General Reinsurance

Nuclear Nerds: Jenis Reaktor dalam Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Pada pembahasan sebelumnya kita telah mendapatkan gambaran mengenai apa itu nuklir dan beberapa penggunaanya. Penggunaan Nuklir tentunya masih dipandang buruk oleh sebagian masyarakat dunia dikarenakan ingatan yang masih kuat akan peristiwa bom atom di Hiroshima dan Nagasaki pada tahun 1945.
 
Namun, kita tidak boleh menutup mata bahwa nuklir juga memberikan manfaat yang sangat besar. Nuklir telah memberikan dampak besar bagi keberlangsung hidup manusia di bumi dimana per tahun 2022, Nuklir berada di peringkat 4 dalam bauran listrik dunia sebesar 9,2% dari total seluruh listrik yang dihasilkan di dunia. Lalu bagaimana proses yang terjadi di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) sehingga dapat merubah nuklir menjadi listrik? Let’s check it out!!!!

Gambar 1. Bauran Listrik Dunia
 
PLTN beroperasi dengan menggunakan reaktor nuklir sebagai proses utamanya. Reaktor ini umumnya diisi dengan Uranium-235 yang telah diproses menjadi pelet keramik kecil dan digabungkan kedalam tabung besi yang disebut fuel rods.
 

Gambar 2. Pelet Uranium

Uranium ini akan mengalami reaksi fisi sehingga menghasilkan panas. Panas yang dihasilkan akan ditransfer melalui coolant atau media pendingin yang biasanya menggunakan air. Media ini akan membantu memperlambat neutron yang dihasilkan melalui fisi untuk menjaga proses reaksi berantai yang terjadi.
 
Pada reaktor juga terdapat Control Rods yang bertujuan untuk start-up operasi, mengontrol laju reaksi fisi, dan menghentikan operasi. Panas yang dihasilkan melalui reaksi fisi akan digunakan untuk mengubah air menjadi uap yang akan menggerakkan turbin dan kemudian menghasilkan listrik bebas karbon. Pada umumnya, 2 jenis reaktor yang digunakan PLTN di dunia saat ini adalah Pressurized-Water Nuclear Reactors (PWR) dan Boiling Water Reactors (BWR).
 
PRESSURIZED-WATER NUCLEAR REACTORS (PWR)

Gambar 3. Proses PLTN jenis PWR
 
Pressurized-Water Nuclear Reactors merupakan reaktor yang menggunakan air sebagai coolant dari inti reaktor dan siklus coolant ini diberi tekanan tinggi agar air tidak mendidih. Efisiensi tertinggi untuk proses penghantaran panas dapat dicapai apabila sistem pendinginan beroperasi pada suhu maksimumnya, dan hal ini akan mengakibatkan terjadinya pendidihan sehingga media pendinginan (air) perlu diberi tekanan tinggi agar tidak mendidih.
 
Pada jenis reaktor ini, panas yang dihasilkan melalui reaksi fisi di dalam reaktor akan dihantarkan ke air yang kemudian akan dipompa ke tabung-tabung didalam Heat Exchanger. Heat Exchanger akan melakukan transfer panas dari air reaktor ke air di dalam Steam Generator yang digunakan untuk menghasilkan uap. Uap air kemudian akan menggerakan turbin dan menghidupkan electric generator untuk menghasilkan listrik. Air pada inti reaktor akan dialirkan kembali ke reaktor untuk dipanaskan kembali dan proses ini akan terus berulang sampai reaksi fisi dihentikan.
 
Uap air untuk menggerakan turbin akan dikondensasikan menggunakan condenser dan akan dialirkan kembali ke Steam Generator. Proses kondensasi pada Condenser dilakukan dengan memanfaatkan air yang bersumber dari alam sebagai air pendingin, suhu air ini akan menjadi panas dikarenakan adanya transfer panas dengan uap air penggerak turbin. Air pada Condenser nantinya akan dialirkan terlebih dahulu menuju cooling tower untuk didinginkan kembali sebelum di buang kembali ke alam.
 
BOILING WATER REACTORS (BWR)

Gambar 4. Proses PLTN jenis BWR
 
Jika pada PWR air di dalam reaktor dijaga agar tidak mendidih, pada jenis Boiling Water Reactor, air di dalam reaktor dipanaskan hingga mendidih dan uapnya langsung digunakan untuk menggerakkan electric generator sehingga akan menghasilkan listrik. Uap air ini nantinya akan didinginkan menggunakan condenser dan dialirkan kembali menuju reaktor. Proses yang terjadi pada condenser di sistem ini masih sama dengan yang digunakan pada sistem PWR.
 
Kelebihan dan Kekurangan
 
Reaktor jenis PWR maupun BWR merupakan dua jenis reaktor yang paling banyak digunakan di dunia saat ini. Pada 2021 terdapat 442 reaktor nuklir yang beroperasi, dimana 302 diantaranya menggunakan jenis PWR dan 62 reaktor menggunakan jenis BWR sedangkan sisanya merupakan jenis reaktor lain maupun modifikasi dari PWR atau BWR.
 
Kedua jenis reaktor ini tentunya memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Kelebihan dari PWR adalah reaktornya yang stabil dan mudah untuk dioperasikan. PWR juga memiliki aliran air yang terpisah sehingga air di reaktor tidak akan terkontaminasi. Sedangkan untuk kekurangannya adalah biaya konstruksi yang sangat tinggi dikarenakan adanya Pressure Tank untuk memberikan tekanan yang tinggi pada coolant.
 
Kelebihan dari BWR adalah risiko terjadinya kebakaran dan biaya konstruksi yang lebih rendah dari PWR. Namun, dikarenakan reaktor BWR ukurannya besar, maka inti reaktor membutuhkan Control Rods yang lebih besar dan fuel rods yang lebih banyak sehingga akan membutuhkan uranium yang jumlahnya lebih banyak.