Jenis-Jenis Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

·      Pressurized Water Reactor (PWR)/Reaktor Air Tekan

PWR adalah jenis reaktor daya nuklir yang menggunakan air ringan biasa sebagai pendingin maupun moderator neutron. Reaktor ini pertama sekali dirancang oleh Westinghouse Bettis Atomic Power Laboratory untuk kepentingan kapal perang, tetapi kemudian rancangan ini dijadikan komersial oleh Westinghouse Nuclear Power Division. Reaktor jenis ini merupakan jenis reaktor yang paling umum. Lebih dari 230 buah reaktor digunakan untuk menghasilkan listrik, dan beberapa ratus lainnya digunakan sebagai tenaga penggerak kapal. 

Skema Reaktor Pressurized Water Reactor (PWR)

Pada reaktor jenis PWR, aliran pendingin utama yang berada di teras reaktor bersuhu mencapai 325^oC sehingga perlu diberi tekanan tertentu (sekitar 155 atm) oleh perangkat pressurizer sehingga air tidak dapat mendidih. Pemindah panas, generator uap, digunakan untuk memindahkan panas ke aliran pendingin sekunder yang kemudian mendidih menjadi uap air dan menggerakkan turbin untuk menghasilkan listrik. Uap kemudian diembunkan di dalam kondenser menjadi aliran pendingin sekunder. Aliran ini kembali memasuki generator uap dan menjadi uap kembali, memasuki turbin, dan demikian seterusnya.

·      Boiling water reactor (BWR)/Reaktor Air Didih

Reaktor jenis BWR merupakan rancangan reaktor jenis air ringan sebagai pendingin dan moderator, yang juga digunakan di beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. Reaktor BWR pertama sekali dirancang oleh Allis-Chambers dan General Electric (GE). Sampai saat ini, hanya rancangan General Electric yang masih bertahan. Reaktor BWR rancangan General Electric dibangun di Humboldt Bay di California. Reaktor ini mempunyai banyak persamaan dengan reaktor PWR; perbedaan yang paling kentara ialah pada reaktor BWR, uap yang digunakan untuk memutar turbin dihasilkan langsung oleh teras reaktor. 

Skema Reaktor Boiling Water Reactor (BWR)

Pada reaktor BWR hanya terdapat satu sirkuit aliran pendingin yang bertekanan rendah (sekitar 75 atm) sehingga aliran pendingin tersebut dapat mendidih di dalam teras mencapai suhu 285^oC. Uap yang dihasilkan tersebut mengalir menuju perangkat pemisah dan pengering uap yang terletak di atas teras kemudian menuju turbin. Karena air yang berada di sekitar teras selalu mengalami kontaminasi oleh peluruhan radionuklida, maka turbin harus diberi perisai dan perlindungan radiasi sewaktu masa pemeliharaan. Kebanyakan zat radioaktif yang terdapat pada air tersebut beumur paro sangat singkat, misalnya N-16 dengan umur paro 7 detik sehingga ruang turbin dapat dimasuki sesaat setelah reaktor dipadamkan. Uap tersebut kemudian memasuki turbin-generator. Setelah turbin digerakkan, uap diembunkan di kondenser menjadi aliran pendingin, kemudian dipompa ke reaktor dan memulai siklus kembali seperti di atas.

·           Reaktor Air Didih Lanjut (Advanced Boiling Water Reactor,  ABWR)

ABWR adalah reaktor air didih lanjut, yaitu tipe modifikasi dari reaktor air didih yang ada pada saat ini. Perbaikan ditekankan pada keandalan, keselamatan, limbah yang rendah, kemudahan operasi dan faktor ekonomi. Perlengkapan khas ABWR yang mengalami perbaikan desain adalah (1) pompa internal, (2) penggerak batang kendali, (3) alat pengatur aliran uap, (4) sistem pendinginan teras darurat, (5) sungkup reaktor dari beton pra-tekan, (6) turbin, (7) alat pemanas untuk pemisah uap (penurun kelembaban), (8) sistem kendali dijital dan lain-lain.

·           Reaktor tabung tekan

Reaktor tabung tekan merupakan reaktor yang terasnya tersusun atas pendingin air ringan (ada juga air berat) dan moderator air berat atau pendingin air ringan dan moderator grafit dalam pipa kalandria. Bahan pendingin dan bahan moderator dipisahkan oleh pipa tekan, sehingga bahan pendingin dan bahan moderator dapat dipilih secara terpisah. Pada kenyataannya terdapat variasi gabungan misalnya pendingin air ringan moderator air berat (Steam-Generating Heavy Water Reactor, SGHWR), pendingin air berat moderator air berat (Canadian Deuterium Uranium, CANDU), pendingin air ringan moderator grafit (Channel Type Graphite-moderated Water-cooled Reactor, RBMK). Teras reaktor terdiri dari banyak kanal bahan bakar dan dideretkan berbentuk kisi kubus di dalam tangki kalandria, bahan pendingin mengalir masing-masing di dalam pipa tekan, energi panas yang timbul pada kanal bahan bakar diubah menjadi energi penggerak turbin dan digunakan pada pembangkit listrik. Disebut juga rektor nuklir tipe kanal.

Komponen Dasar Reaktor Nuklir

·      Elemen Bahan Bakar

Elemen bahan bakar ini berbentuk batang-batang tipis dengan diameter kira-kira 1 cm. Dalam suatu reaktor daya besar, ada ribuan elemen bahan bakar yang diletakkan saling berdekatan. Seluruh elemen bahan bakar dan daerah sekitarnya dinamakan
teras reaktor. Umumnya, bahan bakar reaktor adalah uranium-235.

·      Moderator Netron

Netron yang mudah membelah inti adalah netron lambat yang memiliki energi sekitar 0,04 eV (atau lebih kecil), sedangkan netron-netron yang dilepaskan selama proses pembelahan inti (fisi) memiliki energi sekitar 2 MeV. Oleh karena itu, sebuah reaktor atom harus memiliki materaial yang dapat mengurangi kelajuan netron-netron yang energinya sangat besar sehingga netron-netron ini dapat dengan mudah membelah inti. Material yang memperlambat kelajuan netron dinamakan moderator. Moderator yang umum digunakan adalah air. Ketika netron berenergi tinggi keluar dari sebuah elemen bahan bakar, netron tersebut memasuki air di sekitarnya dan bertumbukan dengan molekul-molekul air. Netron cepat akan kehilangan sebagian energinya selama menumbuk molekul air (moderator) terutama dengan atom-atom hidrogen. Sebagai hasilnya netron tersebut diperlambat.

·      Batang Kendali

Jika keluaran daya dari sebuah reactor dikehendaki konstan, maka jumlah netron yang dihasilkan harus dikendalikan. Sebagaimana diketahui, setiap terjadi proses fisi ada sekitar 2 sampai 3 netron baru terbentuk yang selanjutnya menyebakan proses berantai. Batang kendalli terbuat dari bahan-bahan penyerap netron, seperti boron dan kadmium. Jika reaktor menjadi superkritis, batang kendali secara otomatis bergerak masuk lebih dalam ke dalam teras reaktor untuk menyerap kelebihan netron yang menyebabkan kondisi itu kembali ke kondisi kritis. Sebaliknya, jika reaktor menjadi subkritis batang kendali sebagian ditarik menjauhi teras reactor sehingga lebih sedikit netron yang diserap. Dengan demikian, lebih banyak netron tersedia untuk reaksi fisi dan reaktor kembali ke kondisi kritis. Untuk menghentikan operasi reaktor (missal untuk perawatan) batang kendali turun penuh sehingga seluruh netron diserap dan reaksi fisi berhenti.

·      Pendingin

Energi yang dihasilkan oleh reaksi fisi meningkatkan suhu reaktor. Suhu ini dipindahkan dari reaktor dengan menggunakan bahan pendingin misalnya air atau karbon dioksida. Bahan pendingin (air) disirkulasikan melalui system pompa, sehingga air yang keluar dari bagian atas teras reactor digantikan air dingin yang masuk melalui bagian bawah teras reactor.

·      Perisai/Wadah
Terbuat dari bahan yang mampu menahan radiasi agar pekerja reactor dapat bekerja dengan aman dari radiasi.

Reaktor Nuklir

Reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi inti berantai terkendali, baik pembelahan inti (Fisi) atau penggabungan inti (Fusi). Awalnya, reaktor nuklir pertama digunakan untuk memproduksi Plutonium sebagai bahan senjata nuklir. Hingga saat ini telah ada berbagai jenis dan ukuran reaktor nuklir, tetapi semua reaktor atom tersebut memiliki lima komponen dasar yang sama, yaitu: elemen bahan bakar, moderator netron, batang kendali, pendingin dan perisai beton.

Reaktor nuklir digunakan untuk banyak tujuan, diantaranya sebagai reaktor penelitian dan reactor daya. Saat ini reaktor nuklir banyak digunakan untuk membangkitkan listrik. Hal ini biasanya melibatkan panas dari reaksi nuklir untuk tenaga turbin uap. Sedangkan reaktor penelitian digunkan untuk pembuatan radioisotop (isotop radioaktif) dan penelitian lebih lanjut.

Sebagaimana diketahui bahwa reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi inti berantai terkendali, baik pembelahan inti (Fisi) atau penggabungan inti (Fusi). Reactor menghasilkan panas dalam beberapa cara:

·       Energi kinetik produk-produk fisi diubah menjadi energi panas ketika inti bertabrakan dengan atom di dekatnya 

·       Sebagian dari sinar gamma yang dihasilkan selama fisi deserap oleh reaktor, energy mereka diubah menjadi panas

·       Panas yang dihasilkan oleh peluruh radioaktif produk fisi dan bahan-bahan yang telah diaktifkan oleh penyerapan neutron. Sumber panas pembusukan ini akan tetap selama beberapa waktu bahkan setelah reaktor mati. Kekuatan panas yang dihasilkan oleh reaksi nuklir adalah 1.000.000 kali dari massa yang sama batubara

Sejarah Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Energi Nuklir Pertama kali di buat percobaan oleh fisikawan jerman Otto Hahn, Lise Meiner dan Fritz Strassman pada tahun 1938.Energi nuklir ini merupakan energi yang sangat besar. Energi nuklir Ini dapat digunakan sebagai sumber energi maupun senjata pemusnahPada perang dunia kedua, tepatnya oada tahun 1942 Enrico Fermi menemukan raksi berantai dari nuklir yang menghasilkan energi tinggi dengan menggunakan bahan plutonium. Plutonium inilah yang digunakan sebagai bahan dasar bom atom yang dijatuhkan di Nagasaki, Jepang.

Energi nuklir sebagai pembangkit listrik dengan menggunakan reaktor nuklir digunakan pertama kali pada tanggal 20 desember 1951 di dekat kota Arco, Idaho. Energi yang dihasilkan sekitar 100 kW.Dari tahun ke tahun kapasitas energi dari reaktor nuklir mengalami perkembangan pesat. Pada tahun 1960,1 gigawatt energi dihasilkan, sedangkan pada tahun 1970, 100 gigawatt dihasilkan dan pada tahun 1980 300 giga watt energi nuklir dihasilkan. Setelah tahun 1980 kapasitas energi yang dihasilkan tidak terlalu meningkat pesat. Sampai tahun 2005 ini, baru 366 gigawatt energi dihasilkan.

Gerakan untuk menentang adanya program tenaga nuklir, baru dimulai pada akhir abad 20. Hal ini didasarkan dari ketakutan akan adanya “nuclear accident” dan ketakutan akan adanya bahaya radiasi yang tidak kelihatan dari tenaga nuklir itu sendiri. Selain itu kekhawatiran akan adanya kebocoran dari sistem penyimpanannya. Apalagi setelah adanya kecelakaan nuklir di Three mile Island dan chernobyl.

Cara Kerja Fiber Optik

Sebuah kabel fiber optik terbuat dari serat kaca murni, sehingga meskipun kabel mempunyai panjang sampai beratus2 meter, cahaya masih dapat dipancarkan dari ujung ke ujung lainnya. Helai serat kaca tersebut didesain sangat halus,ketebalannya kira-kira sama dengan tebal rambut manusia. Helai serat kaca dilapisi oleh 2 lapisan plastik (2 layers plastic coating) dengan melapisi serat kaca dengan plastik, akan didapatkan equivalen sebuah cermin disekitar serat kaca.

Cermin ini menghasilkan total internal reflection (refleksi total pada bagian dalam serat kaca).

Sama seperti jika kita berada pada ruangan gelap dengan sebuah jendela kaca, kemudian anda mengarahkan cahaya senter 90 derajat tegak lurus dengan kaca , maka cahaya senter akan tembus ke luar ruangan. Akan tetapi jika cahaya senter tersebut diarahkan (ke jendela berkaca) dengan sudut yang rendah (hampir paralel dengan cahaya aslinya), maka kaca tersebut akan berfungsi menjadi cermin yg akan memantulkan cahaya senter ke dalam ruangan. demikian pada serat optik, cahaya berjalan melalui serat kaca pada sudut yang rendah.

Untuk mengirimkan percakapan2 telepon melalui serat optik, suara analog di rubah menjadi sinyal digital. Sebuah laser transmitter pada salah satu ujung kabel on/off untuk mengirimkan setiap bit sinyal. System fiber optik Modern dengan single laser bisa mentransmitkan jutaan bit/second. Atau bisa dikatakan laser transmitter on dan off jutaan kali /second.

System terbaru laser transmitter dapat mentransmitkan warna2 yang berbeda untuk mengirimkan beragam sinyal digital dalam fiber optik yang sama.

Kabel fiber optik modern dapat membawa sinyal digital dengan jarak kurang lebih 60 mil (sekitar 100 Km). Pada jalur distribusi jarak jauh biasanya terdapat peralatan tambahan (equipment hut) setiap 40-60 mil,yang berfungsi pick-up equipment yang akan menampung, menguatkan sinyal, dan kemudian me- retransmit-kan sinyal ke equipment selanjutnya

Jenis Fiber Optik

1. Single-mode fibers
Mempunyai inti yang kecil (berdiameter 0.00035 inch atau 9 micron) dan berfungsi mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 1300-1550 nanometer).


2. Multi-mode fibers
Mempunyai inti yang lebih besar(berdiameter 0.0025 inch atau 62.5 micron) dan berfungsi mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 850-1300 nanometer).

Definisi Fiber Optik

Fiber optik adalah sebuah kaca murni yang panjang dan tipis serta berdiameter sebesar rambut manusia. Dan dalam pengunaannya beberapa fiber optik dijadikan satu dalam sebuah tempat yang dinamakan kabel optik dan digunakan untuk mengantarkan data digital yang berupa sinar dalam jarak yang sangat jauh.

Kira-kira lebih dari 20 tahun yang lalu, kabel serat optik (Fiber Optic) telah mengambil alih dan mengubah wajah teknologi industri telepon jarak jauh maupun industri automasi dengan pengontrolan jarak jauh. Serat optik juga memberikan peranan besar membuat Internet dapat digunakan di seluruh dunia.

Ketika serat optik menggantikan tembaga (copper) sebagai long distance calls maupun internet traffic yang secara tidak langsung berdampak pada penurunan biaya produksi. Untuk memahami bagaimana sebuah kabel serat optik bekerja, sebagai contoh coba bayangkan sebuah sedotan plastik atau pipa plastik panjang fleksible berukuran besar. Bayangkan pipa tersebut mempunyai panjang seratus meter dan anda melihat kedalam dari salah satu sisi pipa. Seratus meter di sebelah sana seorang teman menghidupkan lampu senter dan diarahkan kedalam pipa. dikarenakan bagian dalam pipa terbuat dari bahan kaca sempurna, maka cahaya senter akan di refleksikan pada sisi yang lain meskipun bentuk pipa bengkok atau terpilin masih dapat terlihatpantulan cahaya tersebut pada sisi ujungnya. Jika misalnya seorang teman anda menyalakan cahaya senter hidup dan mati seperti kode morse, maka anda dan teman anda dapat berkomunikasi melalui pipa tersebut. Seperti itulah prinsip dasar dari serat optik atau yang biasa dikenal dengan nama fiber optic cable.

• Core adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik yang dimana pengiriman sinar dilakukan.
• Cladding adalah materi yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam inti(core).
• Buffer Coating adalah plastic pelapis yang melindungi fiber dari kerusakan.