Perkembangan Upaya Pemanfaatan Energi Nuklir oleh Manusia

Apa yang terbayangkan dalam benak kita ketika mendengar kata “nuklir”? Sepertinya sebagian besar orang berpikir bahwa nuklir itu sesuatu yang mengerikan dan berbahaya, identik dengan bom dan dampak radiasi yang ditimbulkannya. Bagi kebanyakan orang, nuklir dianggap sebagai sesuatu yang tidak baik dan berbahaya. Apakah itu benar?

Seperti ada pepatah mengatakan: “Tak kenal maka tak sayang”, begitu pula dengan penilaian kita terhadap nuklir. Jika kita bersikap terbuka dan mencoba untuk mengenal nuklir lebih dalam lagi, ternyata kita dapat menemukan “kebaikan-kebaikan” yang dapat diberikan nuklir bagi kesejahteraan hidup manusia. Dengan berlandaskan asumsi bahwa nuklir dapat bermanfaat bagi manusia, para peneliti dan orang-orang yang bergelut di bidang nuklir telah banyak memberikan kontribusi bagi kemajuan pengembangan teknologi nuklir. Di zaman ini, manusia sudah banyak melakukan berbagai upaya dan penelitian dalam rangka pemanfaatan energi nuklir. Berikut ini akan dibahas secara lebih mendalam lagi mengenai berbagai pemanfaatan energi nuklir yang telah dilakukan manusia sampai saat ini.

      Tenaga Nuklir sebagai Sumber Energi

Seiring dengan perkembangan dunia di mana populasi semakin bertambah, perkembangan teknologi yang semakin pesat, dan naiknya gaya hidup di negara-negara maju, maka dibutuhkan banyaknya sumber energi listrik. Sumber energi di dunia yang tersedia saat ini meliputi energi batu bara, nuklir, bensin, angin, matahari, hidrogen, dan biomassa. Dari masing-masing jenis energi di atas, terdapat kelebihan dan kelemahan masing-masing.

 

a.   Batu Bara

Kelebihan   :               Tidak mahal bahan bakarnya, mudah untuk didapat.

Kelemahan :              Dibutuhkan kontrol untuk polusi udara dari pembakaran batu bara tersebut, berkontribusi terhadap peristiwa hujan asam dan pemanasan global.

 

b.   Nuklir

Kelebihan  :           Bahan bakarnya tidak mahal, mudah untuk dipindahkan (dengan sistem keamanan yang ketat). Energi yang dihasilkan sangat tinggi, dan tidak mempunyai efek rumah kaca dan hujan asam.

Kelemahan :           Butuh biaya yang besar untuk sistem penyimpanannya, disebabkan dari bahaya radiasi energi nuklir itu sendiri. Masalah kepemilikan energi nuklir, disebabkan karena bahayanya nuklir sebagai senjata pemusnah massal dan produk buangannya yang sangat radioaktif. 

 

c.   Bensin

Kelebihan   :             Sangat mudah untuk didistribusikan, mudah untuk didapatkan,   energinya cukup tinggi.

Kelemahan :            Untuk sekarang, sumber bahan bakarnya sudah tinggal sedikit. Berkontribusi terhadap pemanasan global, dan harganya semakin mahal seiring dengan ketersediaannya.

 

d.   Matahari

Kelebihan   :              Energi matahari bebas untuk didapatkan.

Kelemahan :            Tergantung pada cuaca, waktu, dan area. Untuk teknologi saat ini, masih dibutuhkan area yang luas untuk meletakkan panel surya dan energi yang dihasilkan dari panel surya tersebut masih sangat sedikit. 

 

e.   Angin

Kelebihan  :            Angin mudah untuk didapatkan dan gratis. Biaya perawatan dan meregenerasi energinya semakin murah dari waktu ke waktu. Sumber energi ini baik digunakan di daerah pedesaan terutama pada daerah pertanian.

Kelemahan :            Membutuhkan banyak pembangkit untuk menghasilkan energi yang besar. Terbatas untuk area yang berangin saja, membutuhkan sistem penyimpanan energi yang mahal. Pada saat musim badai, angin dapat merusak instalasi pembangkit listrik.

 

f.   Biomassa

Kelebihan :               Masih dalam tahap pengembangan, membutuhkan instalasi pembangkit yang tidak terlalu besar.

Kelemahan :         Tidak efisien jika hanya sedikit instalasi pembangkit yang  dibangun, berkontribusi terhadap pemanasan global.

 

g.   Hidrogen

Kelebihan   :              Mudah dikombinasikan dengan oksigen untuk menghasilkan air dan energi.

Kelemahan :              Sangat mahal untuk biaya produksi, membutuhkan energi yang lebih besar untuk membuat hidrogennya sendiri.

 

Dengan berdasarkan fakta di atas, dapat dilihat sumber energi dari nuklir sangat dibutuhkan, karena terdapat beberapa sumber energi (seperti bensin dan batu bara) yang ketersediaannya di alam semakin sedikit, sehingga dibutuhkan sumber energi yang baru. 

                  Bahan Bakar Nuklir

Bahan bakar nuklir adalah semua jenis material yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi nuklir, demikian bila dianalogikan dengan bahan bakar kimia yang dibakar untuk menghasilkan energi. Hingga saat ini, bahan bakar nuklir yang umum dipakai adalah unsur berat fissil yang dapat menghasilkan reaksi nuklir berantai di dalam reaktor nuklir. Bahan bakar fissil yang sering digunakan adalah ²³⁵U dan ²³⁹Pu, dan kegiatan yang berkaitan dengan penambangan, pemurnian, penggunaan, dan pembuangan dari material-material ini termasuk dalam siklus bahan bakar nuklir. Siklus bahan bakar nuklir penting adanya karena terkait dengan PLTN dan senjata nuklir.

Bahan bakar nuklir tradisional yang digunakan di USA dan beberapa negara yang tidak melakukan proses daur ulang bahan bakar nuklir bekas mengikuti empat tahapan seperti yang terdapat dalam gambar di atas. Proses di atas berdasarkan siklus bahan bakar nuklir. Pertama, uranium diperoleh dari pertambangan. Kedua, uranium diproses menjadi “Yellow Cake”. Langkah berikutnya adalah mengubah “Yellow Cake” menjadi UF6 untuk proses pengkayaan dan kemudian diubah menjadi uranium dioksida, atau tanpa proses  pengkayaan untuk kemudian langsung ke tahap ke-4 sebagaimana yang terjadi untuk bahan bakar reaktor nuklir pada umumnya.

 

      Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) menyediakan sekitar 17 persen dari total tenaga listrik dunia. Beberapa negara membutuhkan tenaga nuklir yang lebih besar daripada negara lain. Di Prancis, menurut International Atomic Energy Agency (IAEA), 75 persen tenaga listriknya dihasilkan oleh reaktor nuklir. Jumlah pembangkit tenaga listrik di dunia diperkirakan lebih dari 400 buah dengan 100 buah di antaranya berada di Amerika Serikat.

  

 

Reaktor Nuklir

Terdapat dua macam sumber tenaga nuklir, yaitu Nuclear Fission Reactor yang memproduksi energi akibat reaksi berantai dari reaksi fisi nuklir dan Radioisotope Thermoelectric Generator memproduksi energi melalui peluruhan radioaktif. Sebagian besar pembangkit tenaga nuklir biasanya menggunakan tipe reaktor fisi nuklir, disebabkan output energi dari reaktor fisi ini dapat dikontrol. Dari tipe ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa jenis reaktor, yaitu:

a.   Pressurized Water Reactor (PWR)

Reaktor ini menggunakan air sebagai penghantar panas yang dihasilkan dari reaksi fisi pada tekanan tinggi. Tekanan tinggi dibutuhkan agar air tidak menjadi uap pada saat menghantarkan panas. Model inilah yang biasanya dipakai pada sebagian besar reaktor.

 

b.   Boiling Water Reactor (BWR)

Pendinginan reaktor ini dengan menggunakan air pada tekanan yang tidak terlalu tinggi. Pada reaktor ini, air masih diperbolehkan untuk mendidih dalam reaktor. Hal inilah yang tidak diperbolehkan terjadi pada reaktor tipe PWR.

 

c.   CANDU

Reaktor ini didesain oleh orang Kanada. Sistem pendinginan reaktor ini menggunakan air berat dengan pemberian tekanan yang sesuai.

 

d.   RBMKs

Reaktor ini didesain oleh orang Rusia untuk memproduksi plutonium sebagai pembangkit energi. Grafit digunakan sebagai moderator pada reaktor ini.

 

e.   Gas Cooled Reactor (GCR)

Reaktor ini menggunakan grafit sebagai moderator dan CO₂ sebagai penghantar panas ke dalam reaktor. Kelemahan dari reaktor ini adalah usia kerjanya yang cukup singkat, yaitu hanya sekitar 10-20 tahun.

 

f.   Super Critical Water-cooled Reactor (SCWR)

Reaktor ini merupakan kombinasi antara reaktor GCR dan PWR. Reaktor ini masih dalam tahap pengembangan.

 

g.   Liquid Metal Fast Breeder Reactor (LMFBR)

Desain reaktor ini menggunakan pendingin berupa logam cair dan sama sekali tidak menggunakan moderator.

Seiring dengan perkembangan teknologi, mulai dibuat desain reaktor-reaktor baru yang lebih bersih, lebih aman, dan berisiko lebih kecil. Reaktor-reaktor itu di antaranya adalah Peeble Bed Reactor dan Nuclear Fusion Reactor.

a.   Pebble Bed Reactor

Reaktor tipe ini didesain sedemikian rupa hingga temperatur tinggi yang dikeluarkan oleh reaktor dapat mengurangi output energi, sehingga energi yang dikeluarkan tidak terlalu besar. Sistem pendinginnya dengan menggunakan gas inert (bersifat tidak aktif) yaitu helium, di mana senyawa ini tidak mudah meledak dan juga tidak menyerap neutron (tidak bersifat radioaktif).

 

b.   Nuclear Fusion Reactor

Reaktor ini menggunakan prinsip reaksi fusi nuklir. Reaktor ini mulai dibangun di beberapa tempat, namun belum ada yang mampu menghasilkan energi yang lebih besar daripada energi yang dikonsumsi oleh reaktor ini untuk menjalankan reaksi fusi nuklir. Bahan bakar reaktor fusi nuklir ini adalah deutorium. Deutorium merupakan bahan kimia yang tersedia dalam jumlah yang sangat banyak di alam dibandingkan dengan uranium-235 yang menjadi bahan bakar reaktor fisi nuklir. Jika ditinjau dari energi neutron yang ditembakkan untuk memulai terjadinya reaksi fisi ini, tipe reaktor ini dapat dibagi menjadi dua, yaitu Thermal (slow) Reactors dan Fast Reactors.

Thermal (slow) Reactors menggunakan neutron thermal yang lebih lemah energinya. Tipe ini berdasarkan pada material moderator yang digunakan untuk memperlambat partikel neutron dalam reaktor nuklir untuk kemudian diberikan energi panas pada neutron tersebut sehingga reaksi fisi terjadi. Jenis reaktor ini seperti reaktor RBMK, PWR, BWRs, dan CANDU.

Fast Reactors menggunakan neutron dengan kecepatan yang lebih tinggi untuk memulai terjadinya reaksi fisi. Untuk reaktor ini digunakan bahan bakar berenergi tinggi, seperti plutonium karena bila digunakan uranium maka neutron pada reaktor tipe ini akan lebih banyak diserap daripada digunakan untuk memulai reaksi fisi yang akhirnya akan mengubah uranium ini (U-238) menjadi plutonium (Pu-239). Contoh reaktor tipe ini adalah FBR (Fast Breeder Reactor).

 

Melalui pembahasan di atas, dapat dipahami bahwa energi nuklir merupakan sumber energi alternatif yang menjanjikan sebagai pengganti bahan bakar fosil. Efisiensi dari penggunaan bahan bakar nuklir untuk menghasilkan listrik jauh lebih besar dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar fosil terutama batu bara, sehingga dapat dipastikan bahwa reaktor nuklir akan dapat sepenuhnya menggantikan pembangkit listrik berbahan bakar fosil. Walaupun desain reaktor yang telah ada masih didasarkan atas reaksi fisi nuklir, namun penelitian lebih lanjut telah diarahkan kepada pengembangan reaktor berbasis fusi nuklir yang efisien agar dapat digunakan dalam skala konsumen. Pengembangan ke arah reaktor fusi nuklir ini sangat penting karena deutorium yang merupakan bahan bakar fusi nuklir, tersedia  dalam jumlah yang sangat banyak dibandingkan dengan uranium-235 yang menjadi bahan bakar reaktor fisi nuklir. Fusi nuklir merupakan jawaban atas kebutuhan sumber energi yang tidak terbatas.

 

Kendala utama dalam mengembangkan dan menerapkan teknologi nuklir senantiasa terkait pada faktor biaya dan ketakutan masyarakat. Pelaksanaan penelitian untuk mengembangkan energi nuklir memang membutuhkan biaya yang sangat besar, namun besarnya biaya yang telah dikeluarkan sesungguhnya sebanding dengan manfaat yang dapat dinikmati manusia di kemudian hari. Masyarakat umum biasanya cenderung ragu atau khawatir terhadap penerapan teknologi nuklir. Keraguan tersebut umumnya disebabkan karena pernah terjadi berbagai peristiwa kehancuran yang begitu besar akibat tenaga nuklir. Jika masyarakat terus menerus dihantui oleh keraguan, maka pengembangan teknologi nuklir akan terhambat. Hal ini menyebabkan upaya pengembangan tenaga nuklir sebagai sumber energi alternatif akan sulit untuk mengalami kemajuan. Dalam hal tersebut, pemerintah memiliki tanggung jawab utama untuk meyakinkan masyarakat serta membebaskan mereka dari segala bentuk trauma dan keraguan. Pemerintah juga harus mampu menjamin keselamatan masyarakat yang tinggal di dekat kawasan pengembangan teknologi nuklir. Masyarakat yang tinggal di dekat kawasan pengembangan teknologi nuklir juga seharusnya memiliki sifat yang terbuka dan berani untuk mendukung perkembangan teknologi nuklir. Suatu hari nanti, diharapkan semua orang dapat menikmati energi nuklir yang benar-benar memberikan banyak manfaat dalam kehidupan.

 

 

 

 

REFERENSI

 

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_chain_reaction

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fission

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_reactor

http://www.cea.fr/gb/institutions/nuclear_power.htm

http://www.howstuffworks.com/nuclear-power.htm

http://www.world-nuclear.org/education/whyu.htm