lesson 10 reaktor nuklir

7/24/2019 Lesson 10 Reaktor Nuklir

1/40

NUCLEAR CHEMISTRY &NUCLEAR CHEMISTRY &

RADIOCHEMISTRYRADIOCHEMISTRY

By :

Agung Nugroho Catur S,S.P.,M.S!NIP. "#$$%$' %%(%" " %%"

L)!tur) Pr)*)ntat+onL)!tur) Pr)*)ntat+on

Progra Stu+ P)n++-an ++a /uru*an PMIPA0a-u1ta* )guruan an I1u P)n++-an, Un+2)r*+ta* S)3)1a* Mar)t, Sura-arta

By :

Agung Nugroho Catur S,S.P.,M.S!Agung Nugroho Catur S,S.P.,M.S!


2/40

REAKTOR NUKLIRREAKTOR NUKLIR


3/40

TUJUANTUJUAN

PEMBELAJARANPEMBELAJARANSetelah mengikuti pembelajaran bab iniSetelah mengikuti pembelajaran bab ini

diharapkan mahasiswa mampu :diharapkan mahasiswa mampu :

Mendeskripsikan reaktor nuklirMendeskripsikan reaktor nuklirMengklasifkasikan tipe-tipe reaktor nuklirMengklasifkasikan tipe-tipe reaktor nuklir

Menyebutkan komponen-komponenMenyebutkan komponen-komponen

reaktor nuklirreaktor nuklir

Mendeskripsikan PLTN dan prospeknyaMendeskripsikan PLTN dan prospeknya

Menjelaskan metode penanganan limbahMenjelaskan metode penanganan limbah

radioaktiradioakti


4/40

CURAH PENDAPATCURAH PENDAPAT

pakah reaktor nuklir itu!pakah reaktor nuklir itu!

da berapa jenis reaktor nuklir!da berapa jenis reaktor nuklir!

pa saja komponen dalam reaktor nuklir!pa saja komponen dalam reaktor nuklir! "agaimana prinsip kerja reaktor nuklir!"agaimana prinsip kerja reaktor nuklir!

pa yang anda ketahui tentang PLTN danpa yang anda ketahui tentang PLTN dan

prospeknya di #ndonesia!prospeknya di #ndonesia!

"agaimana $ara penanganan limbah"agaimana $ara penanganan limbah

radioakti!radioakti!


5/40


6/40

%eaktor menurut arti sesungguhnyaadalah tempat berlangsungnya reaksi&

"erdasarkan proses reaksinya' reaktordibedakan menjadi :

(& Reaktor kimia'

pabila yang terjadi di dalamnyaadalah reaksi kimia& Misalnya reaktorpada pabrik pupuk' pabrik kertas' dll&


7/40

)). Reaktor bakar (t!"k#. Reaktor bakar (t!"k#

pabila proses yang terjadi dipabila proses yang terjadi di

dalamnya adalah reaksi pembakaran&dalamnya adalah reaksi pembakaran&Misalnya reaktor pada pabrik baja atauMisalnya reaktor pada pabrik baja atau

tungku perajin logam&tungku perajin logam&

**. Reaktor !k$ir. Reaktor !k$ir

pabila proses yang terjadi dipabila proses yang terjadi di

dalamnya adalah reaksi nuklir&dalamnya adalah reaksi nuklir&


8/40

REAKTOR NUKLIRREAKTOR NUKLIR

%eaktor nuklir pertama kali dibangun oleh%eaktor nuklir pertama kali dibangun oleh

+nri$o ,ermi pada tahun (.) di+nri$o ,ermi pada tahun (.) di

/ni0ersitas 1hi$ago&/ni0ersitas 1hi$ago&

%eaktor nuklir adalah suatu alat untuk%eaktor nuklir adalah suatu alat untuk

mengendalikan reaksi fsi berantai danmengendalikan reaksi fsi berantai dan

sekaligus menjaga kesinambungan reaksisekaligus menjaga kesinambungan reaksi

itu&itu&

%eaktor nuklir ditetapkan sebagai 2alat%eaktor nuklir ditetapkan sebagai 2alat

yang menggunakan materi nuklir sebagaiyang menggunakan materi nuklir sebagai

bahan bakarnya3&bahan bakarnya3&


9/40

Materi fsi yang digunakan sebagai bahanMateri fsi yang digunakan sebagai bahan

bakar misalnya /ranium' Plutonium' dll&bakar misalnya /ranium' Plutonium' dll&

Se$ara umum' reaktor nuklir adalahSe$ara umum' reaktor nuklir adalahtempat berlangsungnya reaksi nuklir yangtempat berlangsungnya reaksi nuklir yang

terkendali&terkendali&

/ntuk mengendalikan operasi dan/ntuk mengendalikan operasi dan

menghentikannya digunakan bahanmenghentikannya digunakan bahanpenyerap neutron yang disebut 2batangpenyerap neutron yang disebut 2batang

pengendali3&pengendali3&


10/40


11/40

5itinjau dari tenaga netron yang5itinjau dari tenaga netron yang

melangsungkan reaksi pembelahan'melangsungkan reaksi pembelahan'

reaktor dibedakan menjadi :reaktor dibedakan menjadi :(& %eaktor $epat : 61,"%' Li7uid Metal(& %eaktor $epat : 61,"%' Li7uid Metal

,ast "reeder %ea$tor 8LM,"%9' S1,"%&,ast "reeder %ea$tor 8LM,"%9' S1,"%&

)& %eaktor thermal : P%' "%' P;%')& %eaktor thermal : P%' "%' P;%'

61%&61%&


12/40

"erdasarkan parameter yang lain dapat"erdasarkan parameter yang lain dapat

disebut :disebut :

(& %eaktor berre


13/40

Reaktor &i'iReaktor &i'i

%eaktor fsi merupakan instalasi yang%eaktor fsi merupakan instalasi yang

menghasilkan daya panas se$aramenghasilkan daya panas se$ara

konstan dengan memanaatkan reaksikonstan dengan memanaatkan reaksifsi berantai&fsi berantai&

#stilah ini dibedakan dengan reaktor usi#stilah ini dibedakan dengan reaktor usi

yang memanaatkan panas dari reaksiyang memanaatkan panas dari reaksi

usi&usi& 5imungkinkan adanya reaktor yang5imungkinkan adanya reaktor yang

memadukan kedua jenis tersebutmemadukan kedua jenis tersebut

8reaktor hibrid9&8reaktor hibrid9&


14/40

Reaktor &'iReaktor &'i

%eaktor usi adalah suatu instalasi%eaktor usi adalah suatu instalasi

untuk mengubah energi yang terjadiuntuk mengubah energi yang terjadi

pada reaksi usi menjadi energi panaspada reaksi usi menjadi energi panasatau listrik yang mudah dimanaatkan&atau listrik yang mudah dimanaatkan&

%eaksi usi merupakan reaksi%eaksi usi merupakan reaksi

penggabungan inti atom ringan'penggabungan inti atom ringan'

misalnya reaksi antara deuterium danmisalnya reaksi antara deuterium dantritium&tritium&


15/40

Reaktor Pe!e$itia!Reaktor Pe!e$itia!

%eaktor riset=penelitian yang diutamakan%eaktor riset=penelitian yang diutamakan

adalah pemanaatan netron yang dihasilkanadalah pemanaatan netron yang dihasilkan

dari reaksi nuklir untuk keperluan berbagaidari reaksi nuklir untuk keperluan berbagai

penelitian dan produksi isotop&penelitian dan produksi isotop& Misalnya reaktor uji material yang se$araMisalnya reaktor uji material yang se$ara

khusus digunakan untuk uji iradiasi' reaktorkhusus digunakan untuk uji iradiasi' reaktor

untuk eksperimen fsika reaktor' reaktor risetuntuk eksperimen fsika reaktor' reaktor riset

untuk penelitian dengan menggunakanuntuk penelitian dengan menggunakanberkas netron dan alat eksperimen kekritisan'berkas netron dan alat eksperimen kekritisan'

reaktor untuk pendidikan dan pelatihan&reaktor untuk pendidikan dan pelatihan&


16/40

5i antara reaktor-reaktor tersebut' reaktor5i antara reaktor-reaktor tersebut' reaktor

riset-pun terdiri dari berbagai ma$am'riset-pun terdiri dari berbagai ma$am'

misalnya reaktor untuk eksperimen berkasmisalnya reaktor untuk eksperimen berkas

netron dan uji iradiasi material' reaktor untuknetron dan uji iradiasi material' reaktor untukeksperimen perisai' reaktor untuk uji pulsa' dll&eksperimen perisai' reaktor untuk uji pulsa' dll&

Tipe-tipe reaktor riset antara lain tipe kolamTipe-tipe reaktor riset antara lain tipe kolam

berpendingin dan bermoderator air berat' tipeberpendingin dan bermoderator air berat' tipe

kolam berpendingin dan bermoderator airkolam berpendingin dan bermoderator airringan dan tipe kolam berpendingin air ringanringan dan tipe kolam berpendingin air ringan

dan bermoderator air berat&dan bermoderator air berat&


17/40

Reaktor DaaReaktor Daa

%eaktor daya adalah reaktor yang%eaktor daya adalah reaktor yang

digunakan untuk menghasilkan dayadigunakan untuk menghasilkan daya

listrik' biasa disebut Pembangkit Listriklistrik' biasa disebut Pembangkit Listrik

Tenaga Nuklir 8PLTN9&Tenaga Nuklir 8PLTN9&

Pada reaktor daya' yang dimanaatkanPada reaktor daya' yang dimanaatkan

adalah uap yang bersuhu dan bertekananadalah uap yang bersuhu dan bertekanan

tinggi yang dihasilkan oleh reaksi fsitinggi yang dihasilkan oleh reaksi fsiuntuk memutar turbin' turbinuntuk memutar turbin' turbin

menggerakkan generator yangmenggerakkan generator yang

menghasilkan listrik&menghasilkan listrik&


18/40

Netron yang dihasilkan sebagianNetron yang dihasilkan sebagian

diserap oleh batang kendali dandiserap oleh batang kendali dan

sebagian diserap lagi diubahsebagian diserap lagi diubahmenjadi netron untukmenjadi netron untuk

berlangsungnya reaksi berantai&berlangsungnya reaksi berantai&


19/40

KOMPONEN REAKTORKOMPONEN REAKTOR

NUKLIRNUKLIR4omponen-komponen reaktor nuklir4omponen-komponen reaktor nuklir

antara lain :antara lain :

(& "ahan bakar nuklir=bahan dapat(& "ahan bakar nuklir=bahan dapatbelahbelah

)& "ahan moderator)& "ahan moderator

*& Pendingin reaktor*& Pendingin reaktor

.& Perangkat batang kendali.& Perangkat batang kendali

>& Perangkat detektor>& Perangkat detektor


20/40

?& %e


21/40

Skema Dasar Reaktor Nuklir


22/40

). Ba*a! Bakar Nk$ir). Ba*a! Bakar Nk$ir

Terdapat dua jenis bahan bakar nuklir'yaitu :Terdapat dua jenis bahan bakar nuklir'yaitu :

a& "ahan ,isil : suatu unsur=atom yanga& "ahan ,isil : suatu unsur=atom yang

langsung dapat memberikan reaksilangsung dapat memberikan reaksipembelahan apabila dirinya menangkappembelahan apabila dirinya menangkap

neutron& 1ontoh :neutron& 1ontoh : ))//)**)**'' ))//)*>)*>'' ..PuPu)*)*'' ..PuPu).().(

b& "ahan ,ertil : suatu unsur=atom yang setelahb& "ahan ,ertil : suatu unsur=atom yang setelah

menangkap neutron tidak dapat langsungmenangkap neutron tidak dapat langsungmembelah' tetapi membentuk bahan fsil&membelah' tetapi membentuk bahan fsil&

1ontoh :1ontoh : BBThTh)*))*)'' ))//)*A)*A


23/40

Pada kenyataannya sebagian besar bahanPada kenyataannya sebagian besar bahan

bakar nuklir yang berada di alam adalahbakar nuklir yang berada di alam adalah

bahan ertil&bahan ertil&

+lemen bakar reaktor nuklir dibuat dengan+lemen bakar reaktor nuklir dibuat dengan

kadar isotop fsilnya lebih besar darikadar isotop fsilnya lebih besar dari

kondisi alamnya' isotop demikian disebutkondisi alamnya' isotop demikian disebut

isotop yang diperkaya' sedangkan untukisotop yang diperkaya' sedangkan untuk

kadar isotop fsil yang lebih ke$il darikadar isotop fsil yang lebih ke$il dari

kondisi alamnya disebut isotop yang susutkondisi alamnya disebut isotop yang susut

kadar&kadar&


24/40

+. Ba*a! Mo,erator+. Ba*a! Mo,erator

5alam reaksi fsi'neutron yang dapat5alam reaksi fsi'neutron yang dapat

menyebabkan reaksi pembelahanmenyebabkan reaksi pembelahan

adalah neutron thermal&adalah neutron thermal& Neutron thermal memiliki energiNeutron thermal memiliki energi

sekitar B'B)> eC pada suhu )@o1'sekitar B'B)> eC pada suhu )@o1'

sementara neutron yang lahir darisementara neutron yang lahir dari

reaksi pembelahan memiliki energireaksi pembelahan memiliki energirata-rata ) MeC' yang sangat jauhrata-rata ) MeC' yang sangat jauh

lebih besar dari energi thermalnya&lebih besar dari energi thermalnya&


25/40

Syarat bahan moderator :Syarat bahan moderator :

atom dengan nomor massa ke$il&atom dengan nomor massa ke$il&

memiliki tampang lintang serapan neutronmemiliki tampang lintang serapan neutron

8keboleh-jadian menyerap neutron9 yang ke$il&8keboleh-jadian menyerap neutron9 yang ke$il&

Memiliki tampang lintang hamburan yangMemiliki tampang lintang hamburan yang

besar&besar&

Memiliki daya hantar panas yang baik&Memiliki daya hantar panas yang baik&

Tidak korosi&Tidak korosi&

1ontoh : ;1ontoh : ;))D' 5D' 5))D' graft' berilium' dll&D' graft' berilium' dll&


26/40

-. Pe!,i!"i! Reaktor-. Pe!,i!"i! Reaktor

Pendingin reaktor berungsi sebagai saranaPendingin reaktor berungsi sebagai sarana

pengambilan panas hasil fsi dari dalam elemenpengambilan panas hasil fsi dari dalam elemen

bakar untuk dipindahkan =dibuang ke tempatbakar untuk dipindahkan =dibuang ke tempat

lain=lingkungan melalui perangkat penukar panas&lain=lingkungan melalui perangkat penukar panas& "ahan yang baik sebagai pendingin adalah


27/40

. Bata!" Ke!,a$i. Bata!" Ke!,a$i

ReaktorReaktor "atang kendali berungsi sebagai"atang kendali berungsi sebagai

pengendali jalannya operasi reaktorpengendali jalannya operasi reaktor

agar laju pembelahan=populasi neutronagar laju pembelahan=populasi neutrondi dalam teras reaktor dapat diaturdi dalam teras reaktor dapat diatur

sesuai dengan kondisi operasi yangsesuai dengan kondisi operasi yang

dikehendaki&dikehendaki&

Selain itu' juga berungsi untukSelain itu' juga berungsi untukmemadamkan reaktor=menghentikanmemadamkan reaktor=menghentikan

reaksi pembelahan&reaksi pembelahan&


28/40

"ahan batang kendali adalah material yang"ahan batang kendali adalah material yang

mempunyaintampang lintang serapanmempunyaintampang lintang serapan

neutron yang sangat besar' dan tampangneutron yang sangat besar' dan tampang

lintang hamburan yang ke$il&lintang hamburan yang ke$il&

"ahan batang kendali : "oron' 1admium'"ahan batang kendali : "oron' 1admium'

6adolinium' dll&6adolinium' dll&

Prinsip kerja pengaturan oerasi adalahPrinsip kerja pengaturan oerasi adalahdengan jalan memasukkan dandengan jalan memasukkan dan

mengeluarkan batang kendali ke dan darimengeluarkan batang kendali ke dan dari

teras reaktor&teras reaktor&


29/40

/. Pera!"kat Detektor/. Pera!"kat Detektor

5etektor adalah komponen penunjang5etektor adalah komponen penunjang

yang mutlak diperlukan di dalamyang mutlak diperlukan di dalam

reaktor nuklir&reaktor nuklir& Semua inormasi tentang kejadian fsisSemua inormasi tentang kejadian fsis

di dalam teras reaktor' yang meliputidi dalam teras reaktor' yang meliputi

popularitas neutron' laju pembelahan'popularitas neutron' laju pembelahan'

suhu dan lain-lain hanya dapat dilihatsuhu dan lain-lain hanya dapat dilihatmelalui detektor yang dipasang dimelalui detektor yang dipasang di

dalam teras&dalam teras&


30/40

0. Re1ektor0. Re1ektor

Neutron yang keluar dari pembelahanNeutron yang keluar dari pembelahan

bahan fsil' berjalan dengan ke$epatanbahan fsil' berjalan dengan ke$epatan

tinggi ke segala arah& 4arena tidaktinggi ke segala arah& 4arena tidak

bermuatan listrik maka gerakan neutronbermuatan listrik maka gerakan neutron

tsb bebas menembus medium dan tidaktsb bebas menembus medium dan tidak

berkurang bila tidak menumbuk inti atomberkurang bila tidak menumbuk inti atom

medium&medium&

Sebgian neutron tsb dapat lolos keluarSebgian neutron tsb dapat lolos keluar

teras reaktor' atau hilang dari sistem&teras reaktor' atau hilang dari sistem&

4ondisi demikian merugikan&4ondisi demikian merugikan&


31/40

/ntuk mengurangi kejadian tsb' maka/ntuk mengurangi kejadian tsb' maka

sekeliling teras reaktor dipasang bahansekeliling teras reaktor dipasang bahanpemantul neutron yang disebut 2%e


32/40

2. Be3a!a ,a! Peri'ai2. Be3a!a ,a! Peri'ai

ReaktorReaktor

"ejana=tangki reaktor berungsi untuk"ejana=tangki reaktor berungsi untuk

menampung


33/40

Perisai reaktor berungsi untukPerisai reaktor berungsi untuk

menahan=menghambat=menyerapmenahan=menghambat=menyerap

radiasi yang lolos dari teras reaktorradiasi yang lolos dari teras reaktoragar tidak menerobos keluar sistemagar tidak menerobos keluar sistem

reaktor&reaktor&

Pada umumnya perisai yangPada umumnya perisai yang

digunakan adalah lapisan beton beratdigunakan adalah lapisan beton berat&&


34/40

4. Pera!"kat Pe!kar4. Pera!"kat Pe!kar

Pa!a'Pa!a' Perangkat penukar panas 8;eat +E$hanger9Perangkat penukar panas 8;eat +E$hanger9

merupakan komponen penunjang yang berungsimerupakan komponen penunjang yang berungsi

sebagai sarana pengalihan panas dari pendinginsebagai sarana pengalihan panas dari pendingin

primer' yang menerima panas dari elemen bakar'primer' yang menerima panas dari elemen bakar'

untuk diberikan pada


35/40

N5$ear Rea5torN5$ear Rea5tor

I! !5$ear rea5tor' t*e *eat "e!erate, bI! !5$ear rea5tor' t*e *eat "e!erate, b

t*e rea5tio! i' 'e, to 6ro,5e 'teamt*e rea5tio! i' 'e, to 6ro,5e 'team

t*at tr!' a trbi!e 5o!!e5te, to at*at tr!' a trbi!e 5o!!e5te, to a

"e!erator."e!erator.

Source :John D. Bookstaver,

Chemistry, The Central Science, 10th

edition Theodore L. Brown !. "u#ene

Le$a%, Jr. and Bruce ". Bursten


36/40

N5$ear Rea5torN5$ear Rea5tor

Th) r)a!t+on +* -)4t +n !h)!-Th) r)a!t+on +* -)4t +n !h)!-3y th) u*) o5 !ontro1 ro*.3y th) u*) o5 !ontro1 ro*.

Th)*) 31o!- th) 4ath* o5 *o)Th)*) 31o!- th) 4ath* o5 *o)n)utron*, -))4+ng th) *y*t)n)utron*, -))4+ng th) *y*t)5ro r)a!h+ng a ang)rou*5ro r)a!h+ng a ang)rou**u4)r!r+t+!a1 a**.*u4)r!r+t+!a1 a**.

Th) !ontro1 ro* u*t 3)Th) !ontro1 ro* u*t 3)6+thra6n 5ro 3)t6))n th)6+thra6n 5ro 3)t6))n th)5u)1 ro* th) to +n+t+at) nu!1)ar5u)1 ro* th) to +n+t+at) nu!1)ar

r)a!t+on.r)a!t+on. Th) nora1 4o*+t+on o5 th)Th) nora1 4o*+t+on o5 th)

!ontro1 ro* +* +n 3)t6))n th)!ontro1 ro* +* +n 3)t6))n th)5u)1 ro*.5u)1 ro*.


Chemistry, The Central Science, 10th

edition Theodore L. Brown !. "u#ene

Le$a%, Jr. and Bruce ". Bursten


37/40

N5$ear &e$N5$ear &e$

Th) o*t !oon 5u)1 5or a nu!1)arTh) o*t !oon 5u)1 5or a nu!1)arr)a!tor +* u*ua11y uran+u 4r)**)r)a!tor +* u*ua11y uran+u 4r)**)+o7+) +nto 4)11)t*+o7+) +nto 4)11)t*

Th) UOTh) UO&&+* 4rou!) 5ro )nr+!h)+* 4rou!) 5ro )nr+!h)

U0U088ga*.ga*. Th) 4)11)t* ar) )n!a*) +n 1ongTh) 4)11)t* ar) )n!a*) +n 1ong

)ta1 tu3)*, u*ua11y a) o5)ta1 tu3)*, u*ua11y a) o59+r!on+u a11oy 9+r!a11oy; or9+r!on+u a11oy 9+r!a11oy; or*ta+n1)** *t))1, to 5or 5u)1 ro*.*ta+n1)** *t))1, to 5or 5u)1 ro*.

Th) 5u)1 ro* ar) *)a1) anTh) 5u)1 ro* ar) *)a1) an

a**)31) +n !1u*t)r* to 5or 5u)1a**)31) +n !1u*t)r* to 5or 5u)1a**)31+)* 5or u*) +n th) !or) o5a**)31+)* 5or u*) +n th) !or) o5th) nu!1)ar r)a!tor.th) nu!1)ar r)a!tor.


Chemistry, The Central Science, 10th edition

Theodore L. Brown !. "u#ene Le$a%, Jr.and Bruce ". Bursten


38/40

N5$ear 7a'teN5$ear 7a'te


Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L.Brown !. "u#ene Le$a%, Jr. and Bruce ". Bursten


39/40

N5$ear &'io!N5$ear &'io!

Fusion would be a superiorFusion would be a superiormethod of generating power.method of generating power.

Once fusion reactors areOnce fusion reactors are

perfected, the products of theperfected, the products of thereaction will not be radioactive.reaction will not be radioactive.(There are radioactive products(There are radioactive productsof hydrogen fusion.)of hydrogen fusion.)

In order to achieve fusion, theIn order to achieve fusion, thematerial must be in the plasmamaterial must be in the plasmastate at several million Kelvins.state at several million Kelvins.


Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L.Brown !. "u#ene Le$a%, Jr. and Bruce ". Bursten


40/40

N5$ear &'io!N5$ear &'io!

! To"oma" reactor, li"e the one! To"oma" reactor, li"e the oneshown on the right right, showshown on the right right, showpromise for carrying out thesepromise for carrying out these

reactions.reactions. #agnetic fields are used to#agnetic fields are used to

compress materials to initiate thecompress materials to initiate thereaction.reaction.

Today, lasers may be used toToday, lasers may be used to

initiate the fusion reaction.initiate the fusion reaction. #agnetic fields are used to#agnetic fields are used to

contain the fusion reactants andcontain the fusion reactants andproducts.products.


Ch i t Th C t l S i 10th diti Th d L

lesson 10 reaktor nuklir

Documents