Reaktor nuklir: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
merapikan Tag: VisualEditor Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler |
|||
| (16 revisi perantara oleh 7 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[Berkas:Crocus-p1020491.jpg|jmpl|250px|Teras sebuah reaktor kecil yang digunakan untuk penelitian.]]
'''Reaktor nuklir''' adalah suatu tempat atau perangkat yang digunakan untuk membuat, mengatur, dan menjaga kesinambungan [[reaksi nuklir]] berantai pada laju yang tetap. Berbeda dengan [[bom nuklir]], yang reaksi berantainya terjadi pada orde pecahan detik dan tidak terkontrol.
Reaktor nuklir digunakan untuk banyak tujuan. Saat ini, reaktor nuklir paling banyak digunakan untuk membangkitkan listrik. [[Reaktor penelitian]] digunakan untuk pembuatan [[radioisotop]] (isotop radioaktif) dan untuk penelitian. Awalnya, reaktor nuklir pertama digunakan untuk memproduksi [[plutonium]] sebagai bahan [[senjata nuklir]].
Saat ini, semua reaktor nuklir komersial berbasis pada reaksi [[fisi nuklir]], dan sering dipertimbangkan masalah [[risiko]] [[keselamatan]]nya. Sebaliknya, beberapa kalangan menyatakan bahwa [[pembangkit listrik tenaga nuklir]] merupakan cara yang aman dan bebas polusi untuk membangkitkan listrik. [[Daya fusi]] merupakan teknologi ekperimental yang berbasi pada reaksi [[fusi nuklir]]. Ada beberapa peranti lain untuk mengendalikan reaksi nuklir, termasuk di dalamnya [[pembangkit thermoelektrik radioisotop|pembangkit thermoelektrik radioisotop,]] dan [[baterai atom]], yang membangkitkan panas dan daya dengan cara memanfaatkan peluruhan radioaktif pasif, seperti halnya [[Farnsworth-Hirsch fusor]], di mana reaksi fusi nuklir terkendali digunakan untuk menghasilkan [[radiasi neutron]].
== Aplikasi ==
Baris 27:
[[Berkas:CANDU fuel cycles.jpg|jmpl|ka|400px|Range of possible CANDU fuel cycles: CANDU reactors can accept a variety of fuel types, including the used fuel from light-water reactors]]
[[Berkas:SchémaDechetsNucleaires en.svg|400px|jmpl|Nuclear Fuel Process]]
Meskipun umat manusia telah menguasai daya nuklir baru-baru ini, reaktor nuklir yang pertama muncul dikendalikan oleh alam. Lima belas reaktor fisi nuklir alami telah ditemukan di tambang [[Oklo]], [[Gabon]], [[
Reaktor nuklir yang mandiri pertama kali dibangun pada 2 Desember [[1942]] dan diberi nama [[Chicago Pile-1]].<ref>{{Cite book|last=Ardiansyah, H.|url=https://penerbit.brin.go.id/press/catalog/download/562/479/11500?inline=1|title=Indonesia Post-pandemic Outlook: Strategy Towards Net-zero Emissions by 2060 from the Renewables and Carbon-neutral Energy Perspectives|publisher=BRIN Publishing|isbn=978-623-7425-83-0|editor-last=Ardiansyah, H., dan Ekadewi, P.|pages=182|chapter=The Case for Nuclear Energy|doi=10.55981/brin.562.c10|url-status=live}}</ref> Pembangunannya dirancang oleh [[Enrico Fermi]] dan [[Leó Szilárd]] saat mereka di [[Universitas Chicago]].
Reaktor nuklir generasi pertama yang dibuat oleh [[Enrico Fermi]] digunakan untuk menghasilkan plutonium. Karena keberhasilan ini, [[Franklin Delano Roosevelt]] selaku [[Presiden Amerika Serikat]] menjadikan plutonium sebagai
Pada 20 Desember [[1951]],
PLTN skala komersial pertama dunia adalah [[:en:Sellafield|Calder Hall]], yang mulai beroperasi pada 17 Oktober [[1956]].<ref name="BBC">{{cite web|title=1956:Queen switches on nuclear power|work=[[BBC news]]|url=http://news.bbc.co.uk/onthisday/hi/dates/stories/october/17/newsid_3147000/3147145.stm|accessdate=June 28|accessyear=2006}}</ref> Reaktor generasi pertama lainnya adalah [[Shippingport Reactor]] yang berada di [[Pennsylvania]] (1957).<!--''Lots of construction in 60s and 70s (oil crisis influenced) - need some numbers here--<--Actually, the oil crisis of 1974 did not stimulate nuclear power plant orders in the US: orders immediately declined, hitting zero by 1978. The experts had overprojected demand. Viz. “Political Economy of Nuclear Energy in the United States, Brookings Institution, 2004, http://www.brookings.edu/comm/policybriefs/pb138.htm ''-->
Baris 65:
Dalam [[teknik nuklir]], [[moderator neutron]] atau pelambat neutron adalah sebuah medium yang mengurangi kecepatan [[neutron cepat]], sehingga mengubahnya menjadi [[neutron termal]] yang dapat mendukung [[reaksi nuklir berantai]] yang melibatkan [[uranium-235]] atau [[bahan fisi]] serupa.
Pada sekitar 2000-an, bahan yang paling umum digunakan sebagai moderator neutron adalah [[air|air biasa]] (sekitar 75% seluruh
| last = Miller, Jr.
| first = George Tyler
Baris 84:
| pages = 29–31
| url = https://books.google.com/books?id=iolyNyJYEaYC
| isbn = 978-3-527-40679-1
}}{{Pranala mati|date=Februari 2023 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref><ref name="
DB">{{cite book |last= Dobrzynski |first= L. |author2=K. Blinowski |title= Neutrons and Solid State Physics|publisher= Ellis Horwood Limited |year= 1994 |isbn= 0-13-617192-3}}</ref>
Selain itu, dalam penelitian [[berilium]] juga pernah digunakan, dan berbagai senyawa [[hidrokarbon]] juga disebutkan memiliki kemungkinan dapat dipakai.<ref name="arregui16b">{{cite journal | last1 = Arregui Mena | first1 = J.D. | display-authors = etal | year = 2016 | title = Spatial variability in the mechanical properties of Gilsocarbon | url = https://www.researchgate.net/publication/308515387 | journal = Carbon | volume = 110| pages = 497–517| doi = 10.1016/j.carbon.2016.09.051}}</ref><ref name="arregui18">{{cite journal | last1 = Arregui Mena | first1 = J.D. | display-authors = etal | year = 2018 | title = Characterisation of the spatial variability of material properties of Gilsocarbon and NBG-18 using random fields | url = https://www.researchgate.net/publication/327537624 | journal = Journal of Nuclear Materials | volume = 511 | pages = 91–108| doi = 10.1016/j.jnucmat.2018.09.008| bibcode = 2018JNuM..511...91A }}</ref><ref name="upshot">[http://www.nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Upshotk.html Operation Upshot–Knothole]</ref><ref name="globalsecurity">[http://www.globalsecurity.org/wmd/systems/w48.htm W48] - globalsecurity.org</ref><ref>{{Cite web |url=http://www.ask.ne.jp/~hankaku/english/np5y.html |title=Atomic Bomb Chronology: 1942-1944 |access-date=2008-12-16 |archive-url=https://web.archive.org/web/20080528074940/http://www.ask.ne.jp/~hankaku/english/np5y.html |archive-date=2008-05-28 |url-status=dead }}</ref><ref>[[Hans Bethe]] in ''[[Physics Today]]'' Vol 53 (2001) [http://www.nd.edu/~nsl/Lectures/phys205/pdf/Nuclear_warfare_3.pdf]</ref>
Baris 96 ⟶ 97:
* [[Carbon]], dalam bentuk grafit tingkat reaktor atau karbon pirolitik, digunakan misalnya dalam reaktor RBMK dan pebble-bed, atau dalam senyawa, misalnya karbon dioksida. Reaktor suhu rendah rentan terhadap penumpukan energi Wigner dalam material. Seperti reaktor yang dimoderasi deuterium, beberapa reaktor ini dapat menggunakan uranium alam yang tidak diperkaya.
** Grafit juga sengaja dibiarkan dipanaskan hingga sekitar 2000 K atau lebih tinggi di beberapa reaktor penelitian untuk menghasilkan sumber neutron panas : memberikan distribusi Maxwell-Boltzmann yang maksimumnya menyebar untuk menghasilkan energi neutron yang lebih tinggi.
* [[Berilium]] tegolongan sebagai logam ringan. Namun karena kandungan racun di dalamnya sangat tinggi, berilium terkadang digolongkan pula sebagai logam berat.<ref>{{Cite book|last=Dewata, I., dan Danha, Y. H.|date=2021|url=http://repository.unp.ac.id/32784/2/INDANG_DEWATA_Toksikologi_Lingkungan.pdf|title=Toksikologi Lingkungan: Konsep dan Aplikatif|location=Depok|publisher=Rajawali Pers|isbn=978-623-231-973-8|editor-last=Vidyafi|editor-first=Indi|pages=131|url-status=live}}</ref> Berilium mahal harganya sehingga penggunaannya terbatas.
* [[Lithium]]-7, dalam bentuk garam litium fluorida, biasanya bersama dengan garam berilium fluorida (FLiBe). Ini adalah jenis moderator yang paling umum dalam reaktor garam cair.
Baris 117 ⟶ 118:
;Pendingin reaktor nuklir
[[Pendingin reaktor nuklir]] adalah [[pendingin]] dalam
{{
cite web|
Baris 164 ⟶ 165:
Laju reaksi fisi di dalam teras reaktor dapat diatur dengan mengontrol jumlah neutron yang mampu menginduksi peristiwa fisi lebih lanjut. Reaktor nuklir biasanya menggunakan beberapa metode kontrol neutron untuk menyesuaikan keluaran daya reaktor. Beberapa dari metode ini muncul secara alami dari fisika peluruhan radioaktif dan hanya diperhitungkan selama operasi reaktor, sementara yang lain adalah mekanisme yang direkayasa ke dalam desain reaktor untuk tujuan yang berbeda.
Metode tercepat untuk mengatur tingkat neutron yang menginduksi fisi dalam reaktor adalah melalui pergerakan batang kendali. Batang kendali terbuat dari racun neutron dan karenanya menyerap neutron. Ketika batang kendali dimasukkan lebih dalam ke dalam reaktor, ia menyerap lebih banyak neutron daripada material yang
Batang kendali digunakan dalam reaktor nuklir untuk mengontrol laju fisi uranium atau plutonium. Komposisi mereka termasuk unsur-unsur kimia, seperti boron, kadmium, perak, hafnium, atau indium, yang mampu menyerap banyak neutron tanpa fisi sendiri. Unsur-unsur ini memiliki penampang penangkap neutron yang berbeda untuk neutron dari berbagai energi. Reaktor air mendidih (BWR), reaktor air bertekanan (PWR), danreaktor air berat (HWR) beroperasi dengan neutron termal, sedangkan reaktor breeder beroperasi dengan neutron cepat. Setiap desain reaktor dapat menggunakan bahan batang kendali yang berbeda berdasarkan spektrum energi neutronnya. Paduan atau senyawa juga dapat digunakan, seperti baja boron tinggi, paduan perak-indium-kadmium, boron karbida, zirkonium diborida, titanium diborida, hafnium diborida, gadolinium nitrat, gadolinium titanat, disprosium titanat, dan komposit boron karbida-europium hexaboride.
Baris 172 ⟶ 173:
Di beberapa reaktor, pendingin juga bertindak sebagai moderator neutron. Moderator meningkatkan daya reaktor dengan menyebabkan neutron cepat yang dilepaskan dari fisi kehilangan energi dan menjadi neutron termal. Neutron termal lebih mungkin daripada neutron cepat untuk menyebabkan fisi. Jika pendingin adalah moderator, maka perubahan suhu dapat mempengaruhi densitas pendingin/moderator dan karena itu mengubah output daya. Pendingin suhu yang lebih tinggi akan kurang padat, dan karena itu moderator kurang efektif.
Di reaktor lain, pendingin bertindak sebagai racun dengan menyerap neutron dengan cara yang sama seperti yang dilakukan batang kendali. Dalam reaktor ini output daya dapat ditingkatkan dengan memanaskan pendingin, yang membuatnya menjadi racun yang kurang padat. Reaktor nuklir umumnya memiliki sistem otomatis dan manual untuk mengais reaktor dalam keadaan darurat shutdown. Sistem ini memasukkan sejumlah besar racun (
Sebagian besar jenis reaktor sensitif terhadap proses yang dikenal sebagai keracunan xenon, atau lubang yodium. Produk fisi umum Xenon-135 yang dihasilkan dalam proses fisi bertindak sebagai racun neutron yang menyerap neutron dan oleh karena itu cenderung mematikan reaktor.
Reaktor yang digunakan dalam propulsi nuklir kelautan (terutama kapal selam nuklir)
=== Pembangkit tenaga listrik ===
Baris 223 ⟶ 224:
# Reaktor berpendingin air ringan: PWR, BWR
# Reaktor suhu tinggi: HTGR
== Klasifikasi berdasarkan type reaksi nuklir ==
Baris 302 ⟶ 301:
* Molten salt reactor
* Aqueous Homogeneous Reactor (AHR)
=== Efisiensi reaktor nuklir ===
{| class="wikitable left"
|+ Suhu cairan pendingin maksimum dan dengan demikian efisiensi Carnot yang dapat dicapai secara teoritis (pada suhu sekitar 25 °C) serta efisiensi nyata
|- class="hintergrundfarbe6"
! Jenis reaktor
! Suhu dalam °C
! [[Siklus Carnot|Efisiensi Carnot]]
! Efisiensi nyata
|- style="vertical-align:top"
| [[Reaktor air mendidih]]
| 285
| 47 %
| 34–35 %
|-
| [[RBMK]]
| 285
| 47 %
| 31 %
|-
| [[Reaktor CANDU]]
| 300
| 48 %
| 31 %
|-
| [[Reaktor air bertekanan]]
| 320
| 50 %
| 33–35 %
|-
| [[Reaktor pembiak]], berpendingin natrium
| 550
| 64 %
| 39 %
|-
| [[Advanced Gas-cooled Reactor]]
| 650
| 68 %
| 42 %
|-
| Reaktor suhu tinggi
| 750
| 71 %
| 41 %
|}
== Pengisian bahan bakar online ==
Baris 307 ⟶ 351:
[[Berkas:RBMK en.svg|300px|jmpl|Skema RBMK.]]
[[Berkas:AGR reactor schematic.svg|300px|jmpl|Skema reaktor AGR.]]
Dalam [[teknologi]] [[tenaga nuklir]], [[pengisian bahan bakar online]] adalah [[teknik]] untuk mengubah [[bahan bakar]] reaktor nuklir]saat [[reaktor]] kritis, mengisi bahan bakar reaktor sambil menghasilkan daya. Hal ini memungkinkan reaktor untuk terus menghasilkan [[listrik]] selama pengisian bahan bakar rutin, dan oleh karena itu meningkatkan ketersediaan dan [[keuntungan]] pembangkit.<ref>{{Cite web|url = http://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf/te_1315_web.pdf|title = Nuclear power plant outage optimisation strategy|date = |accessdate = 4 July 2015|website = |publisher = IAEA|last = |first = }}</ref><ref>{{Cite web|title = Plutonium|url = http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Fuel-Recycling/Plutonium/|website = www.world-nuclear.org|accessdate = 2015-07-04|archive-date = 2015-08-18|archive-url = https://web.archive.org/web/20150818074517/http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Fuel-Recycling/Plutonium/|dead-url = yes}}</ref><ref>{{Cite web|title = Nuclear Fuel Cycle Overview|url = http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Introduction/Nuclear-Fuel-Cycle-Overview/|website = www.world-nuclear.org|accessdate = 2015-07-04|archive-date = 2016-01-30|archive-url = https://web.archive.org/web/20160130090805/http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Introduction/Nuclear-Fuel-Cycle-Overview/|dead-url = yes}}</ref>
Sebagian besar reaktor perlu dimatikan untuk pengisian bahan bakar, sampai bejana reaktor dapat dibuka. Dalam hal ini pengisian bahan bakar dilakukan pada [[interval]] 12, 18 atau 24 [[bulan]], ketika seperempat hingga sepertiga dari rakitan bahan bakar diganti dengan yang baru. Jenis CANDU, PHWR dan RBMK memiliki [[tabung]] [[tekanan]] (bukan bejana tekan yang menutupi [[inti]] reaktor) dan dapat diisi ulang di bawah beban dengan melepaskan tabung tekanan individu. AGR juga dirancang untuk pengisian bahan bakar on-load. Jika [[grafit]] atau [[air berat]] digunakan sebagai [[moderator]], adalah mungkin untuk menjalankan reaktor daya di atas [[uranium]] alami, bukan uranium yang diperkaya.
Pengisian bahan bakar online memungkinkan reaktor nuklir untuk terus menghasilkan listrik selama periode pengisian bahan bakar rutin, dan oleh karena itu meningkatkan ketersediaan dan oleh karena itu meningkatkan ekonomi. Selain itu, ini memungkinkan lebih banyak fleksibilitas dalam [[jadwal]] pengisian bahan bakar reaktor, pertukaran sejumlah kecil elemen bahan bakar pada suatu waktu daripada program pengisian bahan bakar offline intensitas tinggi.<ref name=hawley-2006>{{Cite journal|url=http://www.world-nuclear.org/sym/2006/restore/haw-rest.htm|title=Nuclear Power in the UK - Past, Present & Future|author=Robert Hawley - former CEO of Nuclear Electric and British Energy|publisher=[[World Nuclear Association]] Annual Symosium|year=2006|archiveurl=https://web.archive.org/web/20081214183208/http://www.world-nuclear.org/sym/2006/restore/haw-rest.htm|archivedate=14 December 2008}}</ref><ref>{{Cite web|url = http://web.mit.edu/pebble-bed/papers1_files/Future%20for%20Nuclear%20Energy.pdf|title = A future for nuclear energy: pebble bed reactors|date = 2005|accessdate = 4 July 2015|website = |publisher = MIT|last = Kadak|first = Andrew}}</ref><ref>{{Cite web|title = Nuclear Reactors {{!}} Nuclear Power Plant {{!}} Nuclear Reactor Technology|url = http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Power-Reactors/Nuclear-Power-Reactors/|website = www.world-nuclear.org|accessdate = 2015-07-04|archive-date = 2016-02-01|archive-url = https://web.archive.org/web/20160201044632/http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Power-Reactors/Nuclear-Power-Reactors/|dead-url = yes}}</ref>
Reaktor dengan kemampuan pengisian bahan bakar online hingga saat ini biasanya telah didinginkan dengan natrium cair, didinginkan dengan gas, atau didinginkan oleh air dalam saluran bertekanan. Reaktor berpendingin air yang menggunakan bejana bertekanan, misalnya reaktor PWR dan BWR dan turunan Generasi III mereka, tidak cocok untuk pengisian bahan bakar online karena pendingin diturunkan tekanannya untuk memungkinkan pembongkaran bejana tekan dan oleh karena itu memerlukan penghentian reaktor besar-besaran. Ini biasanya dilakukan setiap 18-24 bulan.
| |||