Menimbang Untung Rugi PLTN

BERBAGAI kalangan yang proreaktor nuklir telah mengusulkan lagi untuk menggunakan reaktor nuklir sebagai sumber pembangkit listrik (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir/PLTN) di Indonesia. Gagasan tersebut muncul dengan alasan kebutuhan listrik yang terus meningkat sampai saat ini. Dalam waktu dekat, Indonesia paling tidak bakal memiliki PLTN di Bangka Belitung.

Ketua Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknik UGM, Sihana, mengatakan, kapasitas listrik yang tersedia di Indonesia saat ini sebesar 30.000 megawatt. Jumlah tersebut baru bisa memenuhi kebutuhan 60 persen wilayah di Indonesia.

”Ke depan, kebutuhan listrik diprediksi akan makin tinggi seiring dengan perkembangan industri. Pada 2025 dibutuhkan sekitar 100.000 megawatt listrik, sehingga kekurangan pasokan sebesar 70.000 megawatt,” katanya.

Menurut Sihana, pemenuhan itu kemungkinan hanya bisa didapat dari energi nuklir, karena jika hanya mengandalkan geotermal, makrohidropower, dan tenanga surya, pasokannya tetap kurang. ”Dari energi geotermal, pasokan listrik yang dihasilkan sekitar 27.000 megawatt. Potensi sebesar itu tidak mungkin bisa dikembangkan seluruhnya atau hanya dapat terealisasi sekitar 9.000 megawatt,” ujarnya.

Ia mengatakan, makrohidropower, potensi yang dimiliki adalah 75.000 megawatt dan realisasinya hanya 10.000 megawatt. ”Total dari gabungan kedua energi itu hanya menghasilkan 19.000 megawatt atau masih ada kekurangan pasokan sekitar 50.000 megawatt,” katanya.

Menurut pakar termohidrolika ini, jika menggunakan energi surya, pada kapasitas satu gigawatt saja perlu luas areal 20 kilometer persegi. Satu panel surya berukuran satu meter persegi hanya menghasilkan 50 watt listrik. Namun, jika menggunakan PLTN, satu unitnya yang menghasilkan 1.000 megawatt listrik hanya memerlukan area sekitar dua kilometer persegi.

Hal lain yang juga diunggulkan dalam pengoperasian PLTN adalah biaya pembangkitan yang lebih murah dibandingkan dengan energi lain. Menurut Koyama dari Lembaga Teknologi Nuklir Jepang (JANTI) saat berceramah di Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT), Maret   lalu mengatakan, biaya untuk pembangkitan energi hidroelektrik (melalui bendungan, misalnya) per kWh (kilowatt jam) dalam yen adalah 8,2-13,3, untuk minyak 10,0-17,3, LNG 5,8-7,1, batu bara 5,0-6,5, surya 46, angin 10-14, sementara nuklir 4,8-6,2.

Dengan keyakinan akan nilai strategisnya, nilai ekonomisnya, dan keamanannya, Jepang maju terus dengan program energi nuklir, bahkan tak ragu untuk menawarkan penguasaan teknologi PLTN kepada negara lain, termasuk Indonesia.

Prinsip Kerja PLTN

Ada pandangan salah kaprah di kalangan masyarakat, bahwa nuklir selalu identik dengan suatu ledakan dahsyat yang bisa menghancurkan apa saja dan menebarkan debu radiokatif yang sangat membahayakan kesehatan manusia dan makhluk hidup lainnya.

Sebenarnya PLTN tak ada bedanya dengan PLT Uap. PLTN bekerja atas dasar reaksi nuklir. Berbeda dari reaksi kimia yang merupakan penyusunan ulang ikatan kimia, yang terjadi dalam reaksi nuklir adalah penyusunan ulang inti atom.

Dalam reaksi inti, terjadi apa yang disebut hukum kekekalan massa dan energi (E = mc2). Perubahan kecil pada massa akan menjelma menjadi sejumlah tenaga yang sangat besar. Misalnya, reaksi inti uranium (U-235) sebanyak 235 gram akan menghasilkan energi yang relatif besar (20 X 1013 Joule). Jumlah energi ini setara dengan pembakaran 400.000 ton batu bara.

Walaupun banyak inti berat yang dapat digunakan dalam reaksi fisi, hanya fisi Uranium-235  (yang ada di alam) dan plutonium 239 (inti radioaktif buatan dari uranium-238 yang praktis). Di alam, Uranium ditemukan dengan dua isotop utama, yaitu 92 U-235 dan 92U-238. Angka 92 yang tertulis di depan nama unsur berarti bahwa inti isotop uranium mempunyai 92 proton, sedang angka yang tertulis di belakang atas nama unsur menyatakan nomor massa, yaitu jumlah proton dan jumlah neutron yang ada pada inti isotop tersebut. Dengan demikian,  jumlah neutron dalam inti isotop U-238 misalnya, dapat dicari dengan mengurangkan nomor massa dengan nomor atom: 238 ®C 92 = 146.

Uranium alam mempunyai komposisi isotopik sebagai berikut : 99,28% uranium-238 dan 0,72% uranium-235. Apabila bahan bakar uranium alam ditembaki dengan neutron netral (yaitu neutron yang dihasilkan oleh reaktor termal, dengan tenaga neutron sebesar 0,025 eV), maka U-235 akan mengalami reaksi fisi (pembelahan inti) sebagai berikut:  92 U-235 + 0n1  °Ý  92U236  °Ý  54Xe140 + 38Sr94 + 0n1 + 0n1 energi (200 Mev).

Pada reaksi inti, unsur 92 U-235 ditembaki dengan sebuah neutron (0n1), sehingga membentuk U-236 yang akan menmbelah menjadi 54Xe140 dan + 38Sr94 serta 2 neutron. Karena hasil pembelahan inti uranium juga menghasilkan neutron baru, maka akan terjadi reaksi pembelahan berantai, yaitu neutron-neutron yang dihasilkan dapat beraksi dengan 92 U-235 yang lain, sehingga jika tidak dikendalikan maka dalam waktu relatif singkat 92 U-235 yang ada di situ akan habis terbelah. Karena pada setiap pembelahan U-235 ada kelebihan massa yang dilepas dalam bentuk energi 200 Mev, maka jumlah energi yang dilepas dalam rekasi berantai itu sangat besar.

Tenaga sebesar 200 MeV per pembelahan tersebut dapat dipergunakan untuk memanaskan air, selanjutnya air tersebut berubah menjadi uap dan dipergunakan untuk memutar turbin guna menghasilkan listrik.  Jadi perbedaan antara Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) dengan PLT Batu Bara sebenarnya hanya terletak dalam bahan bakar untuk menghasilkan uap panas. Setelah terbentuk uap panas pemutar turbin, semua teknologi pembangkit listrik yang dipakai dalam PLTN adalah teknologi pembangkit konvensional.

Semakin Baik

Saat ini, sistem keamanan dan keselamatan PLTN sudah semakin baik. Tak seperti di Three Mile Island (AS) dan Chernobyl (Ukraina), PLTN kini makin tangguh terkena goncangan gempa besar dan mampu mengantisipasi kelalaian manusia (human error) yang menjadi operatornya. Meski demikian, kasus Fukushima menunjukkan, masih ada titik kelemahan pada desain sistem pengaman serta keselamatan reaktor nuklir.

Ketangguhan PLTN di Pulau Honshu telah teruji menghadapi guncangan gempa tektonik berkekuatan 8,9 skala Richter pada pertengahan Maret lalu. Semua reaktor (46 buah) yang beroperasi umumnya bertipe jenis Reaktor Air Ringan (LWR= Light Water Reactor), karena bahan moderator dan pendingin reaktornya menggunakan air (H2O ) kemurnian tinggi.

Reaktor LWR ini terdiri atas Reaktor Air Didih (BWR = Boiling Water Reactor ) dan Reaktor Air Tekan (PWR= Pressurized Water Reactor), yang mampu merespons gempa kuat dengan mematikan secara otomatis reaksi fisi inti atom di dalamnya. ”Yang BWR meliputi Mark I dan Mark III, masing-masing 30 persen. Selebihnya Reaktor Air Didih Tingkat Lanjut ( A-BWR = Advanced Boiling Water Reactor),” kata Khoirul Huda, Deputi Pengkajian Keselamatan Nuklir (PKN) Badan Tenaga Nuklir Nasional.

Semua sistem pendingin di reaktor-reaktor itu juga mampu menjalankan unit cadangan pendingin reaktor setelah terjadi gempa, kecuali tiga unit PLTN di Fukushima Daiichi. Argumen yang muncul atas kegagalan itu, Fukushima Daiichi menggunakan BWR generasi pertama (Mark I) yang mulai beroperasi sejak dekade 1970-an. PLTN itu sudah termasuk uzur.

Generasi awal PLTN umumnya memiliki umur operasi sekitar 30 tahun. Generasi yang lebih baru dirancang untuk bisa dioperasikan selama 40-60 tahun. Setelah habis masa operasinya, PLTN harus dimatikan reaktornya secara permanen.

Dalam perkembangan, muncul sekitar tujuh tipe PLTN, yaitu Reaktor Air Mendidih (BWR), Reaktor Air Bertekanan (PWR), Reaktor Air Berat Bertekanan (PHWR= Pressurized Heavy Water Reactor), Reaktor Grafit Berpendingin Air (LWGR = Light Water Graphite Reactor/), Reaktor Pembiak Cepat (FBR= Fast Breeder Reactor), dan Pebble Bed Reactor (PBR).

Di antara 7 reaktor itu, tipe PBR terbanyak digunakan, mencapai 70 persen jumlah yang ada di dunia. Berikutnya adalah BWR. Dua tipe reaktor itu terus mengalami pengembangan, terutama pada peningkatan sistem keamanannya. Kini, reaktor BWR telah lahir tiga sampai empat generasi baru.

BWR Mark I masih menggunakan sistem pompa pendingin yang bergantung pada pasokan listrik. Di generasi kedua, BWR Mark II dan ABWR, tak diperlukan listrik untuk memompa air pendingin karena menggunakan termosifon, yaitu sistem pertukaran panas secara pasif berdasarkan sirkulasi alamiah.

BWR yang digunakan di Jepang adalah tipe Mark I, III, IV, dan ABWR. ABWR berukuran lebih besar dan memiliki sistem pembungkus bahan bakar yang dapat menahan tekanan alami lebih baik dari generasi awal. Dibandingkan dengan PWR dan PHWR, tipe BWR tidak lebih baik dari segi desain sistem pengaman. Keunggulannya lebih pada harga yang relatif lebih murah dan ukuran lebih kecil.

Pada BWR, reaksi fisi inti atom menggunakan uranium alam yang diperkaya dari 0,7 persen menjadi 3-5 persen. Adapun PWR dan PHWR menggunakan uranium alam.

PWR menggunakan dua siklus pendinginan reaktor. Siklus pertama diberi tekanan tinggi untuk menghindari pendidihan air pendingin dalam reaktor dan saluran siklus pertama. Prinsip kerja PWR sama dengan PHWR. Bedanya, PHWR tidak menggunakan air biasa, tapi air berat (oksida deuterium/DO).

Pada teknologi PLTN yang baru, semua sistem sudah bekerja pasif, tidak bergantung pada pasokan listrik. Sistem ini menggunakan cerobong tinggi untuk pengaturan udara ke atas membentuk sirkulasi alami. Pada ABWR, ruang pengungkung yang besar (50 kali lebih besar) memungkinkan pendinginan akan menjadi lebih baik. (Amien Nugroho-24)

Sumber: Suara Merdeka, 12 September 2011

———-

Dari TMI sampai Fukushima

TAK ada suatu sistem teknologi yang diciptakan manusia, termasuk PLTN, yang sempurna. Selalu ada sisi lemah, apalagi bila berhadapan dengan kekuatan alam yang tak terduga. Seperti ditunjukkan oleh kasus meleleh, bocor, hingga meledaknya reaktor PLTN, mulai dari Three Mile Island (TMI), Chernobyl, hingga Fukushima, beberapa waktu lalu. Namun, sumber penyebabnya berbeda. Bisa jadi faktor alam atau manusia. Di situ terungkap kelemahan tipe-tipe reaktor yang digunakan.

Dalam sejarah PLTN, kecelakaan yang berakibat melelehnya inti reaktor adalah PLTN Three Mile Island di Amerika Serikat dan Chernobyl di Ukraina. Kecelakaan PLTN Three Mile Island terjadi pada 28 Maret 1979 yang menggunakan reaktor tipe PWR. Kecelakaan diawali malfungsi sistem pendingin sekunder sehingga suhu pendingin primer naik, diikuti kegagalan penutup katup, sehingga sebagian besar air pendingin terkuras dari reaktor. Akibatnya, inti reaktor meleleh dan berdampak lolosnya sebagian kecil gas radioaktif ke lingkungan. Meski kecelakaan ini tidak menimbulkan korban namun telah membuka mata masyarakat luas dan para ahli bahwa kemungkinan terjadinya kecelakaan ternyata lebih besar daripada yang diperkirakan.

Hal sebaliknya terjadi di Chernobyl, 25 April 1986. Kecelakaan terjadi pada unit 4 yang menjalani uji kinerja turbin. Penurunan daya rendah pada reaktor membuat kerja reaktor jenis LWGR ini menjadi tidak stabil. Ketika aliran air pendingin berkurang, daya reaktor justru meningkat. Upaya mematikan reaktor gagal. Daya reaktor meningkat drastis sehingga elemen bahan bakar pecah.  Kecelakaan ini akibat desain reaktor yang tidak aman serta operator yang kurang terlatih dan kurang mengutamakan keselamatan.

Sebagian besar material radioaktif yang lolos terbawa angin ke Ukraina, Belarus, Rusia, bahkan sampai ke Eropa. Tercatat 28 orang meninggal dalam 4 bulan setelah kecelakaan, disusul kemudian 19 orang. Penelitian di Rusia, Ukraina, dan Belarus, lebih dari 1 juta orang terpengaruh radiasi. Pada tahun 2000, sekitar 400 kasus kanker tiroid terdiagnosis pada anak-anak yang terpapar radiasi. (Amien Nugroho-24)

Sumber: Suara Merdeka, 12 September 2011