NUCLEAR CHEMISTRY - PowerPoint PPT Presentation

About This Presentation
Title:

NUCLEAR CHEMISTRY

Description:

Lecture Presentation NUCLEAR CHEMISTRY & RADIOCHEMISTRY By : Agung Nugroho Catur S,S.Pd.,M.Sc NIP. 19770723 200501 1 001 By : Agung Nugroho Catur S,S.Pd.,M.Sc – PowerPoint PPT presentation

Number of Views:338
Avg rating:3.0/5.0
Slides: 41
Provided by: agun87
Category:

less

Transcript and Presenter's Notes

Title: NUCLEAR CHEMISTRY


1
NUCLEAR CHEMISTRY RADIOCHEMISTRY
Lecture Presentation
  • By
  • Agung Nugroho Catur S,S.Pd.,M.Sc
  • NIP. 19770723 200501 1 001

By Agung Nugroho Catur S,S.Pd.,M.Sc
Program Studi Pendidikan Kimia Jurusan
PMIPA Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,
Universitas Sebelas Maret, Surakarta
2
REAKTOR NUKLIR
3
TUJUAN PEMBELAJARAN
  • Setelah mengikuti pembelajaran bab ini diharapkan
    mahasiswa mampu
  • Mendeskripsikan reaktor nuklir
  • Mengklasifikasikan tipe-tipe reaktor nuklir
  • Menyebutkan komponen-komponen reaktor nuklir
  • Mendeskripsikan PLTN dan prospeknya
  • Menjelaskan metode penanganan limbah radioaktif

4
CURAH PENDAPAT
  • Apakah reaktor nuklir itu?
  • Ada berapa jenis reaktor nuklir?
  • Apa saja komponen dalam reaktor nuklir?
  • Bagaimana prinsip kerja reaktor nuklir?
  • Apa yang anda ketahui tentang PLTN dan prospeknya
    di Indonesia?
  • Bagaimana cara penanganan limbah radioaktif?

5
PENGERTIAN REAKTOR
  • Apa yang dimaksud dengan
  • Reaktor
  • ?

6
  • Reaktor menurut arti sesungguhnya adalah tempat
    berlangsungnya reaksi.
  • Berdasarkan proses reaksinya, reaktor dibedakan
    menjadi
  • 1. Reaktor kimia,
  • Apabila yang terjadi di dalamnya adalah reaksi
    kimia. Misalnya reaktor pada pabrik pupuk,
    pabrik kertas, dll.

7
  • 2. Reaktor bakar (tungku)
  • Apabila proses yang terjadi di dalamnya adalah
    reaksi pembakaran. Misalnya reaktor pada pabrik
    baja atau tungku perajin logam.
  • 3. Reaktor nuklir
  • Apabila proses yang terjadi di dalamnya adalah
    reaksi nuklir.

8
REAKTOR NUKLIR
  • Reaktor nuklir pertama kali dibangun oleh Enrico
    Fermi pada tahun 1942 di Universitas Chicago.
  • Reaktor nuklir adalah suatu alat untuk
    mengendalikan reaksi fisi berantai dan sekaligus
    menjaga kesinambungan reaksi itu.
  • Reaktor nuklir ditetapkan sebagai alat yang
    menggunakan materi nuklir sebagai bahan bakarnya.

9
  • Materi fisi yang digunakan sebagai bahan bakar
    misalnya Uranium, Plutonium, dll.
  • Secara umum, reaktor nuklir adalah tempat
    berlangsungnya reaksi nuklir yang terkendali.
  • Untuk mengendalikan operasi dan menghentikannya
    digunakan bahan penyerap neutron yang disebut
    batang pengendali.

10
KLASIFIKASI REAKTOR NUKLIR
  • Klasifikasi jenis-jenis reaktor nuklir dibedakan
    berdasarkan kegunaan, tenaga neutron dan nama
    komponen serta parameter operasinya.
  • Menurut kegunaan, dibedakan
  • 1. Reaktor daya
  • 2. Reaktor riset, termasuk uji material dan
    latihan.
  • 3. Reaktor produksi isotop . Reaktor ini
    kadang-kadang digolongkan juga ke dalam reaktor
    riset.

11
  • Ditinjau dari tenaga netron yang melangsungkan
    reaksi pembelahan, reaktor dibedakan menjadi
  • 1. Reaktor cepat GCFBR, Liquid Metal Fast
    Breeder Reactor (LMFBR), SCFBR.
  • 2. Reaktor thermal PWR, BWR, PHWR, GCR.

12
  • Berdasarkan parameter yang lain dapat disebut
  • 1. Reaktor berreflektor grafit Gas Cooled
    Reactor (GCR), AGCR.
  • 2. Reaktor berpendingin air ringan PWR, BWR.
  • 3. Reaktor suhu tinggi HTGR
  • Masih banyak nama atau jenis reaktor lainnya.

13
Reaktor Fisi
  • Reaktor fisi merupakan instalasi yang
    menghasilkan daya panas secara konstan dengan
    memanfaatkan reaksi fisi berantai.
  • Istilah ini dibedakan dengan reaktor fusi yang
    memanfaatkan panas dari reaksi fusi.
  • Dimungkinkan adanya reaktor yang memadukan kedua
    jenis tersebut (reaktor hibrid).

14
Reaktor Fusi
  • Reaktor fusi adalah suatu instalasi untuk
    mengubah energi yang terjadi pada reaksi fusi
    menjadi energi panas atau listrik yang mudah
    dimanfaatkan.
  • Reaksi fusi merupakan reaksi penggabungan inti
    atom ringan, misalnya reaksi antara deuterium dan
    tritium.

15
Reaktor Penelitian
  • Reaktor riset/penelitian yang diutamakan adalah
    pemanfaatan netron yang dihasilkan dari reaksi
    nuklir untuk keperluan berbagai penelitian dan
    produksi isotop.
  • Misalnya reaktor uji material yang secara khusus
    digunakan untuk uji iradiasi, reaktor untuk
    eksperimen fisika reaktor, reaktor riset untuk
    penelitian dengan menggunakan berkas netron dan
    alat eksperimen kekritisan, reaktor untuk
    pendidikan dan pelatihan.

16
  • Di antara reaktor-reaktor tersebut, reaktor
    riset-pun terdiri dari berbagai macam, misalnya
    reaktor untuk eksperimen berkas netron dan uji
    iradiasi material, reaktor untuk eksperimen
    perisai, reaktor untuk uji pulsa, dll.
  • Tipe-tipe reaktor riset antara lain tipe kolam
    berpendingin dan bermoderator air berat, tipe
    kolam berpendingin dan bermoderator air ringan
    dan tipe kolam berpendingin air ringan dan
    bermoderator air berat.

17
Reaktor Daya
  • Reaktor daya adalah reaktor yang digunakan untuk
    menghasilkan daya listrik, biasa disebut
    Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN).
  • Pada reaktor daya, yang dimanfaatkan adalah uap
    yang bersuhu dan bertekanan tinggi yang
    dihasilkan oleh reaksi fisi untuk memutar turbin,
    turbin menggerakkan generator yang menghasilkan
    listrik.

18
  • Netron yang dihasilkan sebagian diserap oleh
    batang kendali dan sebagian diserap lagi diubah
    menjadi netron untuk berlangsungnya reaksi
    berantai.

19
KOMPONEN REAKTOR NUKLIR
  • Komponen-komponen reaktor nuklir antara lain
  • 1. Bahan bakar nuklir/bahan dapat belah
  • 2. Bahan moderator
  • 3. Pendingin reaktor
  • 4. Perangkat batang kendali
  • 5. Perangkat detektor

20
  • 6. Reflektor untuk mengendalikan laju
    pembelahan.
  • 7. Perangkat bejana dan perisai reaktor.
  • 8. Perangkat penukar panas.
  • Komponen No. 1 s/d 6 berada pada suatu lokasi
    yang disebut Teras Reaktor, yaitu suatu tempat
    dimana reaksi berantai tersebut berlangsung.

21
Skema Dasar Reaktor Nuklir
22
1. Bahan Bakar Nuklir
  • Terdapat dua jenis bahan bakar nuklir,yaitu
  • a. Bahan Fisil suatu unsur/atom yang langsung
    dapat memberikan reaksi pembelahan apabila
    dirinya menangkap neutron. Contoh 92U233,
    92U235, 94Pu239, 94Pu241
  • b. Bahan Fertil suatu unsur/atom yang setelah
    menangkap neutron tidak dapat langsung membelah,
    tetapi membentuk bahan fisil.
  • Contoh 90Th232, 92U238

23
  • Pada kenyataannya sebagian besar bahan bakar
    nuklir yang berada di alam adalah bahan fertil.
  • Elemen bakar reaktor nuklir dibuat dengan kadar
    isotop fisilnya lebih besar dari kondisi alamnya,
    isotop demikian disebut isotop yang diperkaya,
    sedangkan untuk kadar isotop fisil yang lebih
    kecil dari kondisi alamnya disebut isotop yang
    susut kadar.

24
2. Bahan Moderator
  • Dalam reaksi fisi,neutron yang dapat menyebabkan
    reaksi pembelahan adalah neutron thermal.
  • Neutron thermal memiliki energi sekitar 0,025 eV
    pada suhu 27oC, sementara neutron yang lahir dari
    reaksi pembelahan memiliki energi rata-rata 2
    MeV, yang sangat jauh lebih besar dari energi
    thermalnya.

25
  • Syarat bahan moderator
  • atom dengan nomor massa kecil.
  • memiliki tampang lintang serapan neutron
    (keboleh-jadian menyerap neutron) yang kecil.
  • Memiliki tampang lintang hamburan yang besar.
  • Memiliki daya hantar panas yang baik.
  • Tidak korosif.
  • Contoh H2O, D2O, grafit, berilium, dll.

26
3. Pendingin Reaktor
  • Pendingin reaktor berfungsi sebagai sarana
    pengambilan panas hasil fisi dari dalam elemen
    bakar untuk dipindahkan /dibuang ke tempat
    lain/lingkungan melalui perangkat penukar panas.
  • Bahan yang baik sebagai pendingin adalah fluida
    yang koefisien perpindahan panasnya sangat bagus,
    memiliki tampang lintang serapan neutron yang
    kecil, dan tampang lintang hamburan yang besar
    serta tidak korosif. Contoh H2O, D2O, Na cair,
    gas He dll.

27
4. Batang Kendali Reaktor
  • Batang kendali berfungsi sebagai pengendali
    jalannya operasi reaktor agar laju
    pembelahan/populasi neutron di dalam teras
    reaktor dapat diatur sesuai dengan kondisi
    operasi yang dikehendaki.
  • Selain itu, juga berfungsi untuk memadamkan
    reaktor/menghentikan reaksi pembelahan.

28
  • Bahan batang kendali adalah material yang
    mempunyaintampang lintang serapan neutron yang
    sangat besar, dan tampang lintang hamburan yang
    kecil.
  • Bahan batang kendali Boron, Cadmium,
    Gadolinium, dll.
  • Prinsip kerja pengaturan oerasi adalah dengan
    jalan memasukkan dan mengeluarkan batang kendali
    ke dan dari teras reaktor.

29
5. Perangkat Detektor
  • Detektor adalah komponen penunjang yang mutlak
    diperlukan di dalam reaktor nuklir.
  • Semua informasi tentang kejadian fisis di dalam
    teras reaktor, yang meliputi popularitas neutron,
    laju pembelahan, suhu dan lain-lain hanya dapat
    dilihat melalui detektor yang dipasang di dalam
    teras.

30
6. Reflektor
  • Neutron yang keluar dari pembelahan bahan fisil,
    berjalan dengan kecepatan tinggi ke segala arah.
    Karena tidak bermuatan listrik maka gerakan
    neutron tsb bebas menembus medium dan tidak
    berkurang bila tidak menumbuk inti atom medium.
  • Sebgian neutron tsb dapat lolos keluar teras
    reaktor, atau hilang dari sistem. Kondisi
    demikian merugikan.

31
  • Untuk mengurangi kejadian tsb, maka sekeliling
    teras reaktor dipasang bahan pemantul neutron
    yang disebut Reflektor, sehingga
    neutron-neutron yang lolos akan bertahan dan
    dikembalikan ke dalam teras untuk dimanfaatkan
    lagi pada proses fisi berikutnya.
  • Bahan reflektor yang baik adalah unsur-unsur yg
    mempunyai tampang lintang hamburan neutron yang
    besar, dan tampang lintang seraapan yg sekecil
    mungkin serta tidak korosif.
  • Contoh Berilium, Grafit, Parafin, H2O, D2O.

32
7. Bejana dan Perisai Reaktor
  • Bejana/tangki reaktor berfungsi untuk menampung
    fluida pendingin agar teras reaktor selalu
    terendam di dalamnya.
  • Bejana tsb harus kuat menahan beban dan tidak
    korosif bila berinteraksi dengan pendingin atau
    benda lain di dalam teras.
  • Contoh bahan bejana reaktor Aluminium dan
    Stainless stell.

33
  • Perisai reaktor berfungsi untuk
    menahan/menghambat/menyerap radiasi yang lolos
    dari teras reaktor agar tidak menerobos keluar
    sistem reaktor.
  • Pada umumnya perisai yang digunakan adalah
    lapisan beton berat.

34
8. Perangkat Penukar Panas
  • Perangkat penukar panas (Heat Exchanger)
    merupakan komponen penunjang yang berfungsi
    sebagai sarana pengalihan panas dari pendingin
    primer, yang menerima panas dari elemen bakar,
    untuk diberikan pada fluida pendingin yang lain
    (sekunder).
  • Dengan sistem pengambilan panas tsb maka
    integritas komponen teras akan selalu terjamin.
  • Pada jenis reaktor tertentu, terutama PLTN heat
    exchanger juga berfungsi sebagai fasilitas
    pembangkit uap.

35
Nuclear Reactor
  • In nuclear reactors the heat generated by the
    reaction is used to produce steam that turns a
    turbine connected to a generator.

Source John D. Bookstaver, Chemistry, The
Central Science, 10th edition Theodore L. Brown
H. Eugene LeMay, Jr. and Bruce E. Bursten
36
Nuclear Reactor
  • The reaction is kept in check by the use of
    control rods.
  • These block the paths of some neutrons, keeping
    the system from reaching a dangerous
    supercritical mass.
  • The control rods must be withdrawn from between
    the fuel rods the to initiate nuclear reaction.
  • The normal position of the control rods is in
    between the fuel rods.

Source John D. Bookstaver, Chemistry, The
Central Science, 10th edition Theodore L. Brown
H. Eugene LeMay, Jr. and Bruce E. Bursten
37
Nuclear Fuel
  • The most common fuel for a nuclear reactor is
    usually uranium pressed dioxide into pellets
  • The UO2 is produced from enriched UF6 gas.
  • The pellets are encased in long metal tubes,
    usually made of zirconium alloy (zircalloy) or
    stainless steel, to form fuel rods.
  • The fuel rods are sealed and assembled in
    clusters to form fuel assemblies for use in the
    core of the nuclear reactor.

Source John D. Bookstaver, Chemistry, The
Central Science, 10th edition Theodore L. Brown
H. Eugene LeMay, Jr. and Bruce E. Bursten
38
Nuclear Waste
Source John D. Bookstaver, Chemistry, The
Central Science, 10th edition Theodore L. Brown
H. Eugene LeMay, Jr. and Bruce E. Bursten
39
Nuclear Fusion
  • Fusion would be a superior method of generating
    power.
  • ?? Once fusion reactors are perfected, the
    products of the reaction will not be radioactive.
    (There are radioactive products of hydrogen
    fusion.)
  • ?? In order to achieve fusion, the material must
    be in the plasma state at several million
    Kelvin's.

Source John D. Bookstaver, Chemistry, The
Central Science, 10th edition Theodore L. Brown
H. Eugene LeMay, Jr. and Bruce E. Bursten
40
Nuclear Fusion
  • A Tokomak reactor, like the one shown on the
    right right, show promise for carrying out these
    reactions.
  • Magnetic fields are used to compress materials to
    initiate the reaction.
  • Today, lasers may be used to initiate the fusion
    reaction.
  • Magnetic fields are used to contain the fusion
    reactants and products.

Source John D. Bookstaver, Chemistry, The
Central Science, 10th edition Theodore L. Brown
H. Eugene LeMay, Jr. and Bruce E. Bursten
Write a Comment
User Comments (0)
About PowerShow.com