Dalam catatan blog ini, kita akan meneroka kekurangan kuasa dan prinsip-prinsip kuasa nuklear, serta mengkaji sejauh mana kita memahami teknologi penting ini.
Kekurangan bekalan elektrik, yang sering menjadi tajuk utama setiap musim panas, merupakan punca kesusahan besar bagi orang ramai. Walaupun dalam keadaan panas terik, institusi awam tidak dapat menghidupkan penghawa dingin, menyebabkan ramai yang tidak dapat melepaskan diri daripada kepanasan yang terik, dan terdapat juga kebimbangan tentang gangguan bekalan elektrik yang disebabkan oleh kapasiti kuasa yang melebihi had. Di tengah-tengah keadaan ini, kita diingatkan semula tentang nilai elektrik. Elektrik bukan sekadar kemudahan dalam kehidupan seharian kita; ia adalah asas penting masyarakat moden. Daripada penggunaan peranti pintar kepada pengeluaran perindustrian dan sistem perubatan, semuanya bergantung kepada elektrik. Kekurangan bekalan elektrik muncul sebagai isu serius yang melangkaui sekadar kesulitan harian dan boleh memberi kesan yang ketara kepada ekonomi dan keselamatan negara.
Di Korea, kaedah utama penjanaan elektrik adalah kuasa terma dan nuklear, diikuti oleh kuasa hidro, yang menyumbang bahagian terbesar seterusnya. Walau bagaimanapun, kuasa hidro merangkumi kurang daripada 10% daripada jumlah keseluruhan, jadi pergantungan kepadanya adalah rendah. Antaranya, kuasa nuklear berada di kedudukan kedua dari segi jumlah penjanaan elektrik di Korea Selatan, menyumbang 30% daripada jumlah keseluruhan. Walaupun kuasa nuklear merupakan teknologi penting yang membolehkan bekalan kuasa yang stabil, ia juga merupakan bentuk penjanaan kuasa yang paling kontroversi. Walau bagaimanapun, hanya segelintir orang yang memahami prinsip di sebalik penjanaan kuasa nuklear. Dalam artikel ini, saya berhasrat untuk memberikan penjelasan ringkas tentang prinsip penjanaan kuasa nuklear.
Pertama, penjanaan kuasa merujuk kepada proses menukar pelbagai bentuk tenaga kepada tenaga elektrik. Bergantung pada kaedah yang digunakan untuk mendapatkan bahan api dan tenaga yang diperlukan untuk penjanaan, loji janakuasa dikelaskan sebagai terma, hidroelektrik atau nuklear. Walaupun mudah untuk menganggap bahawa pelbagai kaedah ini menghasilkan elektrik dengan cara yang berbeza, namun secara mengejutkan, hampir semua bentuk penjanaan kuasa menghasilkan elektrik dengan memutarkan turbin. Kaedah ini kekal sebagai prinsip teras penjanaan kuasa, tidak berubah dari loji janakuasa arus ulang-alik (AC) pertama hingga ke hari ini. Oleh itu, prinsip penjanaan kuasa nuklear pada asasnya berkisar tentang cara menggunakan tenaga nuklear untuk memutarkan turbin.
Tenaga utama yang dijana dalam penjanaan kuasa nuklear ialah tenaga haba yang dihasilkan oleh pembelahan nuklear. Atom, unit asas jirim, terdiri daripada nukleus dan elektron, dan nukleus atom itu sendiri terdiri daripada dua jenis zarah: proton dan neutron. Bilangan proton dan neutron dalam nukleus berbeza-beza bergantung pada jenis atom. Uranium, yang digunakan sebagai bahan api dalam penjanaan kuasa nuklear, ialah atom yang sangat berat, dengan jumlah 235 atau 238 proton dan neutron. Nukleus uranium memegang lebih daripada 200 zarah, menyimpan banyak tenaga di dalamnya, yang menjadikannya sangat tidak stabil. Apabila neutron dipecat pada kelajuan tinggi ke dalam uranium tersebut, nukleus uranium berpecah kepada atom yang lebih kecil, melepaskan sejumlah besar tenaga. Ini adalah pembelahan nuklear. Neutron yang dikeluarkan semasa proses pemisahan berlanggar dengan nukleus lain, dan semasa proses ini berulang, tindak balas rantai pembelahan berlaku, menghasilkan haba secara berterusan.
Aspek paling kritikal dalam penjanaan kuasa nuklear ialah mengawal kelajuan dan intensiti tindak balas rantai ini. Jika tindak balas ini tidak dikawal, ia boleh menjadi potensi bahaya yang mampu melepaskan sejumlah tenaga letupan. Untuk menangani perkara ini, ruang antara rod bahan api diisi dengan air ringan (air biasa) atau air berat (air yang dihasilkan dengan menggabungkan oksigen dengan atom hidrogen yang terikat dengan neutron), yang berfungsi sebagai moderator untuk mengekalkan neutron—kunci kepada tindak balas—pada kelajuan yang sesuai. Jika tindak balas menjadi terlalu kuat dan suhu meningkat melebihi tahap tertentu, rod kawalan dimasukkan di antara rod bahan api untuk menyekat neutron daripada sampai ke rod bahan api lain, sekali gus mengawal pembelahan. Semasa proses ini, bukan sahaja tenaga haba tetapi juga hasil sampingan seperti radioaktiviti dijana. Ini merupakan satu lagi isu utama dalam penjanaan kuasa nuklear, dan mengurus hasil sampingan ini dengan selamat juga merupakan cabaran kritikal.
Walau bagaimanapun, tenaga haba yang dihasilkan oleh pembelahan nuklear tidak boleh memacu turbin secara langsung. Air bertindak sebagai medium yang menukarkan tenaga haba ini kepada tenaga kinetik yang diperlukan untuk memutarkan turbin. Haba yang dihasilkan oleh pembelahan nuklear memanaskan air, mengubahnya menjadi wap. Terdapat dua kaedah utama untuk memanaskan air. Yang pertama ialah reaktor air mendidih (BWR), di mana air yang memacu turbin terdedah secara langsung kepada rod bahan api untuk memindahkan haba. Yang kedua ialah reaktor air bertekanan (PWR), di mana air yang terdedah kepada teras reaktor memanaskan air yang memacu turbin secara tidak langsung melalui penukar haba. Kaedah ini menawarkan keselamatan yang lebih tinggi daripada BWR, itulah sebabnya kebanyakan loji kuasa nuklear di Korea Selatan telah menerima pakai reka bentuk ini. Apabila isipadu air yang besar bertukar menjadi wap, tekanan meningkat, dan wap tekanan tinggi ini dipaksa melalui paip ke dalam turbin, menyebabkannya berputar. Proses ini hampir sama dengan kaedah penjanaan kuasa lain yang menggunakan tenaga haba, seperti penjanaan kuasa haba. Walau bagaimanapun, kaedah penjanaan haba yang berbeza secara asasnya—pembelahan nuklear berbanding pembakaran—jelas membezakan kuasa nuklear daripada kuasa haba.
Baru-baru ini, kebimbangan mengenai keselamatan kuasa nuklear telah meningkat, dan ketakutan serta kebimbangan mengenai kuasa nuklear telah merebak, terutamanya susulan kemalangan besar seperti bencana Fukushima. Walau bagaimanapun, meskipun terdapat risiko ini, kuasa nuklear dianggap sebagai salah satu sumber tenaga paling berkesan di seluruh dunia. Jika kita memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang kuasa nuklear, mengenali risikonya dengan tepat, dan melaksanakan pengurusan dan penambahbaikan teknologi yang betul, tenaga nuklear boleh kekal sebagai sumber tenaga penting pada masa hadapan. Pemahaman dan pengurusan sedemikian akan memainkan peranan penting dalam mengurangkan ketakutan berkaitan kuasa nuklear dan memaksimumkan manfaat teknologi ini.
