RINGKASAN
Reaktor pembiak cepat (Fast Breeder Reactor/FBR) adalah reaktor yang memiliki kemampuan untuk melakukan "pembiakan", yaitu suatu proses di mana selama reaktor beroperasi (terjadi reaksi fisi) akan dihasilkan bahan dapat belah baru (Plutonium-239) yang lebih banyak dari pada bahan dapat belah yang dikonsumsi. Plutonium-239 yang dihasilkan dan uranium-238 yang belum berreaksi dapat dipisahkan dari perangkat bahan bakar bekas untuk dimanfaatkan kembali sebagai bahan bakar. Reaktor pembiak cepat perlu dikembangkan untuk menghasilkan kesetabilan pasokan energi dan memanfaatkan bahan bakar fertil (U-238) yang melimpah di alam.
URAIAN
Dewasa ini, di seluruh dunia beroperasi sebanyak 434 unit PLTN. Sebanyak 345 unit (80 %) di antaranya adalah jenis reaktor air ringan yang menggunakan uranium sebagai bahan bakarnya, 35 unit (8%) adalah jenis reaktor air berat dan 35 unit (8%) lainnya adalah jenis reaktor gas (Data Desember 1996). Semua PLTN di atas merupakan reaktor neutron termal atau lebih singkat disebut reaktor termal. Pada reaktor termal, energi yang dihasilkan berasal dari pembelahan inti uranium-235. Neutron berenergi tinggi (neutron cepat) diturunkan energinya dengan bahan moderator air ringan, air berat atau grafit, sehingga menjadi neutron berenergi rendah (neutron termal), sebelum diserap oleh inti U-235. Di dalam pembelahan inti dihasilkan 2-3 neutron baru yang dapat bereaksi dengan inti uranium yang lain dan seterusnya menghasilkan reaksi berantai.
Dalam uranium alam terdapat dua jenis isotop, yakni uranium-235 dan uranium-238. Konsentrasi uranium-235 dalam uranium alam sangat sedikit (kurang lebih 0,7%), sedangkan uranium-238 yang sangat sulit membelah dengan neutron termal kurang lebih 99,3%. Ketika reaktor dioperasikan, uranium-238 dapat menangkap neutron menjadi plutonium-239 yang merupakan bahan dapat belah seperti uranium-235. Jika bahan bakar bekas yang telah dibakar dalam reaktor-reaktor tersebut diolah-ulang, uranium-238 yang masih tersisa dan plutonium-239 dapat diambil kembali.
Dengan demikian, uranium-238 yang terbakar dalam reaktor jenis di atas masih dapat digunakan dalam reaktor jenis lain, sehingga rasio penggunaan uranium alam meningkat. Pada reaktor termal, jumlah plutonium-239 yang dihasilkan secara prinsip lebih kecil dari pada jumlah bahan fisi yang telah dibakar. Rasio penggunaan uranium sebagai sumber energi masih relatif kecil, yakni tidak lebih dari 1 %.
Pada reaktor pembiak cepat yang sedang dikembangkan di beberapa negara seperti Amerika Serikat, Perancis, Inggeris, Rusia, Jerman, dan Jepang, reaksi berantai berlangsung dengan neutron cepat. Jumlah bahan dapat belah baru yang dihasilkan melebihi bahan fisi yang telah dibakar, dan inilah yang disebut dengan karakteristik "pembiakan" (Model pembiakan, Gambar 1). Seperti terlihat pada gambar tersebut, reaktor pembiak cepat memiliki rasio pemanfaatan uranium yang lebih besar dari pada reaktor termal jenis air ringan, nilainya bisa mencapai beberapa puluh kali dari pada reaktor termal. Rasio pemanfaatan uranium dalam reaktor pembiak cepat dapat mencapai 60% (Gambar 2). Pada prinsipnya uranium dapat dibelah dan dimanfaatkan 100%, walaupun dalam kenyataannya masih ada kegagalan dalam mengolah-ulang bahan bakar bekas.
Cadangan uranium di dunia adalah sebanyak 2.120.000 ton (sumber IAEA tahun 1995, Gambar 3), dan setiap 1 kg memerlukan biaya 80 dolar untuk mengolahnya. Sumber daya uranium, sama seperti sumber daya minyak dan batubara, bersifat terbatas dan tak terbarukan. Jika hanya PLTN dengan reaktor termal saja yang dikembangkan, maka banyak uranium yang akan terbuang percuma, dan cadangan uranium pun akan cepat habis. Sejarah penambangan uranium tercatat dengan baik, dan jumlah kelimpahan yang dapat dikonfirmasi untuk pengembangan di masa yang akan datang dapat diperkirakan, dengan demikian reaktor pembiak cepat yang dapat menggunakan sumber uranium secara efektif dapat menjadi penunjang dalam menyelesaikan masalah energi, meskipun pertimbangan keselamatan dan keberlanjutannya dalam penggunaan energi harus terus ditingkatkan (Gambar 4).
Pengaruh panas dari reaktor pembiak cepat pada lingkungan tidak besar karena reaktor tersebut memiliki rasio pemanfaatan panas yang tinggi. Hal ini sangat dimungkinkan karena menggunakan bahan pendingin natrium cair yang memiliki koefisien perpindahan panas yang bagus, sehingga semua panas yang dihasilan dapat dipindahkan tanpa sempat menjalar ke sekitarnya. Oleh karenanya peralatan di sekitarnya tetap beroperasi pada suhu kamar.
Dengan kelebihan tersebut, reaktor pembiak cepat disebut pula sebagai bentuk final reaktor fisi, sehingga prospek pengembangannya sangat bagus, terutama untuk negara dengan sumber energi yang terbatas, seperti Jepang yang mengimpor 81,5% sumber energi (data tahun 1994, Tabel 1).
Dengan pemanfaatan uranium secara efektif seperti ini, dan untuk mencapai pengembangan energi yang aman dan berkelanjutan, maka pengembangan reaktor pembiak cepat menjadi sangat penting.
TABEL DAN GAMBAR:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar