Tenaga Nuklir untuk Indonesia: Solusi krisis energi aman yang sudah terlupakan

Energi nuklir digunakan untuk membangkitkan listrik dan terhubung ke jaringan listrik komersial pertama kali pada tahun 1954 di Obninsk, Rusia (dulu Uni Soviet). Kemudian, pada tahun 1956, Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) komersial pertama di Calder Hall, Inggris terhubung ke jaringan listrik nasional. Berdasarkan data dari International Atomic Energy Agency (IAEA) sampai pada tanggal 4 Februari 2016, PLTN yang sedang beroperasi di seluruh dunia adalah sebanyak 442 unit, terletak di 31 negara dengan kapasitas terpasang 383.513 MW. Sementara itu, 66 PLTN masih dalam tahap pembangunan dan direncanakan akan menambah daya terpasang hingga 65.028 MW

Dalam sejarah pengoperasian PLTN sejak tahun 1954 hingga saat ini, tercatat beberapa insiden terkait keselamatan operasional PLTN. Sebagian besar insiden tersebut termasuk dalam Design Basis Accident (DBA) dan dapat ditanggulangi secara efisien sehingga tidak berkembang menjadi kecelakaan yang fatal (severe accident). Meskipun demikian, tercatat ada dua kecelakaan fatal yang membuat PLTN diragukan sistem keselamatannya. Dua kecelakaan tersebut terjadi pada PLTN Chernobyl unit 4 pada tahun 1986 di Chernobyl, Ukraina (waktu itu masih dikuasai Uni Soviet) dan PLTN Fukushima I (Daiichi) pada tahun 2011 di Jepang.

 

Kecelakaan PLTN Chernobyl, 1986

PLTN berjenis RBMK (Reaktor Bolshoy Moshchnosty Kanalny, reaktor kanal berdaya tinggi) di Chernobyl ini sebenarnya beroperasi tanpa masalah sejak awal komisioningnya pada tahun 1983. Pada pagi hari, tanggal 26 April 1986, sebuah pecobaan dilakukan pada unit 4 (dari 6 unit reaktor). Tujuannya untuk mencoba menggunakan energi dari turbin setelah reaktor dimatikan secara tibatiba sebagai sumber energi listrik darurat untuk mendinginkan reaktor. Ironisnya, percobaan yang bertujuan meningkatkan keselamatan reaktor ini malah berakhir dengan kecelakaan nuklir terburuk sepanjang sejarah.

Kecelakaan ini berawal dari ditariknya semua batang kendali reaktor dan dibloknya semua sinyal yang dapat mengaktifkan fitur-fitur keselamatan reaktor untuk kepentingan percobaan. Hal tersebut diperburuk oleh desain reaktor (graphite moderated pressure tube type reactor) yang memang kurang memenuhi standar keselamatan. Desain RBMK memiliki koefisien reaktivitas umpan balik void positif, sehingga ketika muncul gelembung udara akibat aliran pendingin yang berkurang, daya termal reaktor akan naik.

Penarikan batang kendali reaktor untuk meningkatkan daya reaktor hingga mencapai level yang diinginkan untuk kepentingan percobaan berdampak pada meningkatnya penguapan air pendingin (void formation) di bagian bawah reaktor. Hal ini kemudian menyebabkan daya reactor terus meningkat akibat koefisien reaktivitas umpan balik void positif. Hanya dalam waktu 4 detik, daya reaktor mencapai 100 kali daya maksimal dari desain, kemudian turun beberapa saat dan naik kembali sampai 500 kali lipat. Akibatnya, bahan bakar pecah, memanaskan pendingin air di sekitarnya dan menyebabkan ledakan uap yang menghancurkan tembok beton pengungkung reactor serta melepaskan material radioaktif ke lingkungan.

Penyebab kecelakaan PLTN Chernobyl adalah desain reaktor yang tidak memiliki fitur keselamatan memadai. Koefisien reaktivitas void positif menyebabkan kenaikan daya termal yang dihasilkan reaktor apabila muncul gelembung udara akibat penurunan kecepatan aliran pendingin. Desain batang kendali juga turut berperan dalam terjadinya kecelakaan karena memiliki waktu turun yang lambat. Kombinasi dari dua kelemahan desain itu menyebabkan reaktor menjadi tidak stabil ketika dimatikan dan dapat melelehkan bahan bakar karena panas yang terlalu tinggi. Kelemahan desain tersebut diperparah dengan budaya keselamatan staf dan operator PLTN Chernobyl yang kala itu masih rendah sehingga banyak aturan keselamatan yang diabaikan[3]. Sistem kendali saat terjadi kecelakaan atau malfungsi yang masih sepenuhnya dilakukan oleh manusia juga terbukti dapat mengubah kecelakaan nuklir menjadi bencana.

 

Kecelakaan PLTN Fukushima Daiichi, 2011

Enam unit reaktor di PLTN Fukushima Daiichi berjenis BWR (Boiling Water Reactor, reaktor air mendidih), dengan pengungkung primer berjenis Mark-I untuk unit 1 sampai 5 dan Mark-II untuk unit 6. Keenam unit ini beroperasi dengan normal semenjak komisioningnya pada tahun 1971-1979. Pada tanggal 11 Maret 2011, Jepang diguncang gempa terbesar yang pernah tercatat di Negara tersebut, mencapai skala 9. Saat gempa terjadi, hanya unit 1-3 yang sedang beroperasi, sementara unit 4-6 sedang dimatikan untuk dilakukan inspeksi rutin. Setelah terjadinya gempa, semua unit yang beroperasi di PLTN Fukushima Daiichi telah berhasil dimatikan secara otomatis dengan selamat, tetapi seluruh fasilitas kehilangan sumber daya listrik eksternal karena kerusakan jaringan yang diakibatkan gempa bumi. Walaupun reaktor telah berhasil dimatikan, air pendingin tetap harus dialirkan untuk menghilangkan panas sisa (decay heat) reactor. Listrik yang dibutuhkan untuk memompa air pendingin reaktor kemudian disuplai dari generator diesel darurat, sehingga masalah kehilangan daya listrik ini dapat segera teratasi.

Beberapa saat setelah gempa bumi terjadi, tsunami dengan ketinggian lebih dari 13 meter melanda, membanjiri fasilitas PLTN Fukushima Daiichi yang hanya didesain untuk menahan tsunami dengan ketinggian 10 meter. Tsunami ini mengakibatkan generator diesel darurat yang mensuplai air pendingin (kecuali untuk unit 6) terendam dan mati, mengakibatkan total blackout. Imbasnya, semua pompa air pendingin tidak dapat beroperasi.

Usaha alternatif untuk mendinginkan reaktor dilakukan dengan menginjeksikan air menggunakan mesin-mesin pemadam kebakaran. Namun, untuk unit 1 sampai 3 terjadi situasi yang mana air tidak dapat langsung diinjeksikan ke dalam pengungkung reaktor (Reactor Pressure Vessel, RPV). Sehingga, selama beberapa saat, bahan bakar dalam lapisan kelongsong tidak terendam air pendingin. Akibatnya, lapisan kelongsong rusak dan material radioaktif pun keluar ke RPV. Gambar 1. Skema PLTN dengan reaktor berjenis BWR dan pengungkung Mark-I seperti yang digunakan oleh PLTN Fukushima Daiichi unit 1 sampai 5.

Selain itu, reaksi kimia antara zirkonium (yang merupakan lapisan kelongsong bakar) dengan uap air pada suhu tinggi akan menghasilkan gas hidrogen. Kemudian, material radioaktif dan gas hidrogen bersama uap air keluar dari RPV ke pengungkung primer reaktor (Primary Containment Vessel, PCV) melalui katup uap keselamatan (Safety Relief Valves, SRVs) yang berfungsi mengurangi tekanan pada RPV. Hal tersebut membuat tekanan di dalam PCV meningkat sehingga harus dilakukan venting untuk mengurangi tekanan. Akan tetapi, meskipun venting telah dilakukan, karena adanya akumulasi gas hidrogen, terjadi hydrogen explosion di service level unit 1 dan 3 PLTN Fukushima Daiichi, disusul oleh unit 4 yang pada waktu itu kosong karena sedang diinspeksi. Ledakan di unit 4 diduga karena mendapatkan aliran gas hidrogen dari unit 3. Ketiga ledakan tersebut menghancurkan struktur atas dari bangunan reaktor unit 1, 3 dan 4, mengakibatkan terlepasnya material radioaktif volátil ke lingkungan.

Secara desain, reaktor PLTN Fukushima Daiichi dapat dikatakan memenuhi standar keselamatan karena dapat dimatikan secara otomatis ketika terjadi gempa bumi tanpa menggunakan daya listrik eksternal. Selain itu, desain struktur bangunan reaktor juga dapat menahan gempa bumi sebesar itu tanpa ada kebocoran material radioaktif. Sehingga, dapat dikatakan bahwa kecelakaan PLTN Fukushima Daiichi disebabkan oleh terjangan tsunami yang membanjiri fasilitas dan merendam generator listrik darurat sehingga tidak dapat beroperasi untuk mendinginkan reaktor. Hal ini menunjukkan adanya kesalahan pada penempatan generator listrik darurat, yang seharusnya dihindarkan dari banjir, terutama jika dibangun di kawasan rawan gempa bumi dan tsunami.

Yang perlu diketahui, PLTN Fukushima Daiichi bukanlah satu-satunya PLTN di Jepang yang diterjang tsunami. Ada setidaknya empat PLTN yang paling dekat dengan episentrum gempa bumi, yaitu PLTN Onagawa yang dioperasikan oleh Tohoko Electric Power Company, PLTN Fukushima I (Daiichi) dan Fukushima II (Daini) yang dioperasikan oleh TEPCO (Tokyo Electric Power Company), serta PLTN Tokai yang dioperasikan oleh Japan Atomic Power Company. PLTN di Onagawa, Fukushima Daini dan Tokai dapat langsung dimatikan dengan selamat setelah gempa bumi dan tsunami terjadi.

Sebuah contoh yang sangat positif tentang keselamatan PLTN saat terjadi gempa bumi dan tsunami diberikan oleh PLTN Onagawa. PLTN ini memiliki jarak 60 km lebih dekat dengan episentrum gempa bumi dibandingkan PLTN Fukushima Daiichi, sehingga tsunami yang menerjang juga sedikit lebih tinggi. Desain PLTN Onagawa yang lebih baru dan lebih mempertimbangkan adanya bencana gempa bumi dan tsunami di kawasan pembangunannya terbukti dapat mengatasi bencana alam tersebut tanpa ada masalah berarti [5]. Bahkan, sebuah situs berita internasional memberitakan bahwa setelah tsunami terjadi, gedung olahraga di fasilitas PLTN Onagawa digunakan sebagai tempat pengungsian warga di sekitar Onagawa yang kehilangan rumah mereka karena diterjang tsunami. Hal itu terjadi karena fasilitas PLTN Onagawa dianggap sebagai tempat yang paling aman. Terlebih lagi, tersedia listrik yang tidak didapatkan di tempat mereka tinggal karena kerusakan jaringan listrik. Keberhasilan Tohoko Electric Power Company dalam mengatasi masalah bencana ini menjadi contoh yang dapat ditiru dalam pembangunan PLTN baru di seluruh dunia.

 

Kesimpulannya, PLTN merupakan pembangkit listrik dengan rekam jejak keselamatan terbaik di dunia. Sepanjang sejarahnya, insiden dalam pengoperasian PLTN hampir semuanya dapat ditanggulangi secara efektif sehingga tidak sampai menyebabkan kecelakaan yang fatal. Meskipun demikian, ada dua kecelakan fatal yang terjadi dalam sejarah pengoperasian PLTN yaitu Chernobyl dan Fukushima. Dari dua kecelakaan fatal ini, banyak pelajaran yang dapat diambil untuk meningkatkan system keselamatan PLTN agar kejadian serupa tidak terulang lagi. Standar keselamatan yang lebih tinggi telah diterapkan dalam desain reactor Generasi III ke atas.

 

Ditulis oleh Abednego Kristanto

Andhika Putra Dwijayanto, Feri Wibisono, Dwi Rahayu

Tim Kajian Nuklir –PPI Dunia

Artikel selengkapnya: https://drive.google.com/file/d/0B9N1McYG6RwVQmhFYWNMdHdVTE0/view

Share on LinkedInShare on FacebookEmail this to someoneTweet about this on TwitterShare on Google+Pin on Pinterest

You May Also Like

Leave a Reply

%d bloggers like this: