KATA
PENGANTAR
Puji
dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat dan
karunianya, sehingga makalah tentang ”Pemanfaatan Radio Isotop dalam bidang
Perindustrian” ini dapat diselesaikan. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada
Dosen Pembimbing Mata kuliah” Radiokimia” DR.IIS SITI JAHRO, M. Si . Yang telah
memberikan kesempatan kepada penulis untuk membuat makalah mengenai pemanfaatan
RadioIsotop dalam bidang Perindustrian ini.
Makalah
ini disusun berdasarkan pengetahuan yang penulis dapat dari berbagai sumber,
baik dari buku –buku kimia maupun internet. Dengan demikian makalah ini membahas tentang pengertian, bagaimana sifat
Radioisotop itu sendiri, bagaimana cara memperoleh manfaat yang terkandung didalamnya.
Penulis
menyadari bahwa makalah ini belum begitu memadai, terutama di bagian pembahasan
materi tentang masalah radio isotop
dalam bidang perindustrian tersebut. Oleh karena itu, dengan adanya kekurangan tersebut penulis
menerima kritik dan saran dari Dosen untuk penyempurnaan makalah ini.
Akhir kata
penulis mengucapkan terima kasih, dan semoga makalah ini bermanfaat.
Medan, Maret 2013
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
Reaktor atom disebut juga dengan Reaktor nuklir
adalah tempat terjadinya suatu sistem untuk
menghasilkan reaksi inti berupa fisi dan fusi berantai yang terkendali. Bom
atom atau bom nuklir juga merupakan reaksi fisi nuklir berantai tetapi tak
terkendali. Bagian utama dari reaktor nuklir yaitu: elemen bakar, batang
kendali, moderator, pendingin dan perisai. Reaksi fisi berantai terjadi apabila
inti dari suatu unsur dapat belah (Uranium-235, Uranium-233) bereaksi dengan
neutron termal/lambat yang akan menghasilkan unsur-unsur lain dengan cepat
serta menimbulkan energi kalor dan neutron-neutron baru.
Reaktor nuklir berdasarkan fungsinya dapat dibedakan menjadi 3 (tiga),
yaitu:
1. Reaktor Penelitian/Riset, yaitu reaktor yang digunakan untuk penelitian dibidang material, fisika, kimia, biologi, kedokteran, pertanian, industri, dan bidang-bidang ilmu pengetahuan dan teknologi lainnya.
1. Reaktor Penelitian/Riset, yaitu reaktor yang digunakan untuk penelitian dibidang material, fisika, kimia, biologi, kedokteran, pertanian, industri, dan bidang-bidang ilmu pengetahuan dan teknologi lainnya.
2. Reaktor isotop, yaitu reaktor yang
digunakan untuk memproduksi radioisotop. Radioisotop banyak digunakan untuk bidang kedokteran,
farmasi, biologi, dan industri.
3. Reaktor Daya (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir/PLTN), yaitu reaktor yang dapat menghasilkan daya atau tenaga berupa kalor untuk dimanfaatkan lebih lanjut.
3. Reaktor Daya (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir/PLTN), yaitu reaktor yang dapat menghasilkan daya atau tenaga berupa kalor untuk dimanfaatkan lebih lanjut.
Di
Indonesia baru memiliki reaktor penelitian dan reaktor isotop. Pusat Reaktor
Atom Bandung (PRAB) di Bandung menggunakan reaktor Triga Mark II (Triga =
Training Research and Isotop Production by General Atomic) dengan kapasitas
daya 1 MW.
Di Yogyakarta, juga dengan nama reaktor Triga, memiliki kapasitas daya 250 kW. Sedangkan di Serpong reaktornya bernama MPR-30 (MPR = Multi Purpose Reaktor) memiliki kapasitas daya 30 MW.
Kalor yang dihasilkan oleh reaktor dibuang melalui sistem pendingin. Ada dua jenis sistem pendingin yaitu sistem pendingin primer dan sistem pendingin sekunder. Sistem pendingin primer akan mengambil panas dari reaktor, kemudian membuangnya ke pendingin sekunder melalui alat penukar panas. Sistem pendingin sekunder akan membuang panas melalui menara pendingin.
Komponen dasar suatu reaktor adalah bahan bakar, moderator, batang kendali, perisai beton, dan pendingin. Bahan bakar yang digunakan dalam reaktor nuklir adalah uranium. Di dalam bijih uranium di alam terdapat satu isotop U-235 untuk setiap 140 atom atau sekitar 0,7%, sedangkan sisanya adalah isotop U-238. Kebanyakan reaktor menggunakan bahan bakar yang sudah diperkaya hingga mengandung U-235 sebanvak 3%
Bahan bakar uranium dicelupkan ke dalam reaktor. Uranium dibentuk mirip dengan tabung yang cukup sempit agar neutron yang dihasilkan dalam reaksi fisi memiliki peluang yang besar untuk keluar menuju ke moderator dan tidak menumbuk bahan bakar lagi.
Di Yogyakarta, juga dengan nama reaktor Triga, memiliki kapasitas daya 250 kW. Sedangkan di Serpong reaktornya bernama MPR-30 (MPR = Multi Purpose Reaktor) memiliki kapasitas daya 30 MW.
Kalor yang dihasilkan oleh reaktor dibuang melalui sistem pendingin. Ada dua jenis sistem pendingin yaitu sistem pendingin primer dan sistem pendingin sekunder. Sistem pendingin primer akan mengambil panas dari reaktor, kemudian membuangnya ke pendingin sekunder melalui alat penukar panas. Sistem pendingin sekunder akan membuang panas melalui menara pendingin.
Komponen dasar suatu reaktor adalah bahan bakar, moderator, batang kendali, perisai beton, dan pendingin. Bahan bakar yang digunakan dalam reaktor nuklir adalah uranium. Di dalam bijih uranium di alam terdapat satu isotop U-235 untuk setiap 140 atom atau sekitar 0,7%, sedangkan sisanya adalah isotop U-238. Kebanyakan reaktor menggunakan bahan bakar yang sudah diperkaya hingga mengandung U-235 sebanvak 3%
Bahan bakar uranium dicelupkan ke dalam reaktor. Uranium dibentuk mirip dengan tabung yang cukup sempit agar neutron yang dihasilkan dalam reaksi fisi memiliki peluang yang besar untuk keluar menuju ke moderator dan tidak menumbuk bahan bakar lagi.
Sewaktu
reaksi terjadi, inti U-235 menangkap sebuah neutron dan akan dihasilkan neutron
cepat. Neutron ini tidak cukup untuk membuat U-235 mengalami reaksi fisi, namun
masih harus diperlambat untuk dapat menghasilkan reaksi fisi. Neutron
diperlambat oleh moderator. Bahan moderator adalah air berat atau grafit.
Moderator juga berfungsi sebagai pendingin primer. Moderator yang efektif harus
dapat memperlambat neutron tanpa banyak menyerap neutron yang diperlambatnya.
Untuk tujuan ini, dipilih bahan moderator yang massa atomnya sepadan dengan
massa neutron. Moderator yang sering dipakai adalah hidrogen dalam bentuk air,
deuterium dalam bentuk air berat (D2O), dan karbon dalam bentuk grafit.
Moderator karbon dipilih bukan karena efektifitasnya namun karena harganya yang
murah.
Batang-batang kendali digunakan untuk mengatur populasi neutron cepat. Idealnya, sebuah neutron tiap reaksi fisi diperlukan untuk melangsungkan reaksi terus-menerus (tiap pembelahan inti hanya menghasilkan satu pembelahan tambahan). Reaktor yang demikian dikatakan berada pada kondisi kritis. Kelajuan yang lebih tinggi akan membebaskan energi terlalu cepat dan reaksi akan kehilangan kendali. Batang kendali terbuat dari kadmium berlapis boron yang digunakan untuk menangkap neutron cepat. Apabila batang kendali digerakkan ke atas, jumlah neutron yang dapat menimbulkan reaksi fisi akan bertambah, sebaliknya apabila batang kendali digerakkan ke bawah, neutron yang dapat menimbulkan reaksi fisi akan berkurang. Kondisi reaktor yang mempunyai jumlah neutron cepat terlalu banyak (tiap pembelahan inti menghasilkan lebih dari satu pembelahan tambahan) disebut kondisi superkritis, sedangkan kondisi reaktor yang mempunyai jumlah neutron cepat terlalu sedikit (secara rata-rata tiap pembelahan inti menghasilkan kurang dan satu pembelahan tambahan) disebut kondisi subkritis.
Energi kalor yang dihasilkan dari reaksi fisi dipindahkan dengan melewatkan fluida pendingin. Fluida pendingin bisa berupa karbondioksida atau air. Fluida pendingin ini dilewatkan ke mesin penukar panas dan menghasilkan uap panas untuk digunakan sebagai penggerak turbin. Semua komponen reaktor ditempatkan dalam perisai beton (shielding) yang tebal untuk melindungi para pekerja dari bahaya radiasi.
Batang-batang kendali digunakan untuk mengatur populasi neutron cepat. Idealnya, sebuah neutron tiap reaksi fisi diperlukan untuk melangsungkan reaksi terus-menerus (tiap pembelahan inti hanya menghasilkan satu pembelahan tambahan). Reaktor yang demikian dikatakan berada pada kondisi kritis. Kelajuan yang lebih tinggi akan membebaskan energi terlalu cepat dan reaksi akan kehilangan kendali. Batang kendali terbuat dari kadmium berlapis boron yang digunakan untuk menangkap neutron cepat. Apabila batang kendali digerakkan ke atas, jumlah neutron yang dapat menimbulkan reaksi fisi akan bertambah, sebaliknya apabila batang kendali digerakkan ke bawah, neutron yang dapat menimbulkan reaksi fisi akan berkurang. Kondisi reaktor yang mempunyai jumlah neutron cepat terlalu banyak (tiap pembelahan inti menghasilkan lebih dari satu pembelahan tambahan) disebut kondisi superkritis, sedangkan kondisi reaktor yang mempunyai jumlah neutron cepat terlalu sedikit (secara rata-rata tiap pembelahan inti menghasilkan kurang dan satu pembelahan tambahan) disebut kondisi subkritis.
Energi kalor yang dihasilkan dari reaksi fisi dipindahkan dengan melewatkan fluida pendingin. Fluida pendingin bisa berupa karbondioksida atau air. Fluida pendingin ini dilewatkan ke mesin penukar panas dan menghasilkan uap panas untuk digunakan sebagai penggerak turbin. Semua komponen reaktor ditempatkan dalam perisai beton (shielding) yang tebal untuk melindungi para pekerja dari bahaya radiasi.
Pada
reaktor penelitian, yang diutamakan adalah pemanfaatan radiasi neutron yang
dihasilkan dari reaksi nuklir untuk keperluan berbagai penelitian dan produksi
radioisotop. Sedangkan kalor yang dihasilkan dirancang sekecil mungkin, sehingga
dapat dibuang ke lingkungan. Pengambilan kalor pada reaktor dilakukan dengan
sistem pendingin yang terdiri dari sistem pendingin primer dan sistem pendingin
sekunder. Kalor yang berasal dari teras reaktor dibawa ke sistem pendingin
primer kemudian dilewatkan melalui alat penukar kalor dan selanjutnya kalor
dibuang ke lingkungan melalui sistem pendingin sekunder. Perlu diketahui bahwa
pada alat penukar kalor sistem pendingin primer dan sistem pendingin sekunder
tidak terjadi kontak langsung antara uap/air yang mengandung radiasi dengan air
pendingin yang dibuang ke lingkungan. Pada reaktor daya yang dimanfaatkan
adalah uap panas bersuhu dan bertekanan tinggi yang dihasilkan oleh reaksi fisi
untuk memutar turbin, sedangkan neutron cepat dihasilkan diubah menjadi neutron
lambat untuk berlangsungnya reaksi berantai dan sebagian lagi tidak
dimanfaatkan. Reaksi fisi berantai hanya terjadi apabila neutron termal/lambat
mampu menembak Uranium-235 yang lainnya hingga terjadilah reaksi berantai
secara terus menerus. Cara mengubah neutron yang berkecepatan tinggi menjadi
neutron berkecepatan rendah (neutron lambat) adalah dengan menumbukkannya pada
inti atom hidrogen dalam air. Jadi air di dalam kolam reaktor ini berfungsi
sebagai pemerlambat (moderator), sebagai pendingin dan juga sebagai perisai
radiasi. Beberapa bahan pada umumnya yang dipergunakan sebagai bahan pendingin
reaktor nuklir adalah air ringan (H2O), air berat (D2O),
gas dan grafit.
Diketemukannya reaksi pembelahan nuklir oleh sarjana-sariana Jerman Otto Hahn dan Fritz Straussman pada bulan Januari tahun 1939 telah membuka pintu bagi perkembangan tenaga nuklir. Adapun permulaan zaman tenaga nuklir sesungguhnya terjadi kira-kira tiga tahun kemudian yaitu ketika sekelompok sarjana di bawah pimpinan Enrico Fermi dapat membuktikan bahwa reaksi pembelahan nuklir berantai dapat dilaksanakan dan lebih penting lagi yaitu bahwa reaksi tersebut dapat dikendalikan. Percobaan Fermi dengan reaktor nuklir yang pertama dimulai pada tanggal 2 Desember 1942 di sebuah laboratorium sederhana di bawah stadion Universitas Chicago. Percobaan tersebut terutama dimaksudkan untuk menunjang program persenjataan nuklir Amerika Serikat selama perang dunia ke-2.
Sesudah perang dunia ke-2 selesai, gagasan untuk memanfaatkan tenaga nuklir guna maksud-maksud damai mulai berkembang. Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) yang pertama di Amerika Serikat mulai bekerja bulan Desember 1957 di Shippingport, Pennsylvania. Sejak itu, berpuluh-puluh PLTN lain mulai dibangun dan mulai membangkitkan tenaga listrik untuk maksud-maksud damai. Dalam akhir tahun 1960-an, mulai dibangun PLTN yang berukuran besar dan mampu membangkitkan tenaga listrik secara ekonomis. Sejak tahun 1967, pesanan-pesanan PLTN mulai melonjak tidak saja di Amerika Serikat tetapi juga di negara-negara lain di seluruh dunia
Diketemukannya reaksi pembelahan nuklir oleh sarjana-sariana Jerman Otto Hahn dan Fritz Straussman pada bulan Januari tahun 1939 telah membuka pintu bagi perkembangan tenaga nuklir. Adapun permulaan zaman tenaga nuklir sesungguhnya terjadi kira-kira tiga tahun kemudian yaitu ketika sekelompok sarjana di bawah pimpinan Enrico Fermi dapat membuktikan bahwa reaksi pembelahan nuklir berantai dapat dilaksanakan dan lebih penting lagi yaitu bahwa reaksi tersebut dapat dikendalikan. Percobaan Fermi dengan reaktor nuklir yang pertama dimulai pada tanggal 2 Desember 1942 di sebuah laboratorium sederhana di bawah stadion Universitas Chicago. Percobaan tersebut terutama dimaksudkan untuk menunjang program persenjataan nuklir Amerika Serikat selama perang dunia ke-2.
Sesudah perang dunia ke-2 selesai, gagasan untuk memanfaatkan tenaga nuklir guna maksud-maksud damai mulai berkembang. Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) yang pertama di Amerika Serikat mulai bekerja bulan Desember 1957 di Shippingport, Pennsylvania. Sejak itu, berpuluh-puluh PLTN lain mulai dibangun dan mulai membangkitkan tenaga listrik untuk maksud-maksud damai. Dalam akhir tahun 1960-an, mulai dibangun PLTN yang berukuran besar dan mampu membangkitkan tenaga listrik secara ekonomis. Sejak tahun 1967, pesanan-pesanan PLTN mulai melonjak tidak saja di Amerika Serikat tetapi juga di negara-negara lain di seluruh dunia
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pengertian Radio Isotop
Radioisotop adalah isiotop dari zat radioaktif, dibuat
dengan menggunakan reaksi inti dengan netron. Isotop suatu unsur baik yang
stabil maupun radioaktif memiliki sifat kimia yang sama. Radioisotop dapat
digunakan sebagai perunut (untuk mengikuti unsur dalam suatu proses yang
menyangkut senyawa atau sekelompok senyawa) dan sebagai sumber radiasi /sumber
sinar.
Pengunaan radioisotop sebagai perunut didasarkan pada ikatan
bahwa isotop radioaktif mempunyai sifat kimia yang sama dengan isotop stabil.
Radoisotop ditambahkan ke dalam suatu sistem untuk mempelajari sistem itu, baik
sistem fisika, kimia maupun sistem biologi. Oleh karena radioisotop mempunyai
sifat kimia yang sama seperti isotop stabilnya, maka radioisotop dapat
digunakan untuk menandai suatu senyawa sehingga perpindahan perubahan senyawa
itu dapat dipantau.
Sedangkan penggunaan radioisotop sebagai sumber radiasi
didasarkan pada kenyataan bahwa radiasi yang dihasilkan zat radioaktif dapat
mempengaruhi materi maupun mahluk. Radiasi dapat digunakan untuk memberi efek
fisis: efek kimia, maupun efek biologi.
REAKSI FISI
Reaktor tak lain adalah tempat bereaksi. Dalam hal ini, pengertian sehari hari yang dipakai ialah reaksi inti. Reaksi fisi adalah suatu reaksi pembelahan, yang disebabkan oleh neutron yang secara umum dapat ditulis sebagai:
Reaktor tak lain adalah tempat bereaksi. Dalam hal ini, pengertian sehari hari yang dipakai ialah reaksi inti. Reaksi fisi adalah suatu reaksi pembelahan, yang disebabkan oleh neutron yang secara umum dapat ditulis sebagai:
X + n > X1 + X2 + (2 – 3) n + E.
Beberapa hal yang perlu diketahui dalam jenis reaksi tersebut adalah:
1). X disebut inti bahan fisil (fisile material), yang secara populer disebut “bahan bakar” karena dalam reaksi ini dibebaskan sejumlah energi. Hanya beberapa inti dapat bereaksi fisi yaitu 238U, 235U, 233U dan 239Pu di mana kedua unsur terakhir merupakan unsur buatan manusia karena tidak terdapat di alam sebagai hasil dari reaksi inti-inti 232Th dan dan 238U dengan neutron.
1). X disebut inti bahan fisil (fisile material), yang secara populer disebut “bahan bakar” karena dalam reaksi ini dibebaskan sejumlah energi. Hanya beberapa inti dapat bereaksi fisi yaitu 238U, 235U, 233U dan 239Pu di mana kedua unsur terakhir merupakan unsur buatan manusia karena tidak terdapat di alam sebagai hasil dari reaksi inti-inti 232Th dan dan 238U dengan neutron.
2). Keboleh jadian suatu inti berfisi dinyatakan dengan f (fission
microscopic cross section = penampang fisi mikroskopik), di mana besaran
tersebut tergantung dari energi neutron yang bereaksi dengan suatu
inti-tertentu. Sebagai contoh dapat disebutkan bahwa nilai f 238U besar pada
energi neutron rendah (termal) tetapi kecil pada energi tinggi. Sebaliknya
nilai f 238U kecil pada saat neutron berenergi besar. Untuk 239Pu dan 233U
mempunyai f besar pada energi tinggi, oleh karena itu bahan ini digunakan
sebagai bahan bakar pada reaktor cepat.
3). Dari reaksi dihasilkan dua inti baru sebaga hasil fisi, X1
dan X2 yang berupa inti-inti yang tidak stabil. Untuk menjadi stabil
inti-inti tersebut meluruh (decay) dengan mengeluarkan sinar-sinar maupun
partikel.
4).
Adanya neutron-neutron baru yang dihasilkan dari reaksi inti tersebut dapat
melanjutkan reaksi fisi hingga mungkin terjadi reaksi berantai, dan pada
keadaan tertentu bila tidak dikendalikan maka reaksi berantai tersebut dapat
menjadi suatu ledakan. Reaksi nuklir yang tidak terkendali merupakan prinsip
kerja bom nuklir. Neutron yang dihasilkan oleh fisi mempunyai energi yang
tinggi? 2 MeV, jika fisi diharapkan terjadi pada En rendah (energi termal
0,025 eV), maka neutron yang baru lahir tersebut harus diturunkan energinya
dahulu dengan jalan hamburan-hamburan. Di dalarn reaktor neutron mempunyai
kemungkinan-kemungkinan untuk:
a. diserap tanpa menimbulkan fisi
b. diserap mengakibatkan fisi
c. hilang dari sistim
d. hamburan
Jadi, penurunan energi neutron berkompetisi dengan kemungkinan kemungkinan yang lain, dan untuk dapat menghitung masing-masing kemungkinan perlu diselidiki mekanisme reaksi masing-masing.
a. diserap tanpa menimbulkan fisi
b. diserap mengakibatkan fisi
c. hilang dari sistim
d. hamburan
Jadi, penurunan energi neutron berkompetisi dengan kemungkinan kemungkinan yang lain, dan untuk dapat menghitung masing-masing kemungkinan perlu diselidiki mekanisme reaksi masing-masing.
5). Reaksi fisi mengeluarkan energi total E, sebesar 200 MeV. Dengan
menggunakan data konversi satuan dan data fisika, dapat dihitung bahwa bila
semua inti-inti 1 gram uranium melakukan fisi maka kalor yang dikeluarkan
setara dengan kalor yang dihasilkan oleh pembakaran 1 ton batu bara.
Jelas dari gambaran tersebut bahwa, kalor yang dikeluarkan dari reaksi inti sangat besar.
Telah dijelaskan bahwa reaktor yang lazim dipakai saat ini bekerja atas dasar reaksi fisi (pemecahan) inti atom. Sebagai bahan bakar umumnya digunakan Uranium 235U yang kandungannya telah diperkaya. Uranium alam mempunyai kandungan 235U hanya sekitar 0,7 persen, selebihnya adalah 238U. Untuk memecah inti isotop Uranium digunakan neutron lambat (‘thermalneutron’). Uranium yang menangkap neutron segera menjadi tidak stabil. Inti Uranium yang tidak stabil hanya dapat bertahan selama kurang lebih sepertriliun detik (10-12 detik) sebelum mengalami proses fisi menjadi inti-inti X1 dan X2 serta sekitar dua sampai tiga neutron yang siap untuk memecah inti 235U lainnya. Kemudian ketiga neutron tadi diserap oleh inti-inti isotop Uranium lain, tiga proses yang sama akan terjadi dengan produksi akhir sekitar sembilan neutron. Proses berulang-ulang ini dinamakan reaksi berantai (‘chain reaction’) yang merupakan prinsip kerja reaktor. Pada setiap proses pemecahan tadi, inti atom akan melepaskan energi yang sesuai dengan hilangnya jumlah massa inti-inti di akhir proses rumus E=mc2. Jadi jumlah energi yang dihasilkan akan sebanding dengan banyak proses yang terjadi dan sebanding dengan jumlah neutron yang dihasilkan.
Untuk mengendalikan atau mengatur reaksi berantai dalam reaktor nuklir digunakan bahan yang dapat menyerap neutron misalnya Boron dan Cadmium, yang bertujuan untuk mengatur populasi neutron. Dengan mengatur populasi neutron ini dapat ditentukan tingkat daya raktor, bahkan reaksi dapat dihentikan sama sekali (tingkat daya mencapai titik 0) pada saat semua neutron terserap oleh bahan penyerap. Perangkat pengatur populasi neutron pada reaktor ini disebut batang kendali. Jika batang kendali disisipkan penuh diantara elemen bakar, maka batang kendali akan menyerap neutron secara maksimum sehingga reaksi berantai akan dihentikan dan daya serap batang kendali akan berkurang bila batang kendali ditarik menjauhi elemen bakar.
Telah dijelaskan bahwa reaktor yang lazim dipakai saat ini bekerja atas dasar reaksi fisi (pemecahan) inti atom. Sebagai bahan bakar umumnya digunakan Uranium 235U yang kandungannya telah diperkaya. Uranium alam mempunyai kandungan 235U hanya sekitar 0,7 persen, selebihnya adalah 238U. Untuk memecah inti isotop Uranium digunakan neutron lambat (‘thermalneutron’). Uranium yang menangkap neutron segera menjadi tidak stabil. Inti Uranium yang tidak stabil hanya dapat bertahan selama kurang lebih sepertriliun detik (10-12 detik) sebelum mengalami proses fisi menjadi inti-inti X1 dan X2 serta sekitar dua sampai tiga neutron yang siap untuk memecah inti 235U lainnya. Kemudian ketiga neutron tadi diserap oleh inti-inti isotop Uranium lain, tiga proses yang sama akan terjadi dengan produksi akhir sekitar sembilan neutron. Proses berulang-ulang ini dinamakan reaksi berantai (‘chain reaction’) yang merupakan prinsip kerja reaktor. Pada setiap proses pemecahan tadi, inti atom akan melepaskan energi yang sesuai dengan hilangnya jumlah massa inti-inti di akhir proses rumus E=mc2. Jadi jumlah energi yang dihasilkan akan sebanding dengan banyak proses yang terjadi dan sebanding dengan jumlah neutron yang dihasilkan.
Untuk mengendalikan atau mengatur reaksi berantai dalam reaktor nuklir digunakan bahan yang dapat menyerap neutron misalnya Boron dan Cadmium, yang bertujuan untuk mengatur populasi neutron. Dengan mengatur populasi neutron ini dapat ditentukan tingkat daya raktor, bahkan reaksi dapat dihentikan sama sekali (tingkat daya mencapai titik 0) pada saat semua neutron terserap oleh bahan penyerap. Perangkat pengatur populasi neutron pada reaktor ini disebut batang kendali. Jika batang kendali disisipkan penuh diantara elemen bakar, maka batang kendali akan menyerap neutron secara maksimum sehingga reaksi berantai akan dihentikan dan daya serap batang kendali akan berkurang bila batang kendali ditarik menjauhi elemen bakar.
Reaktor atom adalah alat untuk mengendalikan Reaksi
Fisi Berantai
teras reaktor nuklir/atom
Bagian – bagian rekasi fisi
Reaksi Fusi
Proses reaksi fusi adalah kebalikan dari
reaksi fisi seperti arti harfiahnya, proses ini merupakan reaksi
penggabungan dua inti menjadi inti lain yang lebih besar. Reaksi jenis ini
tidak terjadi secara alamiah di permukaan bumi, namun merupakan prinsip kerja
pembakaran Hidrogen di pusat matahari serta bintang-bintang. Sebenarnya,
banyak tipe reaksi fusi yang dapat terjadi di matahari yang sering disebut
siklus proton-proton, mulai dari penggabungan dua inti Hidrogen menjadi inti
Deuterium hingga penggabungan inti Deuterium dan inti Tritium. Kebanyakan reaksi
ini membutuhkan kondisi tertentu yang hanya terdapat di dalam inti matahari
ataupun bintang-bintang, misalnya tekanan yang sangat tinggi. Di dalam inti
matahari, tekanan yang sangat tinggi dihasilkan oleh gaya gravitasi. Gaya
gravitasi pada pusat matahari haruslah sangat besar untuk mempertahankan
strukturnya, mengingat komposisi matahari kebanyakan terdiri dari gas Hidrogen.
Reaksi fusi di dalam teras reaktor membutuhkan Deuterium dan Tritium sebagai
bahan bakar, yang jika bergabung pada kondisi tertentu akan menghasilkan inti
Helium yang stabil disertai sebuah neutron yang membawa sebagian besar energi
hasil fusi. Saat ini, Deuterium bukan merupakan masalah, sebab
tersediaannya di alam boleh dikatakan tak terbatas. Deuterium dapat diekstraksi
dari air biasa, untuk setiap satu meter kubik air dapat diperoleh sekitar 200
gram Deuterium. Berlainan dengan Deuterium, Tritium bersifat radioaktif.
Tritium alam sangat jarang dijumpai. Untungnya, Tritium dapat dihasilkan
melalui proses ‘breeding’ dengan menggunakan sebagian kecil neutron hasil
reaksi fusi serta dua jenis isotop Litium yang terdapat di alam, yaitu Litium-6
dan Litium-7. Litium-6 dapat menangkap neutron cepat dan neutron lambat,
sedangkan Litium-7 hanya menangkap neutron cepat. Litium yang menangkap neutron
akan pecah menjadi Tritium serta Helium.
Reaktor Fusi
Banyak masalah yang harus dipecahkan sebelum reaktor fusi dapat digunakan secara komersil. Untuk menggabungkan inti Deuterium dengan Tritium, gaya tolak-menolak (‘repulsive’) akibat muatan positif kedua inti harus diatasi. Cara yang paling mungkin adalah dengan menaikkan suhu kedua inti hingga energi kinetiknya dapat mengatasi gaya ‘Coulomb’ tadi. Masalahnya, untuk mengatasi gaya ini dibutuhkan suhu jutaan Celsius! Suhu setinggi ini tidak aneh jika kita melihat suhu inti matahari dimana proses fusi dapat dengan mudah terjadi (suhu inti matahari sekitar 15 juta Celsius). Karena tidak ada material di atas permukaan bumi yang dapat menahan suhu setinggi ini, diperlukan teknik supercanggih untuk melokalisir plasma (inti bermuatan yang memiliki suhu sangat tinggi) pada proses fusi agar tidak bersentuhan dengan komponen-kompnen reaktor.
Ada dua cara yang paling efektif untuk melokalisir plasma selama proses fusi berlangsung, yaitu cara magnetis dan cara inersial.
Cara pertama dilakukan di dalam instrumen berbentuk ‘donat’, yang disebut ‘Tokamak’. Ide untuk membangun ‘Tokamak’ pertama kali diusulkan oleh fisikawan Rusia Igor E. Tamm dan Andrei D. Sakharov, serta secara terpisah oleh Lyman Spitzer di Princeton USA, pada awal 1950-an. Tokamak menggunakan kombinasi dua medan magnet yang sangat kuat yang dihasilkan oleh superkonduktor untuk menahan plasma bersuhu sekitar 50 juta Celsius agar tetap berada di tengah-tengah ‘donat’ tersebut.
Cara kedua adalah dengan menggunakan target yang memiliki kerapatan sangat tinggi yang ditembaki dengan puluhan sinar laser terfokus secara simultan. Intensitas sinar laser disini harus cukup tinggi agar target dapat seketika menguap. Partikel-partikel yang dihasilkan akan berusaha bergerak keluar sehingga menimbulkan tekanan ke dalam yang sangat dahsyat. Tekanan yang naik secara drastis ini akan mengakibatkan naiknya suhu target yang pada akhirnya dapat menyalakan proses fusi. Sebenarnya, proses ini merupakan bentuk miniatur dari bom hidrogen.
Reaktor Fusi
Banyak masalah yang harus dipecahkan sebelum reaktor fusi dapat digunakan secara komersil. Untuk menggabungkan inti Deuterium dengan Tritium, gaya tolak-menolak (‘repulsive’) akibat muatan positif kedua inti harus diatasi. Cara yang paling mungkin adalah dengan menaikkan suhu kedua inti hingga energi kinetiknya dapat mengatasi gaya ‘Coulomb’ tadi. Masalahnya, untuk mengatasi gaya ini dibutuhkan suhu jutaan Celsius! Suhu setinggi ini tidak aneh jika kita melihat suhu inti matahari dimana proses fusi dapat dengan mudah terjadi (suhu inti matahari sekitar 15 juta Celsius). Karena tidak ada material di atas permukaan bumi yang dapat menahan suhu setinggi ini, diperlukan teknik supercanggih untuk melokalisir plasma (inti bermuatan yang memiliki suhu sangat tinggi) pada proses fusi agar tidak bersentuhan dengan komponen-kompnen reaktor.
Ada dua cara yang paling efektif untuk melokalisir plasma selama proses fusi berlangsung, yaitu cara magnetis dan cara inersial.
Cara pertama dilakukan di dalam instrumen berbentuk ‘donat’, yang disebut ‘Tokamak’. Ide untuk membangun ‘Tokamak’ pertama kali diusulkan oleh fisikawan Rusia Igor E. Tamm dan Andrei D. Sakharov, serta secara terpisah oleh Lyman Spitzer di Princeton USA, pada awal 1950-an. Tokamak menggunakan kombinasi dua medan magnet yang sangat kuat yang dihasilkan oleh superkonduktor untuk menahan plasma bersuhu sekitar 50 juta Celsius agar tetap berada di tengah-tengah ‘donat’ tersebut.
Cara kedua adalah dengan menggunakan target yang memiliki kerapatan sangat tinggi yang ditembaki dengan puluhan sinar laser terfokus secara simultan. Intensitas sinar laser disini harus cukup tinggi agar target dapat seketika menguap. Partikel-partikel yang dihasilkan akan berusaha bergerak keluar sehingga menimbulkan tekanan ke dalam yang sangat dahsyat. Tekanan yang naik secara drastis ini akan mengakibatkan naiknya suhu target yang pada akhirnya dapat menyalakan proses fusi. Sebenarnya, proses ini merupakan bentuk miniatur dari bom hidrogen.
Penggolongan Reaktor
Reaktor nuklir dapat diklasifikasi, selain menurut tujuannya, juga menurut sifatnya, atau menurut tipe bahan bakar dan menurut susunan bahan bakar. Dalam reaktor ini bahan bakar dalam bentuk U02 ada dalam kelongsong yang terbuat dari paduan-logam zirkonium. Kelongsong ini berfungsi sebagai pendukung mekanik, sebagai pembungkus untuk mencegah agar produk-produk fisi tidak keluar dari elemen bahan bakar, dan sebagai pelindung uranium terhadapat korosi oleh zat pendingin. Biasanya elemen bahan bakar disusun secara teratur dengan moderator. Teras yang terdiri dari bahan bakar moderator dikelilingi oleh reflektor, yang dapat juga berfungsi sebagai moderator.
Fungsi reflektor adalah untuk mempertinggi ekonomi neutron dengan mencegah kebocoran neutorn yang berarti pelepasan dari teras reaktor. Pada lapisan luar terdapat perisai yang mengelilingi seluruh reaktor untuk menyerap neutron dan sinar gamma yang telah lepas dari teras reaktor. Pengendalian reaktor dilaksanakan dengan batang pengendali
Reaktor nuklir dapat diklasifikasi, selain menurut tujuannya, juga menurut sifatnya, atau menurut tipe bahan bakar dan menurut susunan bahan bakar. Dalam reaktor ini bahan bakar dalam bentuk U02 ada dalam kelongsong yang terbuat dari paduan-logam zirkonium. Kelongsong ini berfungsi sebagai pendukung mekanik, sebagai pembungkus untuk mencegah agar produk-produk fisi tidak keluar dari elemen bahan bakar, dan sebagai pelindung uranium terhadapat korosi oleh zat pendingin. Biasanya elemen bahan bakar disusun secara teratur dengan moderator. Teras yang terdiri dari bahan bakar moderator dikelilingi oleh reflektor, yang dapat juga berfungsi sebagai moderator.
Fungsi reflektor adalah untuk mempertinggi ekonomi neutron dengan mencegah kebocoran neutorn yang berarti pelepasan dari teras reaktor. Pada lapisan luar terdapat perisai yang mengelilingi seluruh reaktor untuk menyerap neutron dan sinar gamma yang telah lepas dari teras reaktor. Pengendalian reaktor dilaksanakan dengan batang pengendali
Desain Reaktor
Usaha mendisain reaktor nuklir adalah untuk membuat suatu instalasi sesuai dengan tujuannya dengan pembiayaan serta hasil yang seoptimal mungkin. Pada umumnya dikehendaki agar reaktor daya mencapai efisiensi teknik yang sebesar-besarnya. Akan tetapi perlu diinsafi pula bahwa dalam reaktor terdapat bahan dan material yang relatif sangat mahal, misalnya bahan bakar, moderator, dan berbagai sistem keamanan, sehingga yang diusahakan oleh pendisain adalah untuk mencapai efisiensi material yang sebesarnya, yang berarti bahwa yang diinginkan adalah memperoleh energi listrik yang sebesarnya dari tiap unit sistem/material yang mahal itu. Lain dari pada itu diinginkan pula agar sistem reaktor mencapai ekonomi neutron yang sebaik-baiknya, yang berarti bahwa neutron yang dibangkitkan dalam teras reaktor sebanyak-banyaknya menghasilkan pembelahan atom uranium dan kalor (dalam keadaan terkendali) dengan mengurangi penyerapan neutron oleh bahan dan material lainnya dalam bejana reaktor.
Usaha mendisain reaktor nuklir adalah untuk membuat suatu instalasi sesuai dengan tujuannya dengan pembiayaan serta hasil yang seoptimal mungkin. Pada umumnya dikehendaki agar reaktor daya mencapai efisiensi teknik yang sebesar-besarnya. Akan tetapi perlu diinsafi pula bahwa dalam reaktor terdapat bahan dan material yang relatif sangat mahal, misalnya bahan bakar, moderator, dan berbagai sistem keamanan, sehingga yang diusahakan oleh pendisain adalah untuk mencapai efisiensi material yang sebesarnya, yang berarti bahwa yang diinginkan adalah memperoleh energi listrik yang sebesarnya dari tiap unit sistem/material yang mahal itu. Lain dari pada itu diinginkan pula agar sistem reaktor mencapai ekonomi neutron yang sebaik-baiknya, yang berarti bahwa neutron yang dibangkitkan dalam teras reaktor sebanyak-banyaknya menghasilkan pembelahan atom uranium dan kalor (dalam keadaan terkendali) dengan mengurangi penyerapan neutron oleh bahan dan material lainnya dalam bejana reaktor.
Komponen reaktor Nuklir
1. Bahan Bakar Nuklir
Pada hakekatnya reaktor nuklir itu adalah suatu wadah yang mengandung bahan nuklir yang dapat membelah, yang disusun sedemikian sehingga suatu reaksi berantai dapat berjalan dalam keadaan dan kondisi yang terkendali. Dengan sendirinya syarat agar suatu bahan dapat dipergunakan sebagai bahan bakar adalah bahwa bahan tersebut dapat mengadakan fisi atau pembelahan atom. Untuk maksud ini dikenal hanya tiga macam isotop, yaitu 92U235, 94Pu239 dan 92U233. Diantara isotop ini hanya 92U235 yang terdapat dalam alam, yaitu dengan kadar 0,7 % dalam uranium alam, sedangkan selebihnya terdiri dari 94Pu239 dan 92U233.
Bahan bakar uranium biasanya dipergunakan dalam bentuk padat, meskipun dalam berbagai reaktor eksperimentil dalam tahun limapuluhan sering pula dipergunakan sebagai larutan atau cairan dalam bentuk garam uranium (plutonium). Dalam bentuk padat bahan bakar uranium umumnya dipergunakan sebagai oksida, yaitu UO2, karena ternyata bahwa dalam bentuk logam murni terdapat keberatan-keberatan yang secara teknik sukar dapat dipecahkan.
1. Bahan Bakar Nuklir
Pada hakekatnya reaktor nuklir itu adalah suatu wadah yang mengandung bahan nuklir yang dapat membelah, yang disusun sedemikian sehingga suatu reaksi berantai dapat berjalan dalam keadaan dan kondisi yang terkendali. Dengan sendirinya syarat agar suatu bahan dapat dipergunakan sebagai bahan bakar adalah bahwa bahan tersebut dapat mengadakan fisi atau pembelahan atom. Untuk maksud ini dikenal hanya tiga macam isotop, yaitu 92U235, 94Pu239 dan 92U233. Diantara isotop ini hanya 92U235 yang terdapat dalam alam, yaitu dengan kadar 0,7 % dalam uranium alam, sedangkan selebihnya terdiri dari 94Pu239 dan 92U233.
Bahan bakar uranium biasanya dipergunakan dalam bentuk padat, meskipun dalam berbagai reaktor eksperimentil dalam tahun limapuluhan sering pula dipergunakan sebagai larutan atau cairan dalam bentuk garam uranium (plutonium). Dalam bentuk padat bahan bakar uranium umumnya dipergunakan sebagai oksida, yaitu UO2, karena ternyata bahwa dalam bentuk logam murni terdapat keberatan-keberatan yang secara teknik sukar dapat dipecahkan.
Ada 2 jenis bahan bakar dalam Reaktor
Nuklir, yaitu:
·
Bahan Bakar Fisil adalah unsur
atau nuklida yang secara langsung dapat mengalami reaksi pemelahan (fisi)
ketika menangkap atau menyerap neutron yang mengenainya.
·
Bahan Bakar Fertil adalah unsur
atau nuklida yang tidak dapat memelah secara lansung ketika menangkap atau
menyerap neutron yang mengenainya.
Kebanyakan bahan bakar yang ada
dialam merupakan bahan bakar fertil , contoh : 100 % nuklida 90Th232
merupakan bahan bakar fertil. Untuk nuklida 92U235 : 99,3
% merupakan bahan bakar fertil dan hanya 0,7 % yang merupakan bahan bakar
fisil.
2. Moderator Dan Reflektor
Neutron yang dilepaskan oleh fisi mempunyai energi kinetik yang relatif sangat tinggi (sekitar 2 MeV) dengan kecepatan yang sangat tinggi. Agar neutron dapat menyebabkan fisi yang berikutnya lagi, energinya harus dikurangi sampai mencapai energi termik (0,025 eV). Untuk memperlambat neutron cepat sampai mencapai tingkat energi yang lebih rendah, neutron yang berenergi tinggi itu ditumbukkan pada atom-atom yang terdapat dalam bahan-bahan tertentu, yang disebut moderator. Syarat untuk memilih dan menentukan bahan moderator dan reflektor adalah:
1) Pada tiap tumbukan terdapat kehilangan energi neutron yang besar.
2) Penampang penyerapan yang rendah.
3) Penampang penghamburan yang tinggi.
Neutron yang dilepaskan oleh fisi mempunyai energi kinetik yang relatif sangat tinggi (sekitar 2 MeV) dengan kecepatan yang sangat tinggi. Agar neutron dapat menyebabkan fisi yang berikutnya lagi, energinya harus dikurangi sampai mencapai energi termik (0,025 eV). Untuk memperlambat neutron cepat sampai mencapai tingkat energi yang lebih rendah, neutron yang berenergi tinggi itu ditumbukkan pada atom-atom yang terdapat dalam bahan-bahan tertentu, yang disebut moderator. Syarat untuk memilih dan menentukan bahan moderator dan reflektor adalah:
1) Pada tiap tumbukan terdapat kehilangan energi neutron yang besar.
2) Penampang penyerapan yang rendah.
3) Penampang penghamburan yang tinggi.
Zat
yang mengandung hidrogen merupakan moderator yang baik jika dilihat pada
kehilangan energi neutron setelah terjadi tumbukan. Akan tetapi hidrogen
mempunyai penampang penyerapan yang relatif tinggi, yang dilihat dari sudut
ekonomi neutron tidak menguntungkan. Dalam bentuk persenyawaan, misalnya air
normal dan hidrida logam, zat hidrogen itu dapat dipakai sebagai moderator,
asalkan dipergunakan uranium diperkaya sebagai bahan bakar. Bahan-bahan lain
yang dipergunakan sebagai moderator adalah D20, grafit, berillium
dan berillium oksida.
Reflektor dipasang disekeliling teras reaktor dengan maksud agar neutron yang dihamburkan keluar dapat dipantulkan kembali ke teras reaktor. Dengan demikian kebocoran neutron dapat dikurangi. Sifat reflektor jadinya hampir sama dengan moderator, kadang-kadang moderator yang mempunyai sifat yang baik dapat dipergunakan sekaligus sebagai reflektor. Akan tetapi dalam reaktor pembiak cepat yang tidak memerlukan bahan moderator, dipergunakan suatu bahan sebagai reflektor, yang fungsinya hanyalah untuk memantulkan neutron cepat kembali ke teras reaktor.
Reflektor dipasang disekeliling teras reaktor dengan maksud agar neutron yang dihamburkan keluar dapat dipantulkan kembali ke teras reaktor. Dengan demikian kebocoran neutron dapat dikurangi. Sifat reflektor jadinya hampir sama dengan moderator, kadang-kadang moderator yang mempunyai sifat yang baik dapat dipergunakan sekaligus sebagai reflektor. Akan tetapi dalam reaktor pembiak cepat yang tidak memerlukan bahan moderator, dipergunakan suatu bahan sebagai reflektor, yang fungsinya hanyalah untuk memantulkan neutron cepat kembali ke teras reaktor.
3. Bahan Pengendali
Untuk menjalankan reaktor nuklir dengan baik diperlukan reaksi pembelahan berantai yang dapat dikendalikan secara teliti. Syarat utama bagi pengendalian reaktor adalah bahwa keadaan kritis dan nyaris super-kritis dapat tercapai dengan lancar dan teratur. Kemudian kenaikan daya harus dapat tercapai dengan kecepatan yang teratur pula, sedangkan pada tiap tingkat daya hendaknya dapat tercapai suatu keadaan yang stabil. Syarat lain adalah bahwa tiap keadaan transien (perobahan cepat yang tidak terkendali dalam reaktor) dapat dikoreksi dengan penggunaan mekanik pengendalian. Akhirnya dikehendaki pula bahwa reaktor pada tiap waktu dapat diberhentikan (shutdown) atau dapat dijalankan (startup).
Pengendalian reaktor biasanya dapat dilakukan dengan mengatur banyaknya penyerapan neutron. Dalam tipe-tipe reaktor yang tertentu pengendalian itu dilakukan dengan mengatur pembangkitan neutron, misalnya dalam tipe bahan bakar cairan dengan merobah konsentrasi bahan bakar.
Pengendalian penyerapan neutron dilakukan dengan mengatur posisi batang-batang pengendali terhadap teras reaktor. Batang pengendai mengandung bahan yang memiliki penampang penyerapan neutron yang tinggi. Dalam operasi jangka panjang perlu diperhatikan empat faktor, yaitu:
1) Deplesi bahan bakar (berkurangkan bahan bakar)
2) Tambahan bahan bakar baru
3) Akumulasi racun radioaktif;
4) Burnout batang pengendali.
Untuk menjalankan reaktor nuklir dengan baik diperlukan reaksi pembelahan berantai yang dapat dikendalikan secara teliti. Syarat utama bagi pengendalian reaktor adalah bahwa keadaan kritis dan nyaris super-kritis dapat tercapai dengan lancar dan teratur. Kemudian kenaikan daya harus dapat tercapai dengan kecepatan yang teratur pula, sedangkan pada tiap tingkat daya hendaknya dapat tercapai suatu keadaan yang stabil. Syarat lain adalah bahwa tiap keadaan transien (perobahan cepat yang tidak terkendali dalam reaktor) dapat dikoreksi dengan penggunaan mekanik pengendalian. Akhirnya dikehendaki pula bahwa reaktor pada tiap waktu dapat diberhentikan (shutdown) atau dapat dijalankan (startup).
Pengendalian reaktor biasanya dapat dilakukan dengan mengatur banyaknya penyerapan neutron. Dalam tipe-tipe reaktor yang tertentu pengendalian itu dilakukan dengan mengatur pembangkitan neutron, misalnya dalam tipe bahan bakar cairan dengan merobah konsentrasi bahan bakar.
Pengendalian penyerapan neutron dilakukan dengan mengatur posisi batang-batang pengendali terhadap teras reaktor. Batang pengendai mengandung bahan yang memiliki penampang penyerapan neutron yang tinggi. Dalam operasi jangka panjang perlu diperhatikan empat faktor, yaitu:
1) Deplesi bahan bakar (berkurangkan bahan bakar)
2) Tambahan bahan bakar baru
3) Akumulasi racun radioaktif;
4) Burnout batang pengendali.
Syarat-syarat bahan untuk batang
pengendali adalah sebagai berikut:
1) Dapat menyerap neutron dengan mudah
2) Mempunyai kekuatan mekanik yang cukup besar
3) Mempunyai massa yang
4) Tahan korosi.
5) Stabil dalam lingkungan radiasi dan suhu tinggi.
6) Dapat memindahkan kalor dengan baik.
1) Dapat menyerap neutron dengan mudah
2) Mempunyai kekuatan mekanik yang cukup besar
3) Mempunyai massa yang
4) Tahan korosi.
5) Stabil dalam lingkungan radiasi dan suhu tinggi.
6) Dapat memindahkan kalor dengan baik.
Sebagai
bahan batang pengendali biasanya dipergunakan paduan logam kadmium atau borium.
Kadmium murni adalah logam berwarna putih kebiru-biruan yang sangat lunak.
Sebagai logam murni kadmium tidak dapat dipergunakan sebagai bahan pengendali
karena titik leburnya relatif rendah (320°C) sedangkan pada suhu tinggi mudah
dioksidasi menjadi serbuk berwarna coklat. Sebagai bahan pengendali biasanya
kadmium dicampur dengan perak dan indium sehingga membentuk paduan logam dengan
sifat mekaniknya cukup kuat.
Borium murni tidak mempunyai sifat seperti logam; titik leburnya sangat tinggi (2100°C) dan kekerasan kristalnya hanya dilebihi oleh intan. Sebagai bahan pengendali, borium biasanya dipergunakan sebagai karbida (B4C), sebagai paduan logam dengan aluminium (boral) dan belakangan ini sebagai boron baja (boron steel)
Borium murni tidak mempunyai sifat seperti logam; titik leburnya sangat tinggi (2100°C) dan kekerasan kristalnya hanya dilebihi oleh intan. Sebagai bahan pengendali, borium biasanya dipergunakan sebagai karbida (B4C), sebagai paduan logam dengan aluminium (boral) dan belakangan ini sebagai boron baja (boron steel)
4. Pendingin
Setiap inti atom 92U235 yang mengalami pembelahan melepaskan sejumlah energi sebesar kira-kira 200 MeV, yang kemudian hampir seluruhnya keluar dalam bentuk kalor. Suatu zat pendingin diperlukan untuk menghindarkan terjadinya suhu yang berlebihan dalam bejana reaktor.
Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh zat pendingin ialah:
1) Mempunyai penyerapan neutron yang rendah.
2) Mempunyai perpindahan kalor yang baik.
3) Dapat menggunakan daya pompa yang rendah.
4) Mempunyai titik beku yang rendah.
5) Mempunyai titik didih yang tinggi.
6) Stabil dalam lingkungan radiasi dan suhu tinggi.
7) Tidak peka terhadap keradioaktivan yang di-induksi.
8) Tidak korosi.
9) Aman dalam penanganan.
Setiap inti atom 92U235 yang mengalami pembelahan melepaskan sejumlah energi sebesar kira-kira 200 MeV, yang kemudian hampir seluruhnya keluar dalam bentuk kalor. Suatu zat pendingin diperlukan untuk menghindarkan terjadinya suhu yang berlebihan dalam bejana reaktor.
Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh zat pendingin ialah:
1) Mempunyai penyerapan neutron yang rendah.
2) Mempunyai perpindahan kalor yang baik.
3) Dapat menggunakan daya pompa yang rendah.
4) Mempunyai titik beku yang rendah.
5) Mempunyai titik didih yang tinggi.
6) Stabil dalam lingkungan radiasi dan suhu tinggi.
7) Tidak peka terhadap keradioaktivan yang di-induksi.
8) Tidak korosi.
9) Aman dalam penanganan.
Berdasarkan jenis pendinginnya, terdapat empat jenis
reaktor, dan berbagai bahan yang dipergunakan sebagai pendingin, yaitu
- Reaktor dengan pendingin gas, menggunakan grafit sebagai moderator, yaitu udara, helium, CO2, uap.
- Reaktor dengan pendingin air ringan (H20), yang terdiri dari reaktor air bertekanan atau pressurized water reactor (PWR) dan reaktor air didih atau boiling water reactor (BWR),
- Reaktor dengan pendingin air berat (D2O),
- Reaktor dengan pendingin logam cair (Na), NaK
5. Bahan Perisai
Dalam reaktor yang sedang beroperasi akan terdapat berbagai macam radiasi yaitu partikel alfa dan beta, fragmen (produk) pembelahan, proton, sinar gamma dan neutron. Proteksi terhadap radiasi yang berbahaya ini dilakukan dengan memasang bahan perisai sebagai pelindung disekitar bejana reaktor.
Partikel alfa merupaka inti helium, terdiri dari dua neutron dan dua proton dan oleh karena itu mengandung muatan listrik positif yang relatif besar. Partikel alfa diemisi selama peluruhan radioaktif oleh isotop radioaktif dengan massa berat dan energi diskrit yang khas untuk isotop tersebut dan besarnya pada umumnya lebih dari 5 MeV. Partikel alfa melepaskan energinya dalam udara dengan membentuk ion. Jarak tempuh partikel alfa dalam udara hanya 2 sampai 4 cm dan karena itu radiasi alfa tidak merupakan suatu problem dalam disain perisai. Proton juga menyebabkan ionisasi dalam udara, meskipun kurang karena muatan listriknya lebih kecil. Jarak tempuh proton kira-kira 5 sampai 10 kali jarak tempuh partikel alfa, akan tetapi seperti juga partikel alfa, proton tidak menimbulkan kesulitan dalam desain perisai. Partikel beta (elektron dan positron) di-emisi dengan energi yang meliputi spektrum yang luas dengan kecepatan yang lebih besar dari pada partikel alfa. Partikel beta dapat juga menimbulkan radiasi jika melalui medan listrik inti atom berat. Pelepasan energi ini timbul sebagai sinar X dengan spektrum yang kontinyu dan disebut “brermstrahlung”, yang mengandung bahaya disamping partikel betanya sendiri. Positron mempunyai sifat yang sama seperti elektron akan tetapi lain dari itu ia dapat bereaksi dengan elektron dan dapat menimbulkan dua foton gamma.
Neutron, seperti juga sinar gamma, mempunyai daya tembus yang cukup besar. Oleh karena neutron tidak mempunyai muatan listrik maka cara satu-satunya agar neutron melepaskan energinya adalah dengan tumbukan, hamburan elastis dan tidak elastis dan penyerapan. Kesulitan yang timbul untuk menahan neutron adalah karena pada umumnya penyerapan neutron oleh bahan disertai dengan reaksi (n, gamma). Jadi meskipun neutron dapat ditahan, akan tetapi segera diikuti oleh emisi gamma. Dengan demikian suatu perisai untuk menahan neutron harus juga sanggup untuk menahan sinar gamma yang dikeluarkan pada akhir jarak tempuh neutron.
Dalam reaktor yang sedang beroperasi akan terdapat berbagai macam radiasi yaitu partikel alfa dan beta, fragmen (produk) pembelahan, proton, sinar gamma dan neutron. Proteksi terhadap radiasi yang berbahaya ini dilakukan dengan memasang bahan perisai sebagai pelindung disekitar bejana reaktor.
Partikel alfa merupaka inti helium, terdiri dari dua neutron dan dua proton dan oleh karena itu mengandung muatan listrik positif yang relatif besar. Partikel alfa diemisi selama peluruhan radioaktif oleh isotop radioaktif dengan massa berat dan energi diskrit yang khas untuk isotop tersebut dan besarnya pada umumnya lebih dari 5 MeV. Partikel alfa melepaskan energinya dalam udara dengan membentuk ion. Jarak tempuh partikel alfa dalam udara hanya 2 sampai 4 cm dan karena itu radiasi alfa tidak merupakan suatu problem dalam disain perisai. Proton juga menyebabkan ionisasi dalam udara, meskipun kurang karena muatan listriknya lebih kecil. Jarak tempuh proton kira-kira 5 sampai 10 kali jarak tempuh partikel alfa, akan tetapi seperti juga partikel alfa, proton tidak menimbulkan kesulitan dalam desain perisai. Partikel beta (elektron dan positron) di-emisi dengan energi yang meliputi spektrum yang luas dengan kecepatan yang lebih besar dari pada partikel alfa. Partikel beta dapat juga menimbulkan radiasi jika melalui medan listrik inti atom berat. Pelepasan energi ini timbul sebagai sinar X dengan spektrum yang kontinyu dan disebut “brermstrahlung”, yang mengandung bahaya disamping partikel betanya sendiri. Positron mempunyai sifat yang sama seperti elektron akan tetapi lain dari itu ia dapat bereaksi dengan elektron dan dapat menimbulkan dua foton gamma.
Neutron, seperti juga sinar gamma, mempunyai daya tembus yang cukup besar. Oleh karena neutron tidak mempunyai muatan listrik maka cara satu-satunya agar neutron melepaskan energinya adalah dengan tumbukan, hamburan elastis dan tidak elastis dan penyerapan. Kesulitan yang timbul untuk menahan neutron adalah karena pada umumnya penyerapan neutron oleh bahan disertai dengan reaksi (n, gamma). Jadi meskipun neutron dapat ditahan, akan tetapi segera diikuti oleh emisi gamma. Dengan demikian suatu perisai untuk menahan neutron harus juga sanggup untuk menahan sinar gamma yang dikeluarkan pada akhir jarak tempuh neutron.
Jika diringkaskan, syarat untuk bahan
perisai adalah:
1). Dapat memperlambat neutron
2). Dapat menyerap neutron
3). Dapat menyerap radiasi gamma
1). Dapat memperlambat neutron
2). Dapat menyerap neutron
3). Dapat menyerap radiasi gamma
Bahan-bahan yang dipergunakan sebagai
perisai:
1). Air ringan
2). Beton, dicampuri dengan bahan lainnya, misalnya barit
3). Logam, seperti Fe, Pb, Bi, W, Boral dan lain-lain.
1). Air ringan
2). Beton, dicampuri dengan bahan lainnya, misalnya barit
3). Logam, seperti Fe, Pb, Bi, W, Boral dan lain-lain.
6. Bahan Struktur
Dalam reaktor dengan disain tertentu material untuk bahan bakar moderator (reflektor), pengendalian, pendinginan dan perisai dipilih sedemikiansehingga memenuhi syarat-syarat yang khusus berlaku untuk reaktor tersebut. Biasanya bahan-bahan yang disebut tidak pasti mempunyai sifat fisika dan mekanika yang baik pula. Oleh karena itu untuk menambah kekuatan konstruksi reaktor diperlukan bahan-bahan lain yang biasanya, dilihat dari sudut ekonomi neutron, merugikan, akan tetapi diperlukan juga, agar komponen komponen tetap utuh dalam disainnya yang semula.
Dalam reaktor dengan disain tertentu material untuk bahan bakar moderator (reflektor), pengendalian, pendinginan dan perisai dipilih sedemikiansehingga memenuhi syarat-syarat yang khusus berlaku untuk reaktor tersebut. Biasanya bahan-bahan yang disebut tidak pasti mempunyai sifat fisika dan mekanika yang baik pula. Oleh karena itu untuk menambah kekuatan konstruksi reaktor diperlukan bahan-bahan lain yang biasanya, dilihat dari sudut ekonomi neutron, merugikan, akan tetapi diperlukan juga, agar komponen komponen tetap utuh dalam disainnya yang semula.
Untuk bahan struktur dalam bejana
reaktor berlaku syarat-syarat berikut:
1). Mempunyai penyerapan neutron yang rendah.
2). Stabil dalam lingkungan radiasi dan suhu tinggi.
3). Mempunyai kekuatan mekanik yang baik.
4). Tahan korosi.
5). Mempunyai sifat perpindahan kalor yang baik.
1). Mempunyai penyerapan neutron yang rendah.
2). Stabil dalam lingkungan radiasi dan suhu tinggi.
3). Mempunyai kekuatan mekanik yang baik.
4). Tahan korosi.
5). Mempunyai sifat perpindahan kalor yang baik.
Sebagai bahan struktur dalam bejana
reaktor biasanya dipergunakan besi-baja, aluminium, zirkonium, nikel, pada
umumnya dalam bentuk paduan logam.
Catatan
1. Bahan bakar
Terdapat dalam teras reaktor diatur sedemikian rupa hingga luas permukaannya cukup besar untuk memperbesar perpindahan kalor yang dihasilkan oleh bahan bakar.
2. Pendingin (primer)
Cairan/gas yang mempunyai sifat-sifat perpindahan kalor yang baik, berfungsi untuk mendinginkan bahan bakar. Kadang-kadang pendingin primer berfungsi pula sebagai moderator.
3. Moderator
Berfungsi untuk menurunkan energi neutron dari energi tinggi ke termaik. Moderator harus mempunyai sifat-sifat kemampuan menghamburkan neutron besar, tetapi kemampuan penyerapannya kecil. Seperti yang akan diterangkan kemudian moderator dipilih dari unsur-unsur yang mempunyai A kecil agar penurunan energi per tumbukan dapat besar.
4. Batang kendali
Terbuat dari bahan yang mempunyai serap neutron yang sangat besar berfungsi untuk mengendalikan jumlah populasi neutron yang terdapat di dalam reaktor, jadi juga mengendalikan jumlah reaksi fisi yang terjadi.
5. Perisai (shielding)
Menahan radiasi yang dikeluarkan oleh inti-inti hasil fisi, agar para pekerja dapat melakukan tugas-tugasnya di sekitar reaktor dengan aman.
6. Pemindah kalor (heat exchanger)
Pendingin primer biasanya merupakan suatu rangkaian tertutup, artinya pendingin primer dikembalikan lagi oleh pompa ke reaktor setelah kalor yang dibawa dari reaktor dipindahkan ke pendingin sekunder di dalam alat penukar kalor.
1. Bahan bakar
Terdapat dalam teras reaktor diatur sedemikian rupa hingga luas permukaannya cukup besar untuk memperbesar perpindahan kalor yang dihasilkan oleh bahan bakar.
2. Pendingin (primer)
Cairan/gas yang mempunyai sifat-sifat perpindahan kalor yang baik, berfungsi untuk mendinginkan bahan bakar. Kadang-kadang pendingin primer berfungsi pula sebagai moderator.
3. Moderator
Berfungsi untuk menurunkan energi neutron dari energi tinggi ke termaik. Moderator harus mempunyai sifat-sifat kemampuan menghamburkan neutron besar, tetapi kemampuan penyerapannya kecil. Seperti yang akan diterangkan kemudian moderator dipilih dari unsur-unsur yang mempunyai A kecil agar penurunan energi per tumbukan dapat besar.
4. Batang kendali
Terbuat dari bahan yang mempunyai serap neutron yang sangat besar berfungsi untuk mengendalikan jumlah populasi neutron yang terdapat di dalam reaktor, jadi juga mengendalikan jumlah reaksi fisi yang terjadi.
5. Perisai (shielding)
Menahan radiasi yang dikeluarkan oleh inti-inti hasil fisi, agar para pekerja dapat melakukan tugas-tugasnya di sekitar reaktor dengan aman.
6. Pemindah kalor (heat exchanger)
Pendingin primer biasanya merupakan suatu rangkaian tertutup, artinya pendingin primer dikembalikan lagi oleh pompa ke reaktor setelah kalor yang dibawa dari reaktor dipindahkan ke pendingin sekunder di dalam alat penukar kalor.
Reaktor nuklir dapat digolongkan
menurut tujuannya, yaitu untuk penelitian, pembangkit daya atau untuk produksi.
Penggolongan menurut cara ini bukanlah eksklusif dalam tujuannya masing-masing,
akan tetapi hanya bermaksud untuk menonjolkan tujuan utamanya.
Reaktor penelitian didesain untuk menghasilkan neutron dan dipergunakan untuk berbagai eksperimen fisika reaktor, untuk menghasilkan radioisotop, untuk penelitian dalam berbagai bidang, pengamatan, terutama fisika, kimia dan biologi, untuk menguji dan mengadakan evaluasi terhadap berbagai, komponen nuklir yang didisain untuk suatu reaktor daya dan untuk maksud pendidikan dan latihan. Reaktor uji material adalah reaktor penelitian yang menghasilkan neutron dengan fluks yang tinggi, yaitu dalam orde 1014 -1016 n/cm2s.Tujuan utama reaktor daya adalah untuk pembangkitan listrik. Disamping itu uap kalor yang dihasilkan sering dipergunakan dalam perindustrian sebagai kalor proses (process heat) untuk pemanasan gedung dan untuk menawarkan air laut (desalinasi).
Reaktor produksi dalam tahun lima puluhan dibangun khusus untuk menghasilkan Pu-239 dari U-238, kemudian reaktor-reaktor produksi yang masih beroperasi itu dimodifikasi sehingga juga dapat membangkitkan listrik, sedangkan produksi plutonium kini menjadi tujuan sekunder, oleh karena persediaan bahan ini telah mulai berlebihan.
Manfaat suatu sistem pembangkit tenaga dapat dinilai dengan mudah apabila sistem tadi dibandingkan dengan sistem pembangkit tenaga lain sehingga kelebihan dan kekurangannya dapat diperinci dengan jelas. Dalam hal ini tenaga nuklir harus dibandingkan dengan tenaga fosil karena tenaga fosil dewasa ini memikul sebagian besar kebutuhan tenaga di dunia. Karena bentuk sumber bahan bakar fosil yang masih melimpah cadangannya di bumi adalah batu bara, maka perbandingan akan dilakukan terhadap sistem pembangkit tenaga batu bara. Dibandingkan dengan Pusat Listrik Tenaga Batu-bara, Pusat Listrik Tenaga Nuklir mempunyai keuntungan-keuntungan sebagai berikut:
1. tidak mencemarkan udara
2. menghasilkan bahan-bahan sisa padat lebih sedikit
3. cadangan sumber bahan bakar nuklir melimpah
4. penyediaan bahan bakarnya memerlukan penambangan yang lebih sedikit
5. lebih ekonomis
6. persoalan pangangkutan bahan bakar lebih mudah
7. pemilihan letak lebih luwes.
Reaktor penelitian didesain untuk menghasilkan neutron dan dipergunakan untuk berbagai eksperimen fisika reaktor, untuk menghasilkan radioisotop, untuk penelitian dalam berbagai bidang, pengamatan, terutama fisika, kimia dan biologi, untuk menguji dan mengadakan evaluasi terhadap berbagai, komponen nuklir yang didisain untuk suatu reaktor daya dan untuk maksud pendidikan dan latihan. Reaktor uji material adalah reaktor penelitian yang menghasilkan neutron dengan fluks yang tinggi, yaitu dalam orde 1014 -1016 n/cm2s.Tujuan utama reaktor daya adalah untuk pembangkitan listrik. Disamping itu uap kalor yang dihasilkan sering dipergunakan dalam perindustrian sebagai kalor proses (process heat) untuk pemanasan gedung dan untuk menawarkan air laut (desalinasi).
Reaktor produksi dalam tahun lima puluhan dibangun khusus untuk menghasilkan Pu-239 dari U-238, kemudian reaktor-reaktor produksi yang masih beroperasi itu dimodifikasi sehingga juga dapat membangkitkan listrik, sedangkan produksi plutonium kini menjadi tujuan sekunder, oleh karena persediaan bahan ini telah mulai berlebihan.
Manfaat suatu sistem pembangkit tenaga dapat dinilai dengan mudah apabila sistem tadi dibandingkan dengan sistem pembangkit tenaga lain sehingga kelebihan dan kekurangannya dapat diperinci dengan jelas. Dalam hal ini tenaga nuklir harus dibandingkan dengan tenaga fosil karena tenaga fosil dewasa ini memikul sebagian besar kebutuhan tenaga di dunia. Karena bentuk sumber bahan bakar fosil yang masih melimpah cadangannya di bumi adalah batu bara, maka perbandingan akan dilakukan terhadap sistem pembangkit tenaga batu bara. Dibandingkan dengan Pusat Listrik Tenaga Batu-bara, Pusat Listrik Tenaga Nuklir mempunyai keuntungan-keuntungan sebagai berikut:
1. tidak mencemarkan udara
2. menghasilkan bahan-bahan sisa padat lebih sedikit
3. cadangan sumber bahan bakar nuklir melimpah
4. penyediaan bahan bakarnya memerlukan penambangan yang lebih sedikit
5. lebih ekonomis
6. persoalan pangangkutan bahan bakar lebih mudah
7. pemilihan letak lebih luwes.
Sebaliknya, PLTN mempunyai beberapa
kekurangan antara lain sebagai berikut:
1. Menghasilkan bahan sisa radioaktif yang berumur sangat panjang sehingga harus disimpan dan diamankan untuk jangka waktu yang sangat lama.
2. Dapat melepaskan bahan-bahan radioaktif. Perlu ditambahkan bahwa pelepasannya adalah sedemikian rendahnya sehingga tidak begitu berarti apabila dibandingkan dengan latar belakang radiasi yang sudah ada dalam alam. Pelepasan bahan-bahan radioaktif dari suatu Pusat Listrik Tenaga Batu-bara yang berasal dari radio-aktivitas alam dalam batu bara dapat melebihi pelepasan radioaktif dari Pusat Listrik Tenaga Nuk!ir.
3. Dalam PLTN terdapat himpunan bahan-bahan radioaktif dalam jumlah amat besar yang harus dikungkung, dalam keadaan bagaimanapun juga. Oleh karena itu, segi-segi keselamatan yang bersangkutan dengan kemungkinan terjadinya kecelakaan dapat lebih berat dibandingkan dengan PLT-Batu bara.
4. Modal yang diperlukan untuk pembangunan PLTN lebih besar dan waktu pembangunannya lebih lama dibandingkan dengan PLT-Batubara.
1. Menghasilkan bahan sisa radioaktif yang berumur sangat panjang sehingga harus disimpan dan diamankan untuk jangka waktu yang sangat lama.
2. Dapat melepaskan bahan-bahan radioaktif. Perlu ditambahkan bahwa pelepasannya adalah sedemikian rendahnya sehingga tidak begitu berarti apabila dibandingkan dengan latar belakang radiasi yang sudah ada dalam alam. Pelepasan bahan-bahan radioaktif dari suatu Pusat Listrik Tenaga Batu-bara yang berasal dari radio-aktivitas alam dalam batu bara dapat melebihi pelepasan radioaktif dari Pusat Listrik Tenaga Nuk!ir.
3. Dalam PLTN terdapat himpunan bahan-bahan radioaktif dalam jumlah amat besar yang harus dikungkung, dalam keadaan bagaimanapun juga. Oleh karena itu, segi-segi keselamatan yang bersangkutan dengan kemungkinan terjadinya kecelakaan dapat lebih berat dibandingkan dengan PLT-Batu bara.
4. Modal yang diperlukan untuk pembangunan PLTN lebih besar dan waktu pembangunannya lebih lama dibandingkan dengan PLT-Batubara.
Pada
umumnya dapatlah dikatakan bahwa keberatan-keberatan yang ditujukan terhadap
PLTN dewasa ini lebih bersifat emosional dari pada riil yaitu sebagai akibat
dari gambaran tenaga nuklir sebagai tenaga penghancur yang maha dahsyat, dengan
diledakkannya dua buah bom atom di Hiroshima dan Nagasaki dalam Perang Dunia
ke-2 yang lalu. Ditinjau dari segi teknik, hampir semua persoalan yang
bersangkutan dengan operasi PLTN telah tersedia pemecahannya dewasa ini. Hal
ini terbukti dari sejarah operasi PLTN, yang jumlahnya dewasa ini sudah hampir
400 di seluruh dunia, yang telah berjalan dengan aman sampai saat ini tanpa
terjadi kecelakaan yang berarti. Pada dasarnya, persoalan-persoalan yang
bersangkutan dengan pelepasan bahan radioaktif, pembuangan bahan sisa dan
persoalan keselamatan lain hanyalah merupakan persoalan biaya. Dengan
mengeluarkan biaya yang lebih besar, kemungkinan terjadinya kecelakaan dapat
ditekan menjadi lebih rendah. Tetapi sudah jelas bahwa kemungkinan terjadinya
kecelakaan tersebut tidaklah mungkin untuk ditiadakan sama sekali. Hal ini
berlaku pula untuk setiap sistem teknologi lain yang manapun.
Keselamatan Reaktor Nuklir
Aspek keselamatan yang digunakan pada reaktor nuklir adalah mencegah kemungkinan terjadinya kecelakaan dan memperkecil dampak yang dapat diakibatkan oleh kejadian kecelakaan, yang lebih dikenal dengan nama sistem pertahanan berlapis (defence in depth). Ada 5 pertahanan yang utama, yaitu:
1. Komponen-komponen reaktor
2. Sistem proteksi reaktor
3. Konsep hambatan ganda
4. Pemeriksaan dan pengujian
5. Operator
Aspek keselamatan yang digunakan pada reaktor nuklir adalah mencegah kemungkinan terjadinya kecelakaan dan memperkecil dampak yang dapat diakibatkan oleh kejadian kecelakaan, yang lebih dikenal dengan nama sistem pertahanan berlapis (defence in depth). Ada 5 pertahanan yang utama, yaitu:
1. Komponen-komponen reaktor
2. Sistem proteksi reaktor
3. Konsep hambatan ganda
4. Pemeriksaan dan pengujian
5. Operator
Komponen Reaktor
Komponen-komponen reaktor harus memenuhi standar kualitas yang tinggi dan dapat diandalkan, sehingga kemungkinan kegagalan komponen tersebut sangat kecil. Komponen-komponen tersebut antara lain pompa-pompa, katup-katup, pemipaan, tangki, instrumentasi, dan kontrol.
Komponen-komponen reaktor harus memenuhi standar kualitas yang tinggi dan dapat diandalkan, sehingga kemungkinan kegagalan komponen tersebut sangat kecil. Komponen-komponen tersebut antara lain pompa-pompa, katup-katup, pemipaan, tangki, instrumentasi, dan kontrol.
Sistem Proteksi Reaktor
Desain keselamatan reaktor adalah memanfaatkan sifat-sifat alam yang menjamin adanya keselamatan inheren sehingga reaktor nuklir mempunyai sistem yang aman dan selamat terhadap kekeliruan yang dilakukan oleh operator. Disamping itu reaktor nuklir dilengkapi dengan peralatan keselamatan yang dirancang menggunakan prinsip-prinsip sebagai berikut:
1. Pemisahan: komponen-komponen sistem keselamatan yang berbeda dipisahkan secara fisis satu dengan yang lainnya. Hal ini dimaksudkan bahwa kegagalan mekanis pada satu lokasi tidak mempengaruhi unjuk kerja komponen yang berada di tempat lain.
2. Diversiti: maksudnya adalah selalu terdapat lebih dari satu cara untuk melakukan suatu pekerjaan. Contohnya dengan sistem yang berbeda-beda akan dapat memadamkan reaktor.
3. Redundansi: selalu terdapat lebih dari satu komponen yang diperlukan. Contohnya terdapat dua pompa yang dipasang paralel, namun yang dipergunakan hanya satu.
4. Saling tak gayut: sistem keselamatan saling tak gayut dengan yang lain. Contohnya terdapat beberapa jalur pemasok daya.
5. Kegagalan yang aman (fail safe): dimaksudkan bahwa bila terjadi kegagalan pada suatu komponen/sistem, maka secara otomatis akan merangsang untuk bergerak pada kondisi yang aman. Contohnya daya listrik dibutuhkan untuk mematikan reaktor, tetapi bila suatu saat kehilangan daya listrik, reakto akan tetap mati dengan jatuhnya elemen kendali secara gravitasi.
Desain keselamatan reaktor adalah memanfaatkan sifat-sifat alam yang menjamin adanya keselamatan inheren sehingga reaktor nuklir mempunyai sistem yang aman dan selamat terhadap kekeliruan yang dilakukan oleh operator. Disamping itu reaktor nuklir dilengkapi dengan peralatan keselamatan yang dirancang menggunakan prinsip-prinsip sebagai berikut:
1. Pemisahan: komponen-komponen sistem keselamatan yang berbeda dipisahkan secara fisis satu dengan yang lainnya. Hal ini dimaksudkan bahwa kegagalan mekanis pada satu lokasi tidak mempengaruhi unjuk kerja komponen yang berada di tempat lain.
2. Diversiti: maksudnya adalah selalu terdapat lebih dari satu cara untuk melakukan suatu pekerjaan. Contohnya dengan sistem yang berbeda-beda akan dapat memadamkan reaktor.
3. Redundansi: selalu terdapat lebih dari satu komponen yang diperlukan. Contohnya terdapat dua pompa yang dipasang paralel, namun yang dipergunakan hanya satu.
4. Saling tak gayut: sistem keselamatan saling tak gayut dengan yang lain. Contohnya terdapat beberapa jalur pemasok daya.
5. Kegagalan yang aman (fail safe): dimaksudkan bahwa bila terjadi kegagalan pada suatu komponen/sistem, maka secara otomatis akan merangsang untuk bergerak pada kondisi yang aman. Contohnya daya listrik dibutuhkan untuk mematikan reaktor, tetapi bila suatu saat kehilangan daya listrik, reakto akan tetap mati dengan jatuhnya elemen kendali secara gravitasi.
Konsep Hambatan Ganda
Konsep hambatan ganda mengusahakan tetap terkungkungnya zat-zat radioaktif dalam sistem reaktor daya (PLTN) dan tidak menyebar ke lingkungan yang mengakibatkan bahaya radiasi bagi penduduk yang tinggal di daerah sekitarnya. Hambatan ganda tersebut terdiri dari:
1. Elemen bakar: unsur-unsur hasil belahan nuklir harus selalu tetap berada bersama elemen bakar
2. Kelongsong elemen bakar: apabila unsur hasil belahan nuklir dapat lepas dari elemen bakar, maka diusahakan agar unsur hasil belahan tersebut masih di dalam kelongsong elemen bakar
3. Sistem pendingin primer: terdiri dari sistem pipa, katup-katup, pompa dan juga pembangkit uap berfungsi pula sebagai penghambat hasil belahan, seandainya kolongsong tidak dapat menghambat bocornya hasil-hasil belahan.
4. Bangunan reaktor (sistem pengungkung): merupakan penghambat terluar sebelum zat radioaktif lepas ke lingkungan. Bangunan reaktor juga didesain untuk menahan gangguan-gangguan dari luar, seperti gempa bumi, tornado, banjir, kejatuhan pesawat terbang, dan sebagainya.
5. Daerah eksklusif: Apabila zat radioaktif dapat lepas dari sistem pengungkung, maka kemungkinan sampainya zat radioaktif tersebut kepada masyarakat diperkecil dengan adanya jarak antara reaktor dengan tempat tinggal penduduk, yang disebut daerah eksklusif.
Konsep hambatan ganda mengusahakan tetap terkungkungnya zat-zat radioaktif dalam sistem reaktor daya (PLTN) dan tidak menyebar ke lingkungan yang mengakibatkan bahaya radiasi bagi penduduk yang tinggal di daerah sekitarnya. Hambatan ganda tersebut terdiri dari:
1. Elemen bakar: unsur-unsur hasil belahan nuklir harus selalu tetap berada bersama elemen bakar
2. Kelongsong elemen bakar: apabila unsur hasil belahan nuklir dapat lepas dari elemen bakar, maka diusahakan agar unsur hasil belahan tersebut masih di dalam kelongsong elemen bakar
3. Sistem pendingin primer: terdiri dari sistem pipa, katup-katup, pompa dan juga pembangkit uap berfungsi pula sebagai penghambat hasil belahan, seandainya kolongsong tidak dapat menghambat bocornya hasil-hasil belahan.
4. Bangunan reaktor (sistem pengungkung): merupakan penghambat terluar sebelum zat radioaktif lepas ke lingkungan. Bangunan reaktor juga didesain untuk menahan gangguan-gangguan dari luar, seperti gempa bumi, tornado, banjir, kejatuhan pesawat terbang, dan sebagainya.
5. Daerah eksklusif: Apabila zat radioaktif dapat lepas dari sistem pengungkung, maka kemungkinan sampainya zat radioaktif tersebut kepada masyarakat diperkecil dengan adanya jarak antara reaktor dengan tempat tinggal penduduk, yang disebut daerah eksklusif.
Pemeriksaan dan pengujian
Setiap PLTN secara rutin dilakukan pemeriksaan dan pengujian terhadap sistem keselamatan dan komponen-komponen reaktor untuk menjamin kelangsungan operasi dan juga perbaikan jika terdapat kerusakan. Seluruh persyaratan konstruksi, peralatan sistem keselamatan dan prosedur pengoperasian untuk reaktor riset dan PLTN selalu diawasi dengan ketat oleh isntansi/badan pengawas yang berwenang. Badan tersebut berhak mencabut izin operasi sewaktu-waktu jika kondisi persyaratan tidak dipenuhi.
Setiap PLTN secara rutin dilakukan pemeriksaan dan pengujian terhadap sistem keselamatan dan komponen-komponen reaktor untuk menjamin kelangsungan operasi dan juga perbaikan jika terdapat kerusakan. Seluruh persyaratan konstruksi, peralatan sistem keselamatan dan prosedur pengoperasian untuk reaktor riset dan PLTN selalu diawasi dengan ketat oleh isntansi/badan pengawas yang berwenang. Badan tersebut berhak mencabut izin operasi sewaktu-waktu jika kondisi persyaratan tidak dipenuhi.
Operator
Pendidikan dan pelatihan operator reaktor nuklir merupakan aspek penting dari falsafah keselamatan nuklir pertahanan berlapis. Operator sebagai pengendali PLTN maupun reaktor riset diseleksi secara ketat. Mereka harus melalui serangkaian ujian sebelum mendapatkan izin untuk mengoperasikan reaktor nuklir. Izin dikeluarkan oleh badan yang berwenang mengawasi penggunaan tenaga nuklir. Pengetahuan dan kemampuan operator harus selalu dipertahankan setiap saat dengan cara pendidikan/pelatihan dan penyegaran secara berkteri.
Pendidikan dan pelatihan operator reaktor nuklir merupakan aspek penting dari falsafah keselamatan nuklir pertahanan berlapis. Operator sebagai pengendali PLTN maupun reaktor riset diseleksi secara ketat. Mereka harus melalui serangkaian ujian sebelum mendapatkan izin untuk mengoperasikan reaktor nuklir. Izin dikeluarkan oleh badan yang berwenang mengawasi penggunaan tenaga nuklir. Pengetahuan dan kemampuan operator harus selalu dipertahankan setiap saat dengan cara pendidikan/pelatihan dan penyegaran secara berkteri.
BAB III
PENUTUP
PENUTUP
A.
KESIMPULAN
Penggunaan radioisotop sangat membantu manusia dalam
berbagai bidang kehidupan seperti yang telah disebutkan dalam bab pembahasan,
seperti dalam bidang kedokteran untuk mendeteksi kelainan-kelainan dalam
jaringan tubuh, dalam hidrologi untuk menyelidiki kebocoran-kebocoran, atau
dalam bidang pertanian untuk membentuk bibit unggul, dan dalam penyimpanan
makanan pun radioisotop diperlukan. Serta dalam bidang kimia, sains, pengukuran
usia bahan organik, serta dalam bidang industri.
Radioisotop
adalah isiotop dari zat radioaktif, dibuat dengan menggunakan reaksi inti
dengan netron
Radioisotop
dapat digunakan sebagai perunut (untuk mengikuti unsur dalam suatu proses yang
menyangkut senyawa atau sekelompok senyawa) dan sebagai sumber radiasi /sumber
sinar.
B.
SARAN
1.
Masalah zat radioaktif dan radioisotop hendaknya tidak ditafsirkan sebagai satu
fenomena yang menakutkan.
2. Penggunaan
radioaktif dan radioisotop hendaknya dibarengi pengetahuan dan teknologi yang
tinggi.
3. Diharapkan penggunaan zat
radioaktif dan radioisotop ini untuk kemakmuran dan kesejahteraan umat manusia.
DAFTAR PUSTAKA
Allingger,
Norman.1993. Organic Chemistry. New york: Gracindo
Badan
Tenaga Atom Nasional. 1998. Pengembangan dan Penelitian Aplikasi Isotop Dan
Radiasi. Jakarta: Jumatom
Guru
muda (dot) com. “Penggunaan Radioisotop”.
http://gurumuda.com/bse/penggunaan-radioisotop/. (diakses 15 februari 2013)
Prawestiana,
Vera. Penggunaan Radioisotop dalam Kehidupan.
Susilowati,
Endang. 2009. Theory and Application of Chemistry 3. Jakarta: PT Tiga Serangkai
Pustaka Mandiri.
http://www.scribd.com/doc/38154431/PENGGUNAAN-RADIOISOTOP/.
(diakses 23 februari 2013)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar