Rekayasa Struktur Mutakhir Jamin Amannya PLTN


Terlepas dari kontroversi pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) di tanah air, penguasaan multidisplin ilmu keteknikan (rekayasa) mutlak diperlukan dalam membangun dan mengoperasikan sebuah PLTN. Hal ini tidaklah berlebihan mengingat isu mendasar terkait keberadaan PLTN di tengah masyarakat adalah mengenai hal keamanan. Berbagai bencana nuklir yang terjadi di berbagai negara, sebut saja misalnya Chernobyl, menjadi pelajaran berharga bagi manusia untuk secara hati-hati “bermain” dengan teknologi yang di lain sisi dapat meningkatkan prestise dan wibawa suatu bangsa ini. Salah satu domain teknologi yang dirasakan signifikan dalam menjamin tercapainya keamanan dan keselamatan PLTN adalah Rekayasa Struktur.

Rekayasa struktur (Structural Engineering) adalah suatu bidang rekayasa yang berkaitan dengan analisis dan desain struktur yang memikul atau menahan beban sehingga tercapai keamanan, keselamatan, dan kenyamanan struktur bagi publik. Ruang lingkup rekayasa struktur cukup luas untuk dibagi menjadi beberapa sub bidang, antara lain: Mekanika Struktur (Structural Mechanics), Struktur Beton (Concrete Structures), Struktur Baja (Steel Structure), Ilmu Bahan (Material Science), dan sub bidang lainnya yang semakin bertambah jumlahnya dengan semakin baiknya pemahaman manusia tentang pembebanan, material, dan perilaku struktur realistik.

Peran penting rekayasa struktur dalam PLTN cukup luas, mulai dari mendesain bangunan utama/ reaktor sampai ke bangunan pengolah limbah nuklir. Jenis material struktur yang digunakan juga variatif, namun yang paling dominan pemakaiannya adalah material beton. Beton dikenal sebagai material struktur yang memiliki durabilitas yang baik terhadap lingkungan korosif. Bahan baku beton di tanah air juga cukup melimpah. Sehingga dirasakan beton cukup ideal menjadi material utama pada bangunan PLTN di nusantara.
Bangunan utama/ Reaktor suatu PLTN memiliki sistem pengamanan yang ketat dan berlapis-lapis. Hal ini ditujukan untuk meminimalisir efek negatif yang ditimbulkan dari proses di dalam reaktor. Sedikitnya ada 6 lapis penghalang dalam suatu bangunan reaktor, secara berurutan dari teras reaktor kearah luar: 1. Matriks bahan bakar, 2. Kelongsong bahan bakar, 3. Sistem pendingin, 4. Bejana tekan, 5. Perisai Beton, 6. Sungkup bangunan reaktor.

Lapisan matriks bahan bakar berfungsi menyimpan lebih dari 99% zat radioaktif yang dihasilkan selama reaksi pembelahan inti uranium. Lapis penghalang kedua adalah kelongsong bahan bakar yang mencegah terlepasnya zat radioaktif selama reaktor beroperasi ataupun pada saat terjadi kecelakaan. Selanjutnya ada lapisan sistem pendingin. Setelah lapisan sistem pendingin ada lapis penghalang keempat yang lazim disebut Bejana Tekan (Pressurized Vessel). Bejana Tekan ini terbuat dari baja struktural (Structural Steel) dengan ketebalan ± 20 cm. Penghalang kelima adalah Perisai Reaktor yang berfungsi menyerap radiasi yang lolos dari teras reaktor. Material Perisai Reaktor adalah Beton Berat (Heavy-weight Concrete) setebal 1,5 – 2 m dengan sistem struktur beton pratekan (Prestress Concrete). Pengaman terakhir adalah Sungkup/ Pengungkung bangunan reaktor yang terbuat dari kombinasi pelat baja setebal ± 7 cm dan beton setebal 1,5 – 2 m yang kedap udara.

Beton berat menggunakan agregat (aggregate) dengan bobot yang sangat berat dalam campurannya, misalnya seperti Barit (BaSO4). Kepadatan (Density) beton berat dapat mencapai lebih dari 4000 kg/m3. Sub bidang rekayasa struktur yang terkait dengan pembuatan beton berat ini adalah Teknologi Beton (Concrete Technology). Berbeda dengan beton berat, beton pratekan dikategorikan dalam sub bidang struktur beton (Concrete Structures). Teknologi beton pratekan muncul disebabkan kelemahan beton bertulang konvensional (reinforced concrete) dalam memikul tegangan lentur, geser, dan puntir yang tinggi khususnya pada struktur dengan bentang yang panjang sehingga terjadi retak-retak pada komponen struktur. Untuk mengatasi keretakan dan keterbatasan lainnya maka dilakukan penegangan awal (initial prestressing) pada struktur.

Selain bangunan utama/ reaktor, bangunan pelengkap juga diperlukan dalam menunjang beroperasinya PLTN. Salah satu bangunan pelengkap reaktor yang cukup penting adalah Menara Pendingin (Cooling Tower). Menara pendingin berfungsi mendistribusikan panas yang berasal dari proses di dalam bangunan reaktor ke atmosfir. Peran Rekayasa Struktur juga dirasakan vital dalam mendisain bentuk menara yang umumnya hiperbolik, maupun merencanakannya aman terhadap bahaya vibrasi dan resonansi akibat gempa bumi ataupun tekanan angin. Dalam hal ini sub bidang yang terkait adalah Disain Struktur (Structural Design), Rekayasa Gempa (Earthquake Engineering), dan Rekayasa Angin (Wind Engineering).

Dalam hal pengamanan limbah nuklir, peran rekayasa struktur juga teramat esensial. Beton seringkali digunakan sebagai wadah (containment) dalam proses sementasi (pemadatan dengan semen) limbah radioaktif, baik padat maupun cair. Selanjutnya limbah olahan ini disimpan sementara (10 – 50 tahun) di gudang penyimpanan kedap air sebelum disimpan di tempat penyimpanan limbah lestari yang secara geologis stabil dan secara ekonomis kurang bermanfaat. Dahulu material beton diperkirakan akan bertahan dalam jangka waktu 100 tahun, akan tetapi akhir-akhir ini dengan diadopsinya Nano Teknologi dalam ranah teknik sipil (Civil Engineering), khususnya Teknologi Beton (Concrete Technology), material beton diperkirakan akan bertahan hingga usia 16.000 tahun. Hampir mendekati waktu paruh Plutonium-239 yang berlangsung selama 24.000 tahun.
Peran rekayasa struktur pada kenyataannya tidaklah hanya terbatas pada beberapa sub bidang yang telah disebutkan diatas. Sub bidang Disain Probabilitas (Probabilistic Design), Reliabilitas dan Optimasi struktur (Reliability and Structural Optimization) serta Rekayasa Forensic Struktur (Forensic Engineering of Structures) adalah beberapa contoh sub bidang baru yang sangat potensial aplikasinya pada PLTN.

Lebih dari itu, penemuan komputer di penghujung abad 20 dan pemahaman yang semakin mendalam mengenai material struktur telah membuat Rekayasa Struktur menjadi suatu alat analisis dan disain struktur yang ampuh dalam menjamin keamanan dan keselamatan penggunanya, terlepas dari apapun bentuk, fungsi dan jenis strukturnya, termasuk salah satunya adalah bangunan PLTN. Semoga Rekayasa Struktur memperoleh perhatian yang besar dan tempat yang semestinya dalam perancangan dan pengoperasian PLTN di tanah air demi sebesar-besarnya kemaslahatan rakyat Indonesia.

(Tulisan ini pernah dimuat pada Harian PontianakPost, 9 Januari 2010)

http://www.pontianakpost.com/index.php?mib=berita.detail&id=28044

Tentang prabowoherry

Lifelong Learner
Pos ini dipublikasikan di Applications. Tandai permalink.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s