Apakah Tenaga Nuklir AS Merupakan Jawaban terhadap Perubahan Iklim?
(Angka-angka non-AS berasal dari 2014. Angka terbaru tidak tersedia.)
Kepemimpinan Amerika Serikat berasal dari peran historisnya sebagai pelopor pengembangan tenaga nuklir. Reaktor air komersial bertekanan pertama, Yankee Rowe, mulai beroperasi pada tahun 1960 dan beroperasi hingga 1992. (Sumber: "Tenaga Nuklir di AS," World Nuclear Association, April 2017.)
Stasiun Tenaga Nuklir
Ada 99 operasi pembangkit listrik tenaga nuklir di tiga puluh negara bagian. Sebagian besar terletak di timur Sungai Mississippi (lihat peta). Mereka menghasilkan sekitar $ 40 - $ 50 miliar masing-masing dalam penjualan listrik dan menciptakan lebih dari 100.000 pekerjaan. Setiap dolar yang dihabiskan oleh reaktor rata-rata menghasilkan $ 1,87 dalam ekonomi AS. (Sumber: "Manfaat Ekonomi Energi Nuklir," Nuclear Energy Institute, April 2014.)
Pembangkit listrik tenaga nuklir AS menghasilkan 19,7 persen dari 4,079 triliun kWh dari total produksi listrik AS pada tahun 2016. Ini adalah kedua untuk batu bara (30 persen) dan gas alam (34 persen).
Ini lebih besar dari hydroelectricity (6,5 persen) dan sumber alternatif lain termasuk tenaga angin (8,4 persen).
Ada juga 36 reaktor uji di universitas riset (lihat peta). Mereka digunakan untuk membuat sejumlah kecil radiasi untuk eksperimen. Di sinilah para ilmuwan mempelajari neutron dan partikel subatom lainnya, memeriksa komponen otomotif dan medis dan belajar bagaimana mengobati kanker dengan lebih baik.
(Sumber: "Backgrounder pada Reaktor Penelitian dan Uji," NRC, 18 Agustus 2011.)
Bagaimana Cara Kerja Tenaga Nuklir?
Semua pembangkit listrik memanaskan air untuk menghasilkan uap, yang mengubah generator untuk menghasilkan listrik. Di pembangkit listrik tenaga nuklir, uap itu dibuat oleh panas yang dihasilkan dari fisi nuklir. Saat itulah atom terbelah, melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk panas.
Uranium 235 digunakan sebagai bahan bakar karena mudah pecah ketika bertabrakan dengan neutron. Setelah itu terjadi, neutron dari uranium itu sendiri mulai bertabrakan dengan atom-atom lainnya. Ini memulai reaksi berantai. Itu sebabnya bom nuklir sangat kuat.
Dalam generator nuklir, reaksi berantai dikendalikan oleh batang khusus yang menyerap neutron yang berlebihan tanpa bahaya. Batang kontrol ini ditempatkan di sebelah batang bahan bakar, yang mengandung pelet bahan bakar uranium. Lebih dari 200 batang ini dikelompokkan ke dalam apa yang dikenal sebagai perakitan bahan bakar. Ketika para insinyur ingin memperlambat proses, mereka menurunkan lebih banyak batang kendali ke dalam rakitan. Ketika mereka menginginkan lebih banyak panas, mereka menaikkan batang. (Sumber: "Bagaimana Cara Kerja Pabrik Nuklir?" Duke Energy.)
Amerika Serikat memiliki dua jenis pembangkit listrik tenaga nuklir. Ada 65 reaktor air bertekanan dan 34 reaktor air mendidih.
Mereka berbeda dalam bagaimana panas ditransfer dari reaktor ke generator.
Reaktor air bertekanan menggunakan tekanan tinggi untuk menjaga air di dalam reaktor agar tidak mendidih. Ini memungkinkannya untuk memanaskan ke tingkat super-tinggi. Panas kemudian ditransfer melalui pipa ke wadah air yang terpisah di generator. Ini menciptakan uap yang menggerakkan turbin listrik. Air dari reaktor kemudian kembali dipanaskan. Uap dari turbin didinginkan dalam kondensor. Air yang dihasilkan dikirim kembali ke generator uap. Inilah versi animasi dari reaktor air bertekanan.
Merebus reaktor air di sisi lain, menggunakan air mendidih untuk langsung membuat uap untuk menggerakkan generator. Inilah versi animasi dari reaktor air mendidih.
Yang paling penting adalah seluruh proses berlangsung di lingkungan yang terkendali untuk melindungi dunia luar dari segala kontaminasi.
Pembangkit listrik dapat didinginkan dan bahkan berhenti dengan cepat. (Sumber: "Bagaimana Energi Nuklir Bekerja?", UNAE.)
Keuntungan
Pembangkit listrik tenaga nuklir tidak mengeluarkan gas rumah kaca, tidak seperti batubara dan gas alam.
Mereka menciptakan 0,5 pekerjaan untuk setiap jam megawatt (mWh) listrik yang dihasilkan. Ini dibandingkan dengan 0,19 pekerjaan di batu bara, 0,05 pekerjaan di pembangkit berbahan bakar gas dan 0,05 dalam tenaga angin. Satu-satunya sumber daya lain yang menciptakan lebih banyak pekerjaan / mWh adalah fotovoltaik surya, pada 1,06 pekerjaan / mWh. (Sumber: "Manfaat Ekonomi Energi Nuklir," Nuclear Energy Institute, April 2014. )
Selama beberapa dekade, tenaga nuklir memiliki biaya operasi termurah. Dengan 1,87 sen / kWh (angka 2008), itu 68 persen dari biaya batu bara. Dan hingga saat ini, itu hanya 25 persen dari biaya gas alam.
Kekhawatiran tentang pemanasan global menghambat pembangunan baru pembangkit listrik tenaga batu bara. Akibatnya, dari 1992 hingga 2005, sekitar 270.000 megawatt energi pembangkit listrik bertenaga gas baru dibangun. Pada saat itu, tanaman tersebut tampaknya memiliki risiko investasi paling rendah. Akibatnya, hanya 14.000 MWe kapasitas nuklir dan batubara baru yang diluncurkan secara daring. Ini membantu menaikkan harga gas alam, memaksa pengguna industri besar lepas pantai dan mendorong biaya listrik berbahan bakar gas menuju 10 sen / kWh.
Kekurangan
Ada dua kerugian besar terhadap tenaga nuklir, berkat sifat sumber bahan bakar radioaktifnya.
1. Kecelakaan di pabrik bisa melepaskan bahan radioaktif ke lingkungan sebagai membanggakan (awan-seperti formasi) gas dan partikel radioaktif. Partikel-partikel ini kemudian dihirup atau tertelan oleh manusia dan hewan atau disimpan di tanah. Partikel-partikel tersusun dari atom-atom tidak stabil yang mengeluarkan energi berlebih, yang disebut radiasi, hingga menjadi stabil. Dalam dosis rendah, radiasi tidak berbahaya. Setelah krisis nuklir, dosis besar menghancurkan sel-sel hidup dan dapat menyebabkan mutasi, penyakit dan kematian.
Dampak potensial dari krisis nuklir dapat menjadi bencana besar, seperti yang terlihat di Chernobyl dan Fukushima , meskipun kemungkinan kejadian seperti itu jarang terjadi. Satu-satunya bencana nuklir AS adalah di Three Mile Island pada tahun 1979 ketika batang bahan bakar radioaktif meleleh sebagian. Hanya sejumlah kecil gas radioaktif yang dilepaskan. Tidak ada efek kesehatan yang terukur. Namun demikian, tidak ada pembangkit listrik tenaga nuklir baru yang dibangun selama 30 tahun.
Hampir tiga juta orang Amerika hidup dalam jarak 10 mil dari pabrik yang beroperasi. Mereka berisiko terkena radiasi langsung jika terjadi kecelakaan. Jika Anda adalah salah satu dari orang-orang itu, inilah cara mempersiapkan diri untuk kecelakaan.
2. Pembuangan limbah nuklir adalah kerugian besar. Limbah tingkat rendah berasal dari kontak dengan bahan bakar nuklir dalam operasi sehari-hari. Ini dibuang di tempat atau dikirim ke fasilitas limbah tingkat rendah di salah satu dari 37 negara bagian. (Sumber: "Limbah Tingkat Rendah," US Nuclear Regulatory Commission.)
Limbah tingkat tinggi terdiri dari bahan bakar bekas. Dibutuhkan ratusan ribu tahun untuk menonaktifkannya. Saat ini, 70.000 ton bahan bakar ini disimpan di pembangkit listrik itu sendiri. (Sumber: "Faff and Fallout," The Economist, 29 Agustus 2015.)
Dalam Undang-undang Kebijakan Pembuangan Limbah Nuklir tahun 1982, Kongres mengatakan kepada Komisi Pengaturan Nuklir AS untuk merancang, membangun, mengoperasikan, dan pada akhirnya menutup sebuah repositori geologis permanen untuk pembuangan limbah tingkat tinggi di Yucca Mountain, Nevada.
Pejabat lokal tidak ingin bahaya di negara mereka. Mereka menunda perkembangannya hingga 2013 ketika NRC memenangkan kasusnya di Pengadilan Banding AS. Pada 2015, NRC menyelesaikan penilaian keamanan dan mulai mengerjakan Pernyataan Dampak Lingkungan. (Sumber: "Pembuangan Sampah Tingkat Tinggi," Komisi Pengaturan Nuklir AS.)
Masa Depan Tenaga Nuklir AS
Permintaan listrik tahunan AS diproyeksikan meningkat 28 persen pada tahun 2040. Dengan naiknya harga minyak dan gas serta kekhawatiran tentang pemanasan global, tenaga nuklir mulai terlihat menarik kembali. Pada akhir 1990-an, tenaga nuklir dilihat sebagai cara untuk mengurangi ketergantungan pada minyak dan gas impor. Perubahan kebijakan ini membuka jalan bagi pertumbuhan signifikan dalam kapasitas nuklir.
Undang-Undang Kebijakan Energi tahun 2005 memberikan insentif keuangan untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir yang maju. Ada juga tiga inisiatif pengaturan yang memudahkannya:
- Proses sertifikasi desain yang ramping.
- Ketentuan untuk izin situs awal.
- Penggabungan proses konstruksi dan lisensi operasi.
Sejak 2007, perusahaan telah mengajukan 24 lisensi untuk reaktor nuklir baru. Ada empat pabrik baru sedang dibangun. Westinghouse membangun dua di Georgia dan dua di South Carolina. (Sumber: "Westinghouse Beli Unit Nuklir CB & I," The Wall Street Journal, 29 Oktober 2015)
Di sisi lain, fracking minyak serpih domestik dan gas alam telah menjadikan gas sebagai alternatif yang terjangkau untuk memodernisasi pembangkit listrik tenaga nuklir lama. Akibatnya, empat pabrik tutup dalam dua tahun terakhir. Menjaga pembangkit listrik tenaga nuklir lama yang menjalankan biaya lebih dari membangun pabrik-pabrik berbahan bakar gas baru. Bahkan lebih mahal daripada memperbaiki pembangkit listrik tenaga batu bara lama ke gas alam.
Karena itu, masa depan perluasan tenaga nuklir di Amerika bergantung pada harga gas alam. Jika mereka bangkit lagi dan tetap tinggi, mengharapkan perhatian untuk kembali ke pembangkit tenaga nuklir. (Sumber: "Reaktor Lain Menutup, Menandakan Realitas Baru untuk Tenaga Nuklir AS," National Geographic, 1 Januari 2015.)