Dasar-dasar pembangkit tenaga nuklir www.phy.ilstu.edu/~holland/phy207/Nuclear

Energi diperoleh dari massa dengan memecah atom-atom besar (biasanya Uranium) menjadi atom-atom kecil .

Pelet bahan bakar (nuklir)

Nuclear Fuel Pelet bahan bakar (nuklir)

neutron yg bergerak memicu terjadinya fissi pada Uranium 235

Reaksi pemecahan atom yang berantai (Chain Reaction) Reaksi fissi menghasilkan neutrons yang akan memicu reaksi fissi lanjutan pada atom Uranium. Mouse Trap Chain Reaction

Kecepatan “Chain Reaction” perlu dikendalikan sehingga tidak keluar tenaga sekali gus (bom !) Karena “chain reaction” berlangsung singkat seperti bom. Dalam penggunaan sebagai sumber energi, reaksi fisi perlu diperlambat. Sehingga diperoleh jumlah energi yang diinginkan.

Cara mengendalikan reaksi fisi Pergerakan (thermal) neutrons dihambat agar tidak terlalu Digunakan “moderator” untuk menghambat neutron yang bergerak Air bisa sebagai moderator

Control Rods Control rods are made of a material that absorbs excess neutrons (usually Boron or Cadmium). By controlling the number of neutrons, we can control the rate of fissions

Basic Ideas Uranium adalah sumber bahan bakar dan sumber neutron. Neutron menginduksi reaksi fisi. Air berfungsi sebagai moderator dan media penghantar panas (energi). Kelebihan neutro di-”hisap” dengan batang pengendali.

Practicalities Processing of Uranium Each ton of Uranium ore produces 3-5 lbs of Uranium compounds Uranium ore is processed near the mine to produce “yellow cake”, a material rich in U3O8. Only 0.7% of U in yellow cake is 235U. Most of the rest is 238U which does not work for fission power.

US Uranium Deposits

World Distribution of Uranium Jakarta (ANTARA News) - Badan Tenaga Nuklir Nasional (Batan) memperkirakan terdapat cadangan 70 ribu ton Uranium dan 117 ribu ton Thorium yang tersebar di sejumlah lokasi di Indonesia, yang bisa bermanfaat sebagai energi alternatif di masa depan. http://www.antaranews.com/berita/375792/indonesia-miliki-cadangan-uranium-70000-ton

Enrichment To be used in US reactors, fuel must be 3-5% 235U. Yellow cake is converted into UF6 and this compound is enriched using gaseous diffusion and/or centrifuges. There are some reactor designs that run on pure yellow cake.

Catatan: bom nuklir membutuhkan hampir 100 % uranium 235U atau plutonium 239Pu murni. Reaktor nuklir hanya mengandung uranium 3 % (tidak dapat mengakibatkan ledakan bom nuklir)

Reactor is inside a large containment building

Unsur-unsur dalam reaktor nuklir Batang bahan bakar Mengandung materi untuk reaksi fisi Terdapat inisiasi adanya neutron Biasanya Be-9 yang melepaskan neutron (untuk reaksi fisi) Tempat penyimpanan nuklir. Material: uranium oxide (biasanya U-235) Batang pengendali Menyerap semua neutron Cadmium, silver, indium Digunakan untuk mengendalikan pembangkit listrik. Atau untuk menghentikan proses. Moderator (Primary Coolant) Biasanya larutan asam borat. Secondary Coolant Mesin uap pembangkit tenaga

Batang bahan bakar UO2: uranium dalam batang bahan bakar.

Cladding Batang bahan nuklir disatukan

Alpha : tidak tembus tangan Beta : tidak tembus aluminium Radiasi nuklir: Alpha : tidak tembus tangan Beta : tidak tembus aluminium Gamma : tidak tembus Pb (plumbum, timah hitam) http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/

Pembangkit tenaga nuklir

Mengubah tenaga nuklir menjadi tenaga listrik: Reaksi fisi menghasilkan panas; panas digunakan untuk menguapkan air; aliran uap digunakan untuk menggerakkan turbin; turbin bergerak menghasilkan tenaga listrik

Aliran air memutar turbin, menghasilkan tenaga (listrik)

Listrik dari tenaga fosil (minyak) Minyak untuk bahan bakar, memanaskan air, menggerakkan turbin, menghasilkan tenaga (listrik)

Listrik dari tenaga nuklir: Nuklir (reaksi fisi) menghasilkan panas, memanaskan air, menggerakkan turbin, menghasilkan tenaga (listrik)

Uap air memutar turbin, menghasilkan tenaga (listrik)

Nuclear Power in the US We currently generate approximately 20% of our electricity using nuclear power. No new nuclear power plants have been “ordered” since the late 1970’s. Even “new” plants are nearing 20 years old and will start to need replacing.

US Nuclear Power Plants

World Nuclear Power

Yucca Mountain: salah satu tempat penyimpanan limbah nuklir