Energi Nuklir

 ENERGI NUKLIR

Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan dari reaksi antarpartikel di dalam inti atom. Sumber energi nuklir yaitu energi ikat pada partikel bebas. Energi nuklir dihasilkan dari sumber energi yang rendah karbon, murah dan aman untuk dimanfaatkan. Bahan baku yang digunakan berupa uranium dan plutonium. Energi nuklir dapat digunakan untuk menghasilkan listrik, tetapi harus terlebih dahulu dilepaskan dari atom. Dalam proses fisi nuklir, atom dipecah untuk melepaskan energi itu.

Reaktor nuklir, atau pembangkit listrik, adalah serangkaian mesin yang dapat mengontrol fisi nuklir untuk menghasilkan listrik. Bahan bakar yang digunakan reaktor nuklir untuk menghasilkan fisi nuklir adalah pelet dari unsur uranium. Dalam reaktor nuklir, atom uranium dipaksa untuk pecah. Saat mereka membelah, atom melepaskan partikel kecil yang disebut produk fisi. Produk fisi menyebabkan atom uranium lain terbelah, memulai reaksi berantai. Energi yang dilepaskan dari reaksi berantai ini menciptakan panas. Panas yang diciptakan oleh fisi nuklir menghangatkan agen pendingin reaktor. Agen pendingin biasanya air, tetapi beberapa reaktor nuklir menggunakan logam cair atau garam cair. Agen pendingin, dipanaskan oleh fisi nuklir, menghasilkan uap. Uap memutar turbin, atau roda diputar oleh arus yang mengalir. Turbin menggerakkan generator, atau mesin yang menghasilkan listrik.

Batang bahan yang disebut racun nuklir dapat mengatur berapa banyak listrik yang dihasilkan. Racun nuklir adalah bahan, seperti jenis elemen xenon, yang menyerap beberapa produk fisi yang dibuat oleh fisi nuklir. Semakin banyak batang racun nuklir yang ada selama reaksi berantai, semakin lambat dan terkendali reaksinya. Menghapus batang akan memungkinkan reaksi berantai yang lebih kuat dan menciptakan lebih banyak listrik. Pada 2011, sekitar 15 persen listrik dunia dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir. Amerika Serikat memiliki lebih dari 100 reaktor, meskipun menghasilkan sebagian besar listriknya dari bahan bakar fosil dan energi hidroelektrik. Negara-negara seperti Lituania, Prancis, dan Slovakia membuat hampir semua listrik mereka dari pembangkit listrik tenaga nuklir.

 

Makanan Nuklir: Uranium

Uranium adalah bahan bakar yang paling banyak digunakan untuk menghasilkan energi nuklir. Itu karena atom uranium terbelah dengan relatif mudah. Uranium juga merupakan elemen yang sangat umum, ditemukan di bebatuan di seluruh dunia. Namun, jenis uranium khusus yang digunakan untuk menghasilkan energi nuklir, yang disebut U-235, jarang ditemukan. U-235 membuat kurang dari satu persen uranium di dunia. Meskipun beberapa uranium yang digunakan Amerika Serikat ditambang di negara ini, sebagian besar diimpor. AS mendapat uranium dari Australia, Kanada, Kazakhstan, Rusia, dan Uzbekistan. Setelah uranium ditambang, ia harus diekstraksi dari mineral lain. Itu juga harus diproses sebelum dapat digunakan.

Karena bahan bakar nuklir dapat digunakan untuk membuat senjata nuklir serta reaktor nuklir, hanya negara-negara yang merupakan bagian dari Nuclear Non-Proliferation Treaty (NPT) yang diizinkan untuk mengimpor uranium atau plutonium, bahan bakar nuklir lainnya. Perjanjian itu mempromosikan penggunaan damai bahan bakar nuklir, serta membatasi penyebaran senjata nuklir. Reaktor nuklir biasa menggunakan sekitar 200 ton uranium setiap tahun. Proses kompleks memungkinkan beberapa uranium dan plutonium untuk diperkaya kembali atau didaur ulang. Ini mengurangi jumlah penambangan, penggalian, dan pemrosesan yang perlu dilakukan.

 

Energi Nuklir dan Manusia

Energi nuklir menghasilkan listrik yang dapat digunakan untuk menggerakkan rumah, sekolah, bisnis, dan rumah sakit. Reaktor nuklir pertama yang menghasilkan listrik terletak di dekat Arco, Idaho. Eksperimental Breeder Reactor mulai menyalakan dirinya sendiri pada tahun 1951. Pembangkit listrik tenaga nuklir pertama yang dirancang untuk menyediakan energi bagi masyarakat didirikan di Obninsk, Rusia, pada tahun 1954. Membangun reaktor nuklir membutuhkan teknologi tingkat tinggi, dan hanya negara-negara yang telah menandatangani Traktat Non-Proliferasi Nuklir yang bisa mendapatkan uranium atau plutonium yang dibutuhkan. Untuk alasan ini, sebagian besar pembangkit listrik tenaga nuklir terletak di negara maju.

Pembangkit listrik tenaga nuklir menghasilkan energi bersih dan terbarukan. Mereka tidak mencemari udara atau melepaskan gas rumah kaca. Mereka dapat dibangun di daerah perkotaan atau pedesaan, dan tidak secara radikal mengubah lingkungan di sekitar mereka. Uap yang menggerakkan turbin dan generator pada akhirnya didaur ulang. Itu didinginkan dalam struktur terpisah yang disebut menara pendingin. Uap tersebut berubah kembali menjadi air dan dapat digunakan kembali untuk menghasilkan lebih banyak listrik. Kelebihan uap hanya didaur ulang ke atmosfer, di mana ia tidak berbahaya seperti uap air bersih. Namun, produk sampingan dari energi nuklir adalah bahan radioaktif. Bahan radioaktif adalah kumpulan inti atom yang tidak stabil. Inti ini kehilangan energinya dan dapat mempengaruhi banyak materi di sekitarnya, termasuk organisme dan lingkungan. Bahan radioaktif bisa sangat beracun, menyebabkan luka bakar dan meningkatkan risiko kanker, penyakit darah, dan kerusakan tulang.

Limbah radioaktif adalah sisa dari pengoperasian reaktor nuklir. Limbah radioaktif sebagian besar merupakan pakaian pelindung yang dikenakan oleh pekerja, peralatan, dan bahan lain yang pernah kontak dengan debu radioaktif. Limbah radioaktif tahan lama. Bahan seperti pakaian dan peralatan dapat tetap radioaktif selama ribuan tahun. Pemerintah mengatur bagaimana bahan-bahan ini dibuang sehingga tidak mencemari apa pun. Bahan bakar bekas dan batang racun nuklir sangat radioaktif. Pelet uranium bekas harus disimpan dalam wadah khusus yang bentuknya seperti kolam renang besar. Air mendinginkan bahan bakar dan mengisolasi bagian luar dari kontak dengan radioaktivitas. Beberapa pembangkit nuklir menyimpan bahan bakar bekas mereka di tangki penyimpanan kering di atas tanah. Tempat penyimpanan limbah radioaktif telah menjadi sangat kontroversial di Amerika Serikat. Selama bertahun-tahun, pemerintah berencana untuk membangun fasilitas limbah nuklir yang sangat besar di dekat Gunung Yucca, Nevada, misalnya. Kelompok lingkungan dan warga setempat memprotes rencana tersebut. Mereka khawatir limbah radioaktif bocor ke pasokan air dan lingkungan Gunung Yucca, sekitar 130 kilometer (80 mil) dari daerah perkotaan besar Las Vegas, Nevada. Meskipun pemerintah mulai menyelidiki situs tersebut pada tahun 1978, pemerintah menghentikan perencanaan fasilitas limbah nuklir di Gunung Yucca pada tahun 2009.

 

Chernobyl

Kritikus energi nuklir khawatir fasilitas penyimpanan limbah radioaktif akan bocor, retak, atau terkikis. Bahan radioaktif kemudian dapat mencemari tanah dan air tanah di dekat fasilitas. Hal ini dapat menyebabkan masalah kesehatan yang serius bagi manusia dan organisme di daerah tersebut. Semua komunitas harus dievakuasi. Inilah yang terjadi di Chernobyl, Ukraina, pada 1986. Ledakan uap di salah satu pembangkit listrik empat reaktor nuklir menyebabkan kebakaran, yang disebut plume. Gumpalan ini sangat radioaktif, menciptakan awan partikel radioaktif yang jatuh ke tanah, yang disebut fallout. Dampaknya menyebar ke fasilitas Chernobyl, serta daerah sekitarnya. Kejatuhan itu terbawa angin, dan partikel-partikel itu memasuki siklus air sebagai hujan. Radioaktivitas dilacak ke Chernobyl jatuh sebagai hujan di atas Skotlandia dan Irlandia. Sebagian besar dampak radioaktif jatuh di Belarus.

Dampak lingkungan dari bencana Chernobyl langsung terasa. Untuk kilometer di sekitar fasilitas, hutan pinus mengering dan mati. Warna merah dari pohon pinus yang mati membuat daerah ini mendapat julukan Hutan Merah. Ikan dari Sungai Pripyat di dekatnya memiliki begitu banyak radioaktivitas sehingga orang tidak bisa lagi memakannya. Sapi dan kuda di daerah itu mati. Lebih dari 100.000 orang direlokasi setelah bencana, tetapi jumlah korban manusia Chernobyl sulit ditentukan. Efek keracunan radiasi baru muncul setelah bertahun-tahun. Kanker dan penyakit lain bisa sangat sulit dilacak ke satu sumber.

 

Masa Depan Energi Nuklir

Reaktor nuklir menggunakan fisi, atau pemecahan atom, untuk menghasilkan energi. Energi nuklir juga dapat dihasilkan melalui fusi, atau penggabungan (peleburan) atom bersama-sama. Matahari, misalnya, terus-menerus mengalami fusi nuklir saat atom hidrogen melebur membentuk helium. Karena semua kehidupan di planet kita bergantung pada matahari, dapat dikatakan bahwa fusi nuklir memungkinkan kehidupan di Bumi.

Pembangkit listrik tenaga nuklir tidak memiliki kemampuan untuk secara aman dan andal menghasilkan energi dari fusi nuklir. Tidak jelas apakah proses tersebut akan menjadi pilihan untuk menghasilkan listrik. Insinyur nuklir sedang meneliti fusi nuklir, karena prosesnya kemungkinan akan aman dan hemat biaya.

 

Nuklir Memiliki Faktor Kapasitas Tertinggi

Seperti semua sumber energi, tenaga nuklir memiliki kelebihan dan kekurangan. Apa manfaat tenaga nuklir? Pertama dan terpenting, karena menghasilkan energi melalui fisi nuklir daripada pembakaran kimia, menghasilkan listrik beban dasar tanpa output karbon, elemen jahat dari pemanasan global. Beralih dari batu bara ke gas alam merupakan langkah menuju dekarbonisasi, karena pembakaran gas alam menghasilkan sekitar setengah karbon dioksida dari pembakaran batu bara. Tetapi beralih dari batu bara ke tenaga nuklir secara radikal menghilangkan karbon, karena pembangkit listrik tenaga nuklir melepaskan gas rumah kaca hanya dari penggunaan tambahan bahan bakar fosil selama konstruksi, penambangan, pemrosesan bahan bakar, pemeliharaan, dan penonaktifan — kira-kira sebanyak tenaga surya, yaitu sekitar 4 sampai 5 persen sebanyak pembangkit listrik berbahan bakar gas alam.

Kedua, pembangkit listrik tenaga nuklir beroperasi pada faktor kapasitas yang jauh lebih tinggi daripada sumber energi terbarukan atau bahan bakar fosil. Faktor kapasitas adalah ukuran berapa persentase waktu pembangkit listrik benar-benar menghasilkan energi. Ini masalah untuk semua sumber energi intermiten. Matahari tidak selalu bersinar, angin tidak selalu bertiup, atau air selalu jatuh melalui turbin bendungan.

Ketiga, tenaga nuklir melepaskan lebih sedikit radiasi ke lingkungan daripada sumber energi utama lainnya. Pernyataan ini akan tampak paradoks bagi banyak pembaca, karena tidak umum diketahui bahwa sumber energi non-nuklir melepaskan radiasi apa pun ke lingkungan. Mereka melakukannya. Pelanggar terburuk adalah batu bara, mineral kerak bumi yang mengandung sejumlah besar unsur radioaktif uranium dan thorium. Pembakaran batu bara membuat bahan organiknya menjadi gas, memusatkan komponen mineralnya ke dalam limbah yang tersisa, yang disebut fly ash. Begitu banyak batu bara yang dibakar di dunia dan begitu banyak abu terbang yang dihasilkan sehingga batu bara sebenarnya merupakan sumber utama pelepasan radioaktif ke lingkungan.

Apa kelemahan nuklir? Dalam persepsi publik, ada dua, baik yang berkaitan dengan radiasi: risiko kecelakaan, dan soal pembuangan limbah nuklir.

Ada tiga kecelakaan skala besar yang melibatkan reaktor tenaga nuklir sejak dimulainya tenaga nuklir komersial pada pertengahan 1950-an: Three-Mile Island di Pennsylvania, Chernobyl di Ukraina, dan Fukushima di Jepang.

 

Sumber

https://www.energy.gov/ne/articles/nuclear-power-most-reliable-energy-source-and-its-not-even-close

https://e360.yale.edu/features/why-nuclear-power-must-be-part-of-the-energy-solution-environmentalists-climate