Prinsip Kerja PLTN

Sama halnya dengan pembangkit listrik tenaga alternatif (air, udara, panas bumi, laut) atau konvensional (bahan bakar fosil), yaitu untuk memutarkan turbin generator sehingga bisa mengahsilkan GGL yang nanti disimpan dalam bentuk arus pada gardu-gardu listrik dan dapat didistribusikan ke masyarakat. PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) menggunakan reaksi fisi uranium  yang ditembakkan neutron  sehingga mengalami reaksi berantai yang menimbulkan panas. Panas tersebut digunakan untuk menghasilkan uap air bertekanan tinggi yang kemudia uap tersebut berfungsi untuk menggerakan turbin generator yang dapat menghasilkan listrik.

            Berikut adalah skema PLTN

Sumber: www.batan.go.id

Proses yang terjadi pada reaktor adalah

Apabila satu neutron tertangkap oleh inti atom U-235, inti atom akan terbelah menjadi 2 atau 3 bagian. Energi yang semula mengikat bagian-bagian tersebut diubah menjadi energi kinetik sehingga mereka bergerak dalam kecepatan tinggi. Karena bagian-bagaian itu berada dalam struktur kristal uranium maka gerakannya akan diperlambat. Dalam proses perlambatan inilah energi kinetik dikonversi menjadi energi panas (energi termal).

Energi termal pembelahan 1 kg U-235 murni sekitar 17 milyar kkal atau setara dengan energi termal yang dihasilkan dari pembakaran 2,4 juta kg (2.400 ton) batubara. Selain bagian-bagian tersebut reaksi pembelahan inti juga menghasilkan 2 atau 3 neutron yang dilepaskan dengan kecepatan 10.000 km/detik. Neutron-neutron ini disebut neutron cepat yang mampu bergerak bebas tanpa dirintangi oleh atom-atom uranium atau atom-atom kelongsongnya. Agar mudah ditangkap oleh inti atom uranium agar menghasilkan reaksi pembelahan, maka kecepatan neutron ini harus diperlambat. Zat yang dapat memperlambat kecepatan neutron disebut moderator.

Panas yang dihasilkan dari reaksi pembelahan didinginkan oleh air yang bertekanan 160 atm dan suhu 300'C secara terus menerus dipompakan ke dalam reaktor melalui saluran pendingin reaktor. Tidak hanya sebagai pendingin, air ini juga berfungsi sebagai moderator, yaitu medium yang memperlambat neutron. Neutron cepat akan kehilangan energinya selama menumbuk atom-atom hidrogen, setelah kecepatannya turun sampai 2000 m/s atau sama dengan kecepatan molekul gas pada suhu 300'C barulah ia mampu membelah inti atom U-235, neutron yang telah diperlambat ini disebut neutron termal dan menyebabkan teriadinya reaksi berantai.

Reaksi berantai berlangsung dalam waktu singkat dan menghasilkan energi dalam jumalah yang sangat besar. Agar energi yang dihasilkan sesuai dengan kebutuhan maka perlu adanya pengendalian reaksi tersebut pada reaktor nuklir. Pengendalian dapat dilakukan dengan menggunakan batang kendali yang mempunyai kemampuan menyerap neutron. Batang kendali ini berbahan dasar Boron atau Cadmium yang mempunyai kemampuan untuk menyerap neutron.

Sumber: www.batan.go.id

Proses pembangkit listrik tenaga nuklir ini tidak menimbulkan polusi asap atau debu yang mengandung logam, atau CO₂, SO₂, NO₂ ke lingkungan. Limbah dari proses ini berupa zat radioaktif yang merupakan elemen bahan bakar dalam bentuk padat, yang selanjutnya akan mengalami pengolahan limbah zat radioaktif sebelum dibuang.

Disamping keuntungan besar yang didapatkan dengan reaksi nuklir yaitu energi yang besar dan tapa polusi udara, terdapat hal lain yang lebih mengerikan bagi kelangsungan hidup manusia disekitar jika terjadi kebocoran pada reaktor nuklir. Kebocoran tersebut dapat menyebabkan ledakan yang mengakibatkan tersebarnya zat radioaktif di lingkungan yang dengan mudah akan disebarkan oleh udara ke tempat lain.

Referensi:

Batan. ____. Pengenalan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Tersedia: [Online] http://www.batan.go.id/kip/documents/PLTN.PDF [17 Desember 2015]

Batan. ____. Pemanfaatan Radiasi Nuklir dan Radioisotop dalam Kehidupan Manusia. Tersedia: [Online] http://www.batan.go.id/pusdiklat/elearning/proteksiradiasi/pengenalan_radiasi/3-1.htm  [17 Desember 2015]