Ketika PLTN mulai dibangun secara besar-besaran dalam tahun 1960an dan 1970an, tidaklah mengherankan bahwasanya banyak pihak meragukan segi keselamatan operasi reaktor nuklir. Tetapi saat ini, tidak kurang dari 400 PLTN beroperasi secara aman, dan mestinya segi keselamatan tidak diragukan lagi. Namun, orang tak bisa disalahkan kalau pada tahun 1960an masih merasa ngeri karena ingat dijatuhkannya bom atom pada tahun 1945, atau dewasa ini masih mengingat-ingat insiden three Mile Island-2 padatahun 1979 dan kecelakaan Cernobil-4 pada tahun 1986. Kedua peristiwa ini membuat citra PLTN sedemikian terpuruknya sehingga saat ini hanya beberapa negara yang ‘berani’ membangun PLTN.

Pembahasan – Budi Sudarsono

Rekan anggota Group Migas Yth.,

Maaf, sudah lama posting dari saya tidak masuk. Saya sering harus menunggu sampai ada hasrat untuk menulis. Kali ini, posting saya agak panjang, karena perlu bertele-tele. Semoga tidak membosankan.

Kali ini saya sampaikan uraian mengenai segi-segi keselamatan seputar PLTN, yang menyangkut berbagai dimensi: (1) keselamatan operasi PLTN (reaktor nuklir), (2) pengelolaan limbah nuklir, (3) masalah penyebaran teknologi senjata nuklir (proliferasi) dan (4) dampak terhadap lingkungan dan pembangunan berkelanjutan. Posting ini mengenai yang pertama: operasi PLTN.

(1) Operasi PLTN

a. Ketika PLTN mulai dibangun secara besar-besaran dalam tahun 1960an dan 1970an, tidaklah mengherankan bahwasanya banyak pihak meragukan segi keselamatan operasi reaktor nuklir. Tetapi saat ini, tidak kurang dari 400 PLTN beroperasi secara aman, dan mestinya segi keselamatan tidak diragukan lagi. Namun, orang tak bisa disalahkan kalau pada tahun 1960an masih merasa ngeri karena ingat dijatuhkannya bom atom pada tahun 1945, atau dewasa ini masih mengingat-ingat insiden Three Mile Island-2 pada tahun 1979 dan kecelakaan Cernobil-4 pada tahun 1986. Kedua peristiwa ini membuat citra PLTN sedemikianterpuruknya sehingga saat ini hanya beberapa negara yang ‘berani’ membangun PLTN.

b. Banyak orang menduga bahwa reaksi berantai yang terjadi di dalam reaktor nuklir adalah sama dengan reaksi berantai yang terjadi dalam bom atom yang meledak. Sebenarnya reaksi berantai itu tidak sama, juga tidak ‘serupa tetapi tak sama’ melainkan ‘serupa tetapi sangat berbeda’.
Perbedaannya dalam kecepatan terjadinya reaksi berantai. Dalam bom atom reaksi pembelahan inti (fisi) terjadi karena bahan fisilnya (uranium-235 atau plutonium-239) murni (hampir 100 persen). Neutron yang dikeluarkan dari reaksi fisi (dan langsung ditangkap lagi oleh bahan fisil) berkecepatan tinggi – dengan energi sekitar 1-2 Mev (juta elektron-volt).
Sedang dalam reaktor nuklir PLTN, bahan fisilnya hanya 3-5 persen U-235; di dalam reaktor ada bahan moderator yang memperlambat kecepatan neutron sampai berenergi sekitar 0,025 ev. Pada energi rendah ini neutron berpeluang amat besar ditangkap lagi oleh U-235 di dalam batang bahan bakar. Ini memang sifat U-235: peluang menangkap neutron lambat jauh lebih besar (200 kali) ketimbang menangkap neutron cepat.
Jika perbandingan energi (kinetik) neutron cepat dengan energi neutron lambat adalah hampir 100 juta (2 Mev/0,02 ev), maka perbandingan kecepatan neutron cepat dengan kecepatan neutron lambat adalah 10,000 (akar dari 100 juta), karena energi kinetik=(1/2)*m*V2.
Maka reaksi berantai reaktor nuklir berjalan 10,000 kali lebih lamban ketimbang reaksi berantai bom atom. Ini belum memperhitungkan jarak yang ditempuh oleh neutron di dalam reaktor nuklir yang cukup jauh ketimbang neutron di dalam bom.
(Selain itu, sebagian kecil neutron yang dikeluarkan dari reaksi fisi, tergolong apa yang dinamai ‘neutron kasip’ (delayed neutron). Ini lebih memperlambat lagi reaksi berantai.)

c. Pada reaktor nuklir jenis air seperti PWR, BWR atau PHWR, suatu reaksi berantai yang ‘tak terkendali’ (misalnya batang pengendali/penyerap neutron ditarik keluar teras) tidak akan mengkhawatirkan. Ini disebabkan ia memiliki sifat inherent, yaitu cenderung mematikan sendiri reaksi berantai tersebut. Sifat ini disebut ‘negative reactivity coefficient’ atau koefisien reaktivitas negatif. Jadi apabila reaksi berantai meningkat, maka ia cenderung untuk memadamkan-diri. Penjelasannya begini. Kalau reaksi berantai meningkat, maka batang bahan bakar akan memanas. Di sekeliling batang bahan bakar, air akan mendidih. Adanya pendidihan ini mengakibatkan air kurang efektif memperlambat neutron, dan jumlah neutron lambat menjadi berkurang. Selanjutnya jumlah neutron yang diserap oleh U-235 akan berkurang, dan pada gilirannya jumlah reaksi fisi berkurang.

d. Lain halnya dengan reaktor nuklir jenis RMBK yang dibangun di Cernobil. Batang bahan bakarnya memang serupa dengan reaktor nuklir jenis air: didinginkan oleh air yang dialirkan dalam tabung yang berisi batang bahan bakar, tetapi moderatornya grafit (di luar tabung). Bilamana reaksi berantai meningkat, jumlah neutron yang diperlambat dalam grafit meningkat pula, dengan akibat neutron lambat meningkat jumlahnya. Reaksi berantai pun bertambah banyak. Keadaan demikian berakibat sistem ini memiliki koefisien reaktivitas positif.
Sehingga para operator reaktor harus senantiasa yakin adanya cukup batang pengendali yang dapat dimasukkan ke dalam teras reaktor untuk memadamkan reaksi berantai.

e. Pada tahun 1960an, orang menduga bahwa kecelakaan terparah yang berpeluang terjadi terhadap reaktor nuklir PLTN adalah patahnya pipa saluran primer air dari bejana reaktor, misalnya akibat gempa yang dahsyat. Ini akan mengakibatkan air dalam bejana keluar semua, batang-batang bahan bakar ‘terungkap’ di udara yang masuk ke bejana, dan batang-batan bahan bakar menjadi meleleh karena radioaktivitas dari dalamnya. Selanjutnya bahan bakar yang meleleh akan menembus melelehkan bejana bagian bawah. Inilah yang disebut ‘China syndrome’ (dijadikan judul film tentang kecelakaan PLTN).

f. Pada tahun 1974 hasil studi di bawah Prof. Rasmussen membuktikan dengan fault-tree analysis bahwa kecelakaan reaktor nuklir PLTN jenis air yang paling berpeluang terjadi adalah pelelehan batang bahan bakar seperti yang terjadi pada tahun 1979 terhadap PLTN Three Mile Island-2 (TMI-2). Peluangnya (probability) adalah sekitar 10-5/tahun. Dewasa ini, dengan perbaikan-perbaikan yang telah dicapai sejak insiden TMI-2, peluang itu sudah dapat diturunkan lagi menjadi 10-6/tahun.

g. Untuk meredam kekhawatiran masyarakat, mulai tahun 1973 semua PLTN (jenis air) di Amerika Serikat diwajibkan memasang perangkat yang dipasang di dalam bejana tekan reaktor, yaitu yang disebut ’emergency core-cooling system’ (ECCS). Andaikata terjadi ‘pengukapan batang bahan bakar’ (tingkat air di dalam bejana menyusut), maka secara otomatis ECCS akan bekerja menyemprotkan air ke arah teras reactor (batang-batang bahan bakar). Semua negara (Barat) lain yang membangun reaktor nuklir air mengikuti contoh Amerika Serikat.

h. Dalam insiden TMI-2, operator reaktor salah menafsirkan bacaan/meter air dan justru mematikan ECCS, yang saat itu bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya ! Terjadilah pelelehan bahan bakar; untung hanya bagian atas teras reaktor (tetapi reaktornya tak dapat digunakan lagi).
Pedoman operator reaktor nuklir jenis air sekarang: bila terjadi sesuatu kelainan dalam operasi reaktor, dilarang menjamah tombol-tombol operasi reaktor paling sedikit selama 30 menit, dan jangka waktu itu digunakan untuk mempertimbangkan tindakan apa yang sebaiknya dilakukan untuk mengatasi situasi yang telah timbul. Ini untuk mencegah salah-tafsir seperti yang terjadi pada insiden TMI-2.

i. Korban insiden TMI-2: tidak ada yang meninggal, tidak ada yang cedera, dan tidak ada penglepasan zat radioaktif yang menyebabkan paparan-lebih radiasi. Jelas kerugian material dan keuangan ada pada perusahaan listrik pemilik TMI-2. karena PLTN tak dapat berfungsi lagi. Selain itu ada sebagian penduduk sekitar Harrisburg yang menderita trauma akibat pemberitaan yang simpangsiur dan yang sempat mengungsi dari permukimannya.

j. Dalam kecelakaan Cernobil-4, para operator reaktor mendapat tugas untuk melakukan penyelidikan: pada saat reaktor beroperasi, andaikata saluran listrik (dari luar) di dalam gedung reaktor seluruhnya padam, dapatkah reaktor dijalankan dengan memakai listrik yang dibangkitkannya sendiri, dan berapa lama ?
Sebenarnya, hal ini bukan sesuatu yang mendesak untuk diketahui/dijawab. Aneh juga: PLTN penghasil listrik kok diperintahkan untuk melakukan suatu eksperimen. Buktinya, ketika para operator siap untuk memulai eksperimen, mereka bahkan diminta untuk menunda dahulu percobaannya selama beberapa jam, karena sebagian listriknya masih dibutuhkan oleh sistem jaringan.

k. Penundaan eksperimen tersebut ternyata menjadi salah satu sebab terjadinya kecelakaan. Dalam setiap reaktor nuklir, apabila reactor selesai beroperasi atau tingkat dayanya diturunkan, maka dalam beberapa jam akan terhimpun di dalam teras reaktor sejumlah zat penyerap neutron yang tergolong ‘racun’ dan yang memiliki waktu paroh sekitar 9 jam. Jumlah racun meningkat dalam beberapa jam, dan setelah satu hari jumlahnya akan susut. Tetapi apabila reactor dioperasikan lagi setelah dimatikan (atau dikurangi dayanya) untuk beberapa jam maka akan timbul masalah: kesulitan pengendalian reaktor, karena neutron akan diserap oleh racun kecuali jika batang kendali ditarik keluar dari teras. Inilah keadaan reaktor nuklir Cernobil-4 di kala kecelakaan itu.

l. Yang paling tragis adalah perilaku para operator Cernobil-4 waktu itu. Mereka ingin cepat selesai eksperimennya. Supaya tidak ‘terganggu’ (berhenti-operasi-berhenti-operasi) maka mereka mengambil jalan pintas yang fatal: semua batang kendali pengaman di-bypass !
Jelas hal ini melanggar peraturan. Ketika reaksi berantai meningkat, para operator tak dapat menguasai lagi, dan terjadi dua ledakan: pertama akibat uap bertekanan yang mendobrak ‘tutup’ reaktor, dan kedua ledakan hidrogen yang timbul akibat reaksi kimia antara kelongsong zirconium dan air pendingin. Zat radioaktif dari hasil-belahan U-235 ikut dimuntahkan keluar dengan ledakan.

m. Korban kecelakaan Cernobil-4: 31 orang meninggal, sebagian besar adalah anggota pasukan pemadam kebakaran yang terkena paparan-lebih radiasi, penduduk sekitar reaktor yang terkena paparan-lebih tetapi tidak fatal, penduduk sekitar yang terpaksa mengungsi, lahan sekitar yang tidak dapat digunakan lagi untuk bercocok tanam, sejumlah anak kecil dan bayi yang lahir sekitar tanggal kecelakaan terancam terkena kanker thyroid (yang pada umumnya dapat disembuhkan dengan pengobatan), trauma dan penderitaan jiwa yang dialami penduduk sekitar.