radioaktif dari unsur-unsur yang ada dapat digambarkandalam suatu grafik perbandingan jumlah neutron dan proton di bawah.

Page 19: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 17Limbah radioaktif berisi atom-atom tidak stabil yang secara spontanmengalami peluruhan dalam bentuk partikel alpha, beta, neutron, maupun berupasinar gamma.26 Ketiga hasil peluruhan dari senyawa radioaktif ini mempunyai dayapenetrasi yang berbeda satu sama lain. Hal ini dapat dilihat seperti pada ilustrasi dibawah ini.

Page 20: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Metoda pengisolasian limbah radioaktif ini melibatkan prosespemerangkapan limbah atau proses solidifikasi, pengemasan dalam kontainer yangtahan korosi, dan terakhir adalah penempatan kontainer-kontainer ini jauh di dalamtanah untuk menghilangkan dampak peluruhan yang terjadi terhadap lingkungan.28

Pemilihan tempat penguburan harus dilakukan dengan hati-hati karena tempat yangdigunakan harus stabil secara geologis untuk waktu yang lama.Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 18

VII. Pengembangan Lebih LanjutReaktor Fusi NuklirBerbeda dengan reaksi fisi nuklir, pada reaksi fusi nuklir dua atom ringanbergabung untuk membentuk satu inti atom dengan massa atom yang lebih besar.12

Hasil akhir reaksi fusi nuklir akan memiliki massa total yang lebih kecildibandingkan dengan massa total atom-atom pada awal reaksi. Selisih massa inilahyang diubah menjadi energi. Jumlah energi yang dihasilkan dari reaksi ini akansesuai dengan persamaan yang dikemukakan oleh Albert Einstein yangmenunjukkan adanya hubungan antara massa dengan energi.

Page 21: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Reaksi fusi nuklir pertama kali diamati lewat penembakan atom deutoriumdengan partikel deutron yang berkecepatan tinggi. Partikel deutron ini dipercepat didalam suatu cyclotron hingga energinya menjadi cukup besar untuk memiciterjadinya fusi nuklir. Reaksi fusi nuklir hanya akan berlangsung pada temperaturdan tekanan yang sangat tinggi. Reaksi yang sama terjadi di matahari dimana duaatom hidrogen bergabung untuk membentuk atom helium yang lebih berat dengandisertai energi yang sangat besar.Dalam fusi nuklir, energi yang dibutuhkan akan semakin besar jika inti atomyang bergabung memiliki jumlah proton yang besar.3 Hal ini diakibatkan olehadanya gaya coulumb yang saling tolak-menolak antara muatan positif dari dua intiatom yang akan bergabung. Dari percobaan-percobaan yang telah dilakukan,diperoleh bahwa kombinasi dari deutorium-tritium merupakan kombinasi inti atomTenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 19yang mengalami fusi nuklir lebih cepat dibandingkan kombinasi atom lainnyaseperti hidrogen-hidrogen maupun deutorium-deutorium.3

Deutorium merupakan bahan baku fusi nuklir yang tersedia banyak di alam,terutama di lautan. Tritium merupakan isotop yang relatif tidak stabil sehinggahanya dapat disintesis di laboratorium. Tritium dihasilkan lewat tumbukan neutrondengan inti litium.3 Neutron yang digunakan berasal dari hasil reaksi fusi nuklirdeutorium-tritium sehingga proses ini menjadi proses pendukung dalam suatureaksi fusi untuk menjaga ketersediaan inti tritium.

Proses fusi nuklir deutorium-tritium yang dijelaskan sebelumnya merupakanproses yang efisien, namun hal ini belum dianggap menguntungkan karena proses

Page 22: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

tersebut akan bergantung pada ketersediaan inti litium yang digunakan untukmensintesis tritium. Oleh karena itu, reaksi fusi yang ideal adalah yang melibatkandeutorium-deutorium dengan alasan ketersediaan deutorium di alam yang relatifTenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 20besar. Permasalahannya adalah reaksi fusi deutorium-deutorium lebih sulit untukdilakukan, diperlukan energi yang sangat besar untuk menginisiasi reaksi, sehinggatotal energi yang dihasilkan dan yang dibutuhkan akan saling meniadakan.Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, reaksi fusi nuklir hanya terjadipada temperatur dan tekanan yang sangat tinggi, hingga mencapai temperaturmatahari dengan tekanan berjuta kali tekanan atmosfir. Pada kondisi tersebut,materi akan berada dalam keadaan plasma dimana materi akan berupa ion-ion yangbergerak dengan sangat cepat. Dalam fasa plasma inilah reaksi fusi nuklirberlangsung.Temperatur plasma dapat mencapai seratus juta derajat celcius, sehinggatidak mungkin digunakan suatu reaktor yang bersentuhan langsung dengan plasmatersebut.3 Pada kenyataannya, reaksi fusi nuklir ini dilakukan di dalam kontaineryang berupa medan magnet. Hal ini dapat dilakukan karena plasma itu sendirimerupakan partikel-partikel bermuatan sehingga dapat berinteraksi dengan medanmagnet. Dengan cara ini, reaksi fusi nuklir di dalam plasma dapat berlangsungtanpa harus bersentuhan dengan dinding reaktor. Prinsip itulah yang digunakan didalam desain reaktor ‘Tokamak’.

Metoda lain yang digunakan dalam reaksi fusi nuklir adalah ‘Inertial

Page 23: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Confinement’ dimana suatu bahan bakar fusi nuklir diinisiasi oleh laser berenergitinggi secara bertahap. Bahan bakar fusi nuklir ini dimasukkan ke dalam reaktorlalu ditembak dengan laser berenergi tinggi sehingga reaksi fusi dapat berlangsungseketika.3 Laser yang digunakan memiliki cukup energi untuk memanaskantemperatur bahan bakar fusi nuklir hingga mencapai jutaan derajat celcius dalamTenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 21waktu singkat. Sistem ini dapat dianalogikan dengan sistem mesin kendaraanbermotor dimana bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder sedikit demi sedikitdalam satu siklusnya.

Page 24: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Hingga saat ini, energi bersih yang dihasilkan dari reaksi fusi nuklir belumpada tahap yang menguntungkan karena besarnya energi yang diperlukan untukmenginisiasi reaksi nuklir. Energi yang digunakan ini dapat berupa energi untukmenghasilkan medan magnet pada reaktor ‘Tokamak’ maupun energi untukmenghasilkan laser berenergi tinggi seperti pada desain ‘Inertial Confinement’. Jikaproses tersebut dapat dibuat efisien, maka reaktor fusi nuklir akan memilikibeberapa keuntungan dibandingkan dengan reaktor fisi nuklir. Keuntungan tersebutadalah:_ Bahan bakar yang digunakan adalah deutorium yang tersedia dalam jumlahbesar di lautan.3_ Resiko kebocoran reaksi yang sangat kecil karena ketika medan magnet yangdigunakan tidak berfungsi, maka plasma yang kemudian bersentuhan denganTenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 22dinding reaktor akan segera turun temperaturnya sehingga saat itu juga reaksifusi nuklir berhenti.3 Selain itu, pada desain ‘Inertial Confinement’, jumlahbahan bakar fusi yang digunakan sangat kecil pada tiap siklusnya._ Bahan baku maupun produk reaksinya tidak bersifat radioaktif. Resikokebocoran radioaktif hanya muncul jika neutron yang dilepaskan dari reaksibertumbukan dengan inti atom lain menghasilkan inti radioaktif.3 Hal ini dapatdiatasi dengan pemilihan material yang tepat dalam pembuatan reaktor._ Keuntungan lainnya adalah bahan baku maupun hasil akhir proses tidak dapatdigunakan untuk pembuatan senjata nuklir.3

Reaktor berukuran kecilSampai saat ini pemanfaatan energi nuklir masih melibatkan raktor danperalatan pendukung dalam ukuran yang besar. Untuk ke depannya, munculnyasuatu reaktor yang berukuran cukup kecil sehingga dapat digunakan untuk

Page 25: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

menggerakkan mobil akan menjadi suatu keuntungan tersendiri. Reaktor nuklirpaling kecil yang sudah ada adalah reaktor nuklir yang digunakan pada kapal selamnuklir, kapal induk, dan kapal pemecah es Rusia.Fusi dinginReaksi fusi nuklir hanya bisa berjalan pada kondisi tertentu dimanatemperaturnya mencapai temperatur inti matahari. Penelitian lebih lanjut dilakukanuntuk melihat kemungkinan reaksi fusi nuklir dapat dilakukan pada temperaturyang jauh lebih rendah, bahkan pada temperatur kamar.6

Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 23

VIII. Senjata NuklirSenjata nuklir adalah senjata dengan daya hancur yang tinggi akibat darireaksi nuklir yang meliputi reaksi fisi ataupun reaksi fusi. Daya hancur dari senjatanuklir ini melebihi daya hancur dari bahan peledak yang paling modern saat ini.Satu senjata nuklir bisa menghancurkan satu kota besar. Seperti yang terjadi diHiroshima dan Nagasaki, di mana bom atom dijatuhkan di kedua kota tersebut danmenghancurkan kedua kota tersebut.

Dalam sejarah peperangan, senjata nuklir telah digunakan dua kali. Keduaduanyadilakukan pada akhir perang dunia dua. Pertama kali senjata nuklirdigunakan, ketika amerika serikat menjatuhkan senjata tipe uranium yang diberikode “little boy” di kota hiroshima, Jepang. Peristiwa kedua, hanya berselang tigahari, senjata nuklir dengan tipe plutonium yang diberi kode “Fat Man” dijatuhkan dinagasaki, Jepang. Efek dari penggunaan senjata ini adalah hancurnya kedua otatersebut disertai dengan korban jiwa sekitar 200.000 orang.16

Berdasarkan tipenya ada dua jenis senjata nuklir. Yang pertama adalahsenjata yang menghasilkan energi ledakan akibat dari reaksi fisi nuklir. Senjata inidikenal dengan nama bom atom. Pada senjata tipe ini, material yang biasanyadigunakan adalah plutonium dan uranium. Prinsipnya adalah penembakan olehpartikel neutron yang menyebabkan terjadinya reaksi berantai. Akibat reaksiberantai tadi, energi yang dilepaskan semakin banyak, sehingga akan terjadiledakan yang sangat besar.21

Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 24Jenis kedua adalah senjata nuklir yang menghasilkan energi melalui raksifusi nuklir. Daya ledaknya seratus kali lebih kuat dari bom reaksi fisi. Senjata inilebih dikenal dengan nama bom hidrogen, bom fusi, dan H-bomb. Prinsip kerja daribom ini adalah digunakan terlebih dahulu reaksi fisi nuklir yang menghasilkansinar gamma yang berenergi tinggi. Energi dari sinar gamma tersebut memicuterjadinya reaksi fusi dari material yang digunakan sebagai bahan bakar nuklir

Page 26: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

seperti tritium, deuterium, atau litium. Akibat dari reaksi fusi ini, akan dilepaskanenergi dengan jumlah yang banyak.21

Sebenarnya masih ada jenis lain dari senjata nuklir ini. Seperti “boostedfission weapon” yang dapat menghasilkan ledakan yang semakin besar dari waktuke waktu akibat adanya sedikit reaksi fusi yang terjadi pada bom tersebut. Kemudianeutron bom adalah senjata nuklir dengan daya ledak kecil tapi dengan jumlahradiasi yang sangat besar. Ledakan dari senjata jenis ini diiringi dengan radiasineutron. Selain itu juga ada salted bomb, dengan bahan bakar yang spesifik sepertikobalt dan emas. Bom jenis ini menghasilkan kontaminasi radioaktif yang sangatbesar.21

Bom-APada proses meledaknya bom-A, reaksi fisi nuklir yang terjadi tidakdikontrol seperti dalam reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir. Reaksi berantaiyang terjadi berlangsung hingga bahan bakar uranium-235 maupun plutonium-239habis terpakai. Hasilnya adalah ledakan dengan kekuatan yang setara dengan 15sampai 20 kiloton TNT (kekuatan bom atom yang dijatuhkan di Hiroshima danNagasaki).23

Faktor penting dalam prinsip kerja bom atom adalah massa kritis dariuranium-235 maupun plutonium-239 yang digunakan.23 Massa kritis adalah jumlahminimum materi yang digunakan untuk menjaga agar reaksi berantai tetapberlangsung. Jadi, jumlah neutron yang lepas lewat permukaan harus diimbangioleh jumlah neutron yang dihasilkan oleh reaksi fisi yang terjadi di bagian dalamagar reaksi berantai dapat terus berjalan.Massa kritis ini harus dipertahankan dalam waktu tertentu hingga reaksiberantai terjadi.23 Materi keras digunakan untuk menyelimuti bahan peledak nuklirTenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 25untuk menjaga agar tidak terjadi ledakan dini sehingga energi yang besar dapatdilepaskan sekaligus dalam waktu singkat untuk menghasilkan ledakan.

Page 27: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

Reaktor fisi nuklir maupun bom-A menggunakan bahan bakar yang samayaitu uranium-235 dan plutonium-239. Walaupun demikian, uranium-235 yangdigunakan dalam reaktor nuklir tidak dapat digunakan begitu saja dalam prosespembuatan bom-A. Uranium-235 maupun plutonium-239 yang digunakan haruslebih besar dari massa kritisnya atau dengan kata lain kemurniannya harus di atas90% agar massa kritisnya dapat terlampaui. Kemurnian uranium-235 yangdigunakan dalam reaktor fisi nuklir hanya berkisar 4%.Bom-HPrinsip kerja dari bom-H atau bom termonuklir merupakan gabungan antaraproses fisi dan fusi nuklir. Energi ledakan yang dihasilkan proses fisi nuklir padabagian luar bom digunakan untuk menginisisiasi reaksi fusi nuklir deutoriumtritiumpada interior bagian dalam bom-H.23

Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi 26

TENTANG RADIO ISOTOP

by Control System Solution on Sunday, August 22, 2010 at 12:15am

Tragedi Hiroshima dan Nagasaki 60 tahun silam telah cukup meninggalkan "cacat bawaan" terhadap nuklir sebagai teknologi yang harus ditolak dan menutup mata bahwa sekarang ini, teknologi nuklir telah banyak didayagunakan untuk meningkatkan kesejahteraan masyarakat di seluruh dunia.Indonesia sendiri telah lama mengembangkan teknologi nuklir dan memiliki tiga reaktor nuklir yaitu Reaktor G. A Siwabessy di Serpong, Reaktor Triga 2000 di Bandung dan Reaktor Kartini di BATAN Yogyakarta. Ketiga reaktor ini termasuk dalam jenis reaktor riset yang tujuannya pun untuk berbagai penelitian dibidang nuklir dan menghasilkan berbagai macam teknologi yang penggunaanya non energi.

 

BAGAIMANA NUKLIR BEREAKSI:

 

Bahan bakar yang digunakan untuk melakukan reaksi nuklir adalah Uranium dan tidak dapat menggunakan sembarang unsur. Umumnya Uranium yang digunakan adalah Uranium-235 (92U235) yang merupakan isotop dari Uranium-238 (92U238).

Ada dua macam reaksi pada nuklir yaitu :

1. Reaksi Fisi (pembelahan inti)

Pada reaksi fisi, inti atom akan pecah menjadi inti-inti yang lebih kecil. Secara eksperimen hal ini dapat dijelaskan melalui penembakan unsur U235 dengan partikel neutron termik (partikel

Page 28: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

neutron yang bergerak sangat lambat). Saat partikel neutron ini menembus inti Uranium maka inti tersebut akan tereksistasi dan menjadi tidak stabil dan akan kehilangan bentuk asalnya. Inti akan membelah menjadi unsur-unsur yang lebih kecil dengan melepaskan energi dalam bentuk panas, sekaligus melepas 2-3 neutron. Saat inti mengalami perubahan bentuk, inti memancarkan radiasi-radiasi alfa, beta, dan gamma.

2. Reaksi Fusi (penggabungan inti)

Pada reaksi jenis ini inti-inti atom bergabung membentuk inti atom yang lebih besar. Reaksi ini biasanya terjadi pada matahari atau bintang-bintang dan ledakan bom hidrogen.

Reaksi fusi ini digolongkan dalam reaksi endotermik (bereaksi dengan memerlukan energi), sedangkan reaksi fisi termasuk reaksi eksotermik yaitu bereaksi dengan melepas energi.

Energi yang dihasilkan dari reaksi fisi sangatlah luar biasa besar. Sebagai ilustrasi: dalam 1 gram U235 terdapat 25,6×1020 atom U235. Atom ini bereaksi dengan melepaskan energi sebesar 200 MeV, sehingga 1 gram U235 dapat melepas energi sebesar 51,2x 1022 MeV atau sebesar 81,92×109 Joule. Energi ini biasanya dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik (PLTN), pengerak kapal selam atau kapal induk sehingga bisa bertahan di lautan bertahun-tahun tanpa perlu suplai energi dari luar.

Dari survey yang dilakukan di BATAN Yogyakarta, 1 uranium yang berbentuk pellet yang bermassa 8,42 gram menghasilkan energy sebanding dengan energy 807,4 kg batu bara, sebanding dengan energy 564 L minyak BBM, dan sebanding dengan energy 594 L Gas LNG. Dan bisa dikatakan bahwa energi 1 kg Uranium adalah setara dengan 1000 Ton Batubara.

 

PERLINDUNGAN TERHADAP  RADIASI NUKLIR :

 

Karena reaksi nuklir merupakan reaksi yang sangat berbahaya, maka reaksi nuklir harus dilakukan didalam suatu reaktor nuklir. Hal ini dilakukan untuk memproteksi masyarakat, peneliti nuklir, dan lingkungan dari radiasi nuklir yang berbahaya. Untuk itu, reaktor nuklir dilengkapi dengan sistem keselamatan terpasang dan ditambah dengan lapisan-lapisan pelindung/proteksi lainnya. Sistem keselamatan terpasang ada bermacam - macam lapisan pelindung nuklir, berupa air pendingin (air murni <!–[if gte msEquation 12]>H2O<![endif]–> tanpa mineral yang mempunyai pH ± 5,5 - 6,5) yang bekerja untuk mendinginkan reaktor. Bila suhu dalam teras reaktor naik melebihi suhu operasi normal, maka suhu air akan naik pula dan air akan menjadi uap sehingga air tersebut tidak dapat lagi memperlambat gerakan neutron cepat hasil fisi. Karena neutron dalam keadaan cepat maka neutron ini tidak dapat lagi digunakan untuk reaksi nuklir selanjutnya. Selain itu, reaktor juga dilengkapi dengan tujuh lapisan pengaman yaitu penghalang pertama adalah matrik bahan bakar yang berbentuk padat. Ini dimaksudkan agar semua limbah radioaktif tetap terikat pada bahan bakar. Penghalang kedua adalah kelongsong bahan bakar yang dirancang tahan terhadap korosi pada temperatur tinggi dan

Page 29: Pemanfaatan Energi Nuklir Dan Isu Kekinian

dibuat dari campuran khusus (zircaloy). Penghalang ketiga adalah sistem pendingin yang akan melarutkan bahan radioaktif apabila terlepas dari kelongsong. Penghalang keempat adalah perisai beton yang berbentuk kolam sebagai wadah atau penampung air. Penghalang kelima dan keenam adalah sistem pengukung reaktor secara keseluruhan yang terbuat dari pelat baja dan beton setebal dua meter dan kedap udara dan penghalang terakhir adalah jarak, karena umumnya reaktor nuklir dibangun didaerah yang cukup jauh dari pemukiman penduduk.