DAIICHI ACCIDENT VIII

Kecelakaan PLTN di Jepang (8)

 Fakta dan Pelajaran Kecelakaan Nuklir Fukushima

Oleh Dr. Takehiko MUKAIYAMA (10 April 2011)

JAIF, International cooperation centre (JICC)

Latar Belakang PLTN di Jepang

Total kapasitas energi yang tersedia di Jepang mencapai 280 GWe, PLTN memiliki kontribusi sebesar 48,6 GWe. Perusahaan listrik nasional TEPCO memiliki kontribusi produksi listrik sebesar 62 GWe dan listrik 17,3GW didalamnya diproduksi oleh PLTN. Daya yang lain diproduksi oleh perusahaan listrik seperti Kansai Electric, Chugoku Electric, Tohoku Electric dan lain-lain. Akibat gempa dan tsunami Fukushima, 3 PLTN Onagawa (Total 2174 MWe), 6 PLTN Fukushima Daiichi (Total 4696 MWe), 4 PLTN Fukushima Daini (4400 MWe), dan 1 PLTN Tokai-2 (1100 MWe) masih shutdown dengan total daya 12,37 GWe.

    Jepang hampir tidak memiliki sumber energi dari fosil. Sehingga alternetif terbaik adalah pemanfaatan PLTN. PLTN pertama dibangun tahun 1966 dengan nama Tokai-1, jenis reaktor pendingin gas. PLTN pertama tersebut sudah didekomisioning.  Sedangkan PLTN ke-2 adalah Tokai-2 dan beberapa unit PLTN di Fukushima dengan tipe PLTN yang sama, yaitu BWR mark-1. Pada lokasi yang berdekatan dengan pusat gempa Iwate 11 Maret 2011, terdapat 14 unit PLTN, yaitu PLTN Higashidori 1 unit, PLTN Onagawa 3 unit, PLTN Fukushima Daiichi 6 unit, PLTN Fukushima Daini 4 unit, dan PLTN Tokai 1 unit.

    Gempa bumi Iwate (Tohoku) terjadi dengan kekuatan Magnitudo 9,2 pada tanggal 11 Maret. Kemudian disusul dengan gempa susulan magnitudo-7 sebanyak 3 kali, magnitudo-6 sebanyak 61 kali, dan magnitudo-5 sebanyak 317 kali. Sejarah gempa sudah ditampilkan pada Kecelakaan PLTN di Jepang (7): Overview Kecelakaan PLTN Fukushima, yaitu riwayat gempa sudah tercatat sejak tahun 1902 (M7.2), 1933 (M8.1), 1938 (M7.5), 1978 (M7.4), 1994 (M7.6).

 

Gambar 1. Sejarah gempa Iwate

Regulasi yang mengatur persyaratan desain Fukushima Daiichi untuk pencegahan terhadap dampak tsunami sudah dihilangkan sejak tahun 2006, meskipun sejarah gempa sebelum gempa Iwate (Tohoku) memperlihatkan resiko gempa dengan kemungkinan disertai tsunami. Dengan demikian, persyaratan desain bangunan PLTN Fukushima Daiichi masih menggunakan regulas lama yaitu tahan tinggi tsunami sebesar 5,7 meter (tsunami akibat gempa Iwate setinggi 14-15 meter). Pada PLTN Onagawa dibangun dengan memperhatikan sejarah gempa dan tsunami pada masa lampau, bahkan catatan otentik sejarak gempa 1000 tahun yang lalu juga menjadi pertimbangan dalam menentukan persyaratan desain bangunan PLTN. Bahkan regulasi pada PLTN tua Tokai-2 sudah diupdate dengan memperhatikan sejarah gempa tersebut. Operator Tokai-2 sudah menyelesaikan perbaikan gedung sebagai penyesuain terhadap persyaratan desain yang baru supaya bangunan tahan terhadap tsunami sampai 8 meter. Menariknya, pekerjaan modifikasi bangunan PLTN tersebut baru saja diselesaikan sebelum gempa Iwate terjadi. Dan lebih menarik tsunami yang datang adalah setinggi 6.2 meter, seandainya 1-2 meter lebih tinggi, mungkin status selamat Tokai-2 bisa lain.

Gambar 2. Kondisi PLTN Tokai-2 pada saat terjadi tsunami, air laut hampir saja menembus ruang generator

Gambar 3. Kondisi PLTN Fukushima Daiichi pada saat terjadi tsunami, air laut menembus merusak pintu ruang generator, sehingga generator tergenangi air laut dan rusak

Gambar 4. PLTN Onagawa memiliki persyaratan desain tahan tsunami sampai setinggi 14 meter

    Dampak radiasi menimbulkan ketakutan publik dan banyak beredar rumor yang menakutkan. Radiasi tertinggi atau punmcak tercatat di kota Fukushima adalah hampir 20 mikro-Sievert, kemudian menurut secara drastis dan sedang menuju ke kondisi normal. Batas dosis yang ditetapkan oleh ICRP menetapkan dosis untuk masyarakat umum (publik) dan pekerja radiasi. Dua grup batas dosis radiasi tersebut terbagi lagi untuk 2 kondisi, yaitu kondisi normal dan kondisi darurat. Dosis penduduk untuk kondisi normal adalah 1 mSv-pertahun dan 100 mSv-pertahun pada saat kondisi darurat. Sedangkan batas untuk pekerja radiasi adalah 50 mSv-pertahun dan 250 mSv-pertahun untuk kondisi darurat. Sebagai perbandingan, radiasi 500 mSv-pertahun memiliki resiko kerusakan satu sel darah merah.Masyarakat daerah Ramsar (Iran) tinggl di dataran tinggi dengan radiasi alam mencapai 200 mSv-pertahun. Radiasi alam rata-rata di dunia adalah 2,4mSv-pertahun.Resiko penyakit kanker sebesar 5% bila dosis mencapai 1000 mSv-pertahun atau 1 Sv-pertahun. Resiko kanker menjadi 100% bila menerima radiasi 20 Sv-pertahun.

Gambar 5. Hasil monitoring radiasi di kota Fukushima

Perbandingan BWR tipe lama (mark1) dan PWR

Pada saat terjadi kehilangan daya listrik total, pendinginan panas sisa dalam reaktor yang sudah shutdown dilakukan dengan sistem yang bergerak tanpa bantuan energi listrik. Sistem ini didominasi oleh prinsip fisika-mekanik yang melekat dan perpindahan panas didominasi oleh cara kerja konveksi alam. Dalam hal konveksi alam ini, luar ruangan kondensasi sangat menentukan dalam menampung panas sisa yang dikeluarkan oleh reaktor meskipun hal ini bersifat sementara. Semakin luas ruang kondensasi, margin waktu menuju kondisi bahaya makin lama. Pada reaktor BWR model mark, ruang containment yang terdapat bejana reaktor di dalamnya, memiliki luar sekitar 6000m3. Sedangkan reaktor BWR tipe yang lebih baru dan PWR memiliki luas containment lebih dari 30.000m3. Selain itu PWR memiliki 2 siklur pemisahan sistem pendingin. Posisi heat exchnanger lebih tinggi dari pada posisi reaktor membuat ketersediaan sirkulasi alam mampu bekerja pada saat panas berlebihan terjadi dalam reaktor yang sudah shutdown dimana panas sisa maksimum 7% perlu dipindahkan.

Gambar 6. Perbandingan BWR mark-1 dan PWR

Dampak kecelakaan Fukushima terhadap kebijakan energi pemerintah Jepang tersirat dalam pernyataan PW Naoto Kan bahwa tujuan pemerintah membangun PLTN baru adalah untuk memulai kondisi clean slate. Projek PLTN baru di Jepang adalah untuk mengganti PLTU yang memiliki bahan bakar fosil. Target pemerintah Jepang adalah kontribusi energi listrik sebesar 40% pada tahun 2025 diperoleh dari PLTN dan 2050 harus bisa mencapai 50%. Untuk mencapai kondisi ini, 9 PLTN baru harus dibangun sampai tahun 2020 dan 14 PLTN tambahan pada tahun 2030.

Bila PLTN Fukushima Daiichi unit-1, 2, 3, dan 4 diganti tenaga surya dan turbin angin

Total energi listrik PLTN Fukushima Daiichi unit 1-4 bisa digantikan dengan energi alternatif yang lain. Pilihan paling memungkinka adalah energi surya dan energi angin.

Pembangunan energi surya memerlukan dana 49 Yen per-kWh, angin 18 Yen per-kWh, dan PLTN Fukushima Daichi hanya 5,3 Yen per-kWh (umur operasi 40 tahun).

Biaya tersebut sudah termasuk biaya penutupan dan pembangunan, termasuk biaya perawatan dan bahan bakar sebesar 8.449 Oku Yen (surya), 3.104 Oku Yen (angin), dan 914 Oku Yen (PLTN).

Luas area tanah yang diperlukan adalah 163 km2 (surya), 602 km2 (angin), dan 3 km2 (PLTN). Luas area yang kecil pada PLTN disebabkan karena PLTN adalah satu-satunya pembangkitlistrik yang memiliki densitas energi yang besar.

Untuk memproduksi 1000 MWe selama setahun, PLTN hanya memerlukan 21 ton bahan bakar, sedangkan PLTN perlu 2,2 juta ton batubara. Harga debu radioaktif dan CO2 dari PLTU akan dipikirkan terus oleh pemerintah Jepang. Pilihan ini akan disodorkan oleh ESDM Jepang kepada rakyat Jepang setelah kecelakaan nuklir Fukushima ini.

Sumber : Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir, Gd. 80 Kawasan Puspiptek Serpong Tangerang