PENGERTIAN BAHAN BAKAR NUKLIR
Bahan bakar nuklir adalah semua jenis
material yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi nuklir, demikian bila dianalogikan dengan
bahan bakar kimia yang dibakar untuk menghasilkan energi. Hingga saat ini,
bahan bakar nuklir yang umum dipakai adalah unsur berat fissil
yang dapat menghasilkan reaksi nuklir berantai di dalam reaktor nuklir; Bahan bakar nuklir dapat
juga berarti material atau objek fisik (sebagai contoh bundel bahan bakar yang
terdiri dari batang
bahan bakar yang disusun oleh material bahan bakar, bisa juga
dicampur dengan material struktural, material moderator atau material pemantul
(reflector) neturon. Bahan bakar nuklir fissil yang seirng digunakan adalah 235U dan 239Pu, dan kegiatan yang berkaitan dengan
penambangan, pemurnian, penggunaan dan pembuangan dari material-material ini
termasuk dalam siklus bahan bakar
nuklir. Siklus bahan bakar nuklir penting adanya karena terkait
dengan PLTN dan senjata nuklir.
Tidak semua
bahan bakar nuklir digunakan dalam reaksi fissi berantai. Sebagai contoh, 238Pu dan beberapa unsur ringan lainnya digunakan
untuk menghasilkan sejumlah daya nuklir melalui proses peluruhan radioaktif
dalam generator
radiothermal, dan baterai
atom. Isotop ringan seperti 3H (tritium) digunakan sebagai bahan bakar fussi
nuklir. Bila melihat pada energi
ikat pada isotop tertentu, terdapat sejumlah energi yang bisa
diperoleh dengan memfusikan unsur-unsur dengan nomor atom lebih kecil dari
besi, dan memfisikan unsur-unsur dengan nomor atom yang lebih besar dari besi.
BENTUK KIMIA UMUM DARI BAHAN BAKAR NUKLIR
Bahan bakar oksida
Konduktivitas
panas dari uranium dioksida sangat rendah, hal ini dipengaruhi oleh porositas
and proses pembakaran (burn-up). Burn-up menghasilkan produk
fissi dalam bahan bakar (seperti lantanida), penyisipan produk fissi seperti palladium, pembentukan gelembung gas fissi seperti
xenon dan kripton dan kerusakan bahan bakar akibat radiasi.
Rendahnya konduktivitas panas dapat berakibat pada pemanasan berlebih pada
pusat pellet bahan bakar. Porositas berakibat pada penurunan konduktivitas
panas dan pengembangan bahan bakar ketika digunakan.
Menurut International Nuclear Safety Center konduktivitas
panas dari uranium dioksida dapat dihitung dengan menggunakan serangkaian
persamaan dalam kondisi yang berbeda-beda.
Densitas bahan bakar dapat dihubungkan dengan
konduktivitas panas menurut persamaan berikut:
p = (ρtd-ρ)/ρ
Dengan ρ adalah
densitas bahan bakar dan ρtd adalah densitas teori dari uranium
dioksida.
Konduktivitas
panas dari fase porous (Kf) dihubungkan dengan konduktivitas fase
sempurna (Ko, tidak ada porositas) dengan persamaan berikut. Perlu
dicatat bahwa s adalah faktor shape (bentuk) dari lubang.
Kf = Ko.(1-p/1+(s-1)p)
Selain metode
pengukuran konduktivitas panas tradisional seperti lees's
disk, Forbes'
method atau Searle's
bar, saat ini biasa digunakan metode sinar laser. Dalam metode sinar
laser sebuah cakram bahan bakar berukuran kecil diletakkan dalam pemanggang,
setelah dipanaskan sampai suhu tertentu cakram tersebut disinari dengan laser.
Waktu yang diperlukan gelombang panas untuk merambat melalui cakram, densitas
cakram, dan ketebalan cakram dapat digunakan untuk menghitung konduktivitas
panas.
λ = ρCpα
Jika t1/2
didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan permukaan non-iluminasi untuk
mencapai separuh temperatur yang dibangkitkan maka:
α = 0.1388 L2 / t1/2
L adalah ketebalan cakram
UOX
Uranium
dioksida adalah padatan semikonduktor berwarna hitam. Bahan ini dapat
dibuat dengan mereaksikan uranil
nitrat dengan "base" (amonia) untuk membentuk padatan
(ammonium uranat). Selanjutnya dipanaskan (calcined) untuk membentuk U3O8
yang dapat diubah dengan memanaskannya dalam campuran argon
/ hidrogen dengan suhu (700 oC) untuk
membentuk UO2. UO2 kemudian dicampur dengan pengikat
organik dan ditekan menjadi pellet. Pellet ini kemudian di bakar dalam suhu
yang jauh lebih tinggi (dalam H2/Ar) kemudian menjalani proses
sintering guna menghasilkan padatan dengan sedikit pori.
Konduktivitas
panas uranium dioksida tergolong rendah bila dibandingkan dengan metal
zirconium, dan terus terus menurun seiring dengan naiknya suhu.
Penting untuk
dicatat bahwa penanganan karat (corrosion) pada uranium
dioksida pada lingkungan cair serupa dengan proses elektrokimia pada karat
galvanik (galvanic corrosion) dari permukaan metal.
MOX
Mixed oxide, atau Bahan bakar MOX, adalah campuran dari plutonium dan uranium alam atau uranium depleted yang bersifat serupa (meskipun tidak
persis sama) dengan uranium dengan pengkayaan yang digunakan dalam sebagian
besar reaktor nuklir. Bahan bakar MOX adalah bahan bakar alternatif dari bahan
bakar uranium dengan pengkayaan rendah yang digunakan dalam reaktor
air ringan (light water reactor) yang mendominasi jenis PLTN.
Beberapa
keprihatinan telah disampaikan berkaitan dengan penggunaan MOX, bahwa
penggunaan MOX akan menimbulkan masalah pembuangan limbah baru, meskipun MOX
itu sendiri merupakan salah satu cara penanganan kelebihan produksi plutonium.
APA ITU URANIUM ?
Uranium adalah mineral yang
memancarkan radiasi nuklir atau bersifat radioaktif, digunakan dalam berbagai
bidang salah satunya adalah sebagai bahan bakar nuklir. Uranium merupakan suatu
unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang U dan nomor atom 92. Sebuah
logam berat, beracun, berwarna putih keperakan dan radioaktif alami, uranium
termasuk ke seri aktinida (actinide series). Uranium biasanya terdapat
dalam jumlah kecil di bebatuan, tanah, air, tumbuhan, dan hewan (termasuk
manusia).
SEJARAH
Kaca berwarna
kuning, mengandung lebih dari 1% uranium oksida dan telah ditemukan di Naples,
Itali dengan perkiraan tahun pembuatan 79 S.M. Klaproth mengenali unsur
asing dalam pitchblende dan berusaha mengisolasi logam tersebut pada tahun
1789.
Tampaknya
uranium diisolasi pertama kali oleh Peligot pada tahun 1841, yang mereduksi
anhidrat klorida dengan kalium.
SUMBER
Uranium, tidak
selangka yang diduga, bahkan lebih berlimpah daripada raksa, antimon (Sb) ,
perak, atau kadmium dan sama berlimpahnya seperti molibden atau arsen. Uranium
terdapat dalam sejumlah mineral seperti pitchblende, uraninit, karnotit,
autunit, uranofan dan tobernit. Juga terdapat pada batuan fosfat, lignit, pasir
monazit, dan bisa diperoleh dari semua sumber komersial ini.
Departemen
Energi Amerika Serikat membeli uranium dalam bentuk yang dapat diterima yakni
U3O8 pekat. Program insentif ini telah meningkatkan persediaan uranium yang
ada.
Uranium dapat
dibuat dengan mereduksi uuranium halida dengan logam alkali atau alkali tanah
atau dengan mereduksi uranium oksida dengan kalsium, aluminum atau karbon pada
suhu tinggi. Logam ini juga bisa dihasilkan dari proses elektrolisis KUF5
atau UF4, yang dilarutkan dalam campuran CaCl2 dan NaCl
yang dicairkan. Uranium dengan kemurnian tinggi dapat dibuat dengan penguraian
termal senyawa uranium halida dengan filamen panas.
SIFAT-SIFAT
Uranium
memiliki tiga bentuk kristal yaitu: alfa – –(688 °C)? beta –(776 °C)? gamma.
Uranium termasuk logam berat, berwarna putih keperak-perakan, bersifat
piroforik (mudah meledak di udara dan hidrogen dapat menambah intensitas nyala)
dalam kondisi halus.
Uranium lebih
lunak dariada baja, dan dalam kondisi yang sangat halus, uranium mudah terlarut
dalam air dingin. Mudah ditempa dan sedikit paramagnetik.
Di udara,
uranium terlapisi dengan oksidanya. Asam juga dapat melarutkan logamnya, dan
tidak terpengaruh sama sekali oleh basa.
URANIUM MEMILIKI SIFAT FISIK
YANG KHAS
·
Ditemukan di alam dalam bentuk U3O
atau UO berwarna hijau kekuning-kuningan dan coklat tua.
·
Bila disinari cahaya ultra ungu, uranium akan
mengeluarkan cahaya fluoresensi yang sangat indah
ISOTOP
Uranium
memiliki 16 isotop, yang semuanya bersifat radioaktif. Uranium di alam memiliki
kandungan 238U sebanyak 99.28305%, 235U sebanyak
0.7110%, dan 234Usebanyak 0.0054%. Hasil studi menunjukkan bahwa
persentase berat 235U dalam uranium alam bervariasi tergantung
sumber mineral. DOE Amerika Serikat telah menetapkan nilai 0.711% sebagai
persentase 235U dalam uranium alamiah. Uranium di alam memiliki
radioaktif yang cukup untuk menghitamkan lembar fotografi dalam waktu satu jam.
KEBANYAKAN PANAS BUMI DIDUGA TERKAIT DENGAN KEBERADAAN URANIUM DAN
THORIUM.
Uranium-238
dengan masa waktu paruh 4.51 x 109 tahun, telah digunakan untuk
memperkirakan usia batun gunung api. Sumber uranium, sebagai unsur di
alam dengan nomor tertinggi – kecuali kemungkinan adanya neptunium atau
plutonium -belum dapat diketahui. Diperkirakan bahwa uranium adalah produk
hasil peluruhan unsur dengan massa atom yang lebih tinggi, yang hanya ada satu kali
di bumi atau di alam semesta. Unsur asli ini bisa jadi merupakan hasil masa
purba, dikenal sebagai big bang (ledakan maha dahsyat pada permulaan awal alam
semesta) yang terjadi di bintang-bintang.
KEGUNAAN
Uranium adalah
bahan bakar nuklir yang sangat penting. Uranium 238 bisa diubah menjadi
Plutonium yang bida direaksikan fisi dengan reaksi sebagai berikut:
238U(n,
gamma) ? 239U –(beta)? 239Np –(beta)? 239Pu
Konversi nuklir
ini bisa dibawa ke dalam reaktor awal di mana sangat memungkinkan untuk
menghasilkan material baru yang bisa direaksikan fisi, daripada material yang
bisa direaksikan fissi dalam memelihara reaksi berantai.
Uranium-235
juga tak kalah pentingnya karena unsur ini adalah kunci untuk mnggunakan
uranium. 235U, meski terdapat di alam hanya berkadar 0.71%, sangat
mudah direaksikan fisi dengan neutron lambat sehingga reaksi berantai fisi yang
panjang dapat dibuat dalam reaktor berkonstruksi dasar uranium alam dan
moderator yang cocok, seperti air berat atau grafit, sendirian saja.
Uranium-235
bisa dipekatkan dengan difusi gasdan proses fisik lainnya, bila diinginkan dan
digunakan sebagai bahan bakar uklir secara langsung, menggantikan uranium
alamiah, atau digunakan sebagai bahan peledak.
Uranium
alamiah, sedikit diperkaya dengan 235U degan kadar yang rendah,
digunakan sebagai bahan bakar reaktor nuklir untuk menghasilkan listrik.
Thorium alamiah dapat diradiasikan dengan neutron sebagai berikut untuk
menghasilkan isotop 233U yang penting:
232Th(n,
gamma) ? 233Th –(beta)? 233Pa –(beta)? 233U
Meski thorium
sendiri tidak bisa direaksikan fisi, 233U, dalam hal ini bisa
digunakan sebagai bahan bakar nuklir. Satu pon uranium yang tereaksi fisi
secara lengkap memiliki nilai bahan bakar yang sama dengan batu bara sebanyak
1500 ton lebih.
Kegunaan bahan
bakar nuklir untuk menghasilkan energi listrik, untuk membuat isotop yang
digunakan untuk tujuan damai, dan sebagai peledak, sangat diketahui dengan
baik. Kapasitas 429 reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir di seluruh dunia
yang beroperasi pada Januari 1990 dierkirakan mencapai 311000 megawatt.
Penggunaan
uranium di Amerika Serikat dikontrol oleh Komisi Pengawasan Nuklir Amerika
Serikat. Saat ini sedang dikembangkan penggunaan uranium yang habis, yakni
uranium dengn persentase 235U berkurang hingga 0.2%.
Uranium
digunakan dalam peralatan petunjuk inert, dalam kompas giro, sebagai imbangan
berat untuk permukaan kontrol penerbangan, sebagai pemberat untuk kendaraan
pembawa missil, dan sebagai bahan pelindung. Logam uranium digunakan untuk
target sinar X untuk memproduksi sinar X berenergi tinggi; uranium nitrat
berguna untuk tinta fotografi, dan uranium asetat digunakan dalam kimia
analisis.
Kristal uranium
bersifat triboluminesens (fenomena optis di mana cahaya dihasilkan ketika
ikatan asimetris rusak karena zatnya tergores atau dihancurkan). Garam uranium
juga digunakan untuk memproduksi kaca dan kilau Vaseline kuning. Uranium dan
senyawanya sangat beracun, baik dari sudut pandang kimia dan radiologi.
DAUR BAHAN BAKAR NUKLIR
Ada beberapa
tahapan yang harus dilalui untuk mendapatkan bahan bakar uranium dari mulai
kegiatan penambangan sampai dengan proses pembakarannya di dalam teras reaktor
nuklir hingga ke pengelolaan limbah radioaktif yang ditimbulkannya.
Proses-proses pada masing-masing tahapan cukup komplek, rumit dan beberapa di
antaranya memerlukan teknologi tinggi. Daur bahan bakar nuklir mencakup semua
proses baik fisika maupun kimia yang dilalui oleh bahan galian nuklir agar
dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar di reaktor nuklir. Berikut ini akan
dibahas tahapan-tahapan proses dalam daur bahan bakar nuklir.
·
Eksplorasi dan Penambangan Uranium
Eksplorasi
bahan galian nuklir merupakan bagian awal dari daur bahan bakar yang sekaligus
dapat digunakan untuk menginventarisasi sumber daya bahan galian nuklir.
Kegiatan eksplorasi uranium pada umumnya dimulai dari penentuan suatu lokasi
dimana pada lokasi tersebut diharapkan dapat ditemukan bahan galian nuklir.
Metode eksplorasi yang dianut sampai sekarang adalah melalui penelitian
konvensional, penelitian geologi, pengukuran tingkat radiasi dan geokimia.
Metode tersebut digunakan karena cukup murah dengan hasil yang cukup bagus.
Cara
penambangan uranium sangat mirip dengan cara penambangan bijih-bijih tambang
lainnya, yaitu melalui penambangan terbuka dan penambangan bawah tanah. Dari
kegiatan penambangan ini diperoleh bongkahan-bongkahan berupa batuan yang di
dalamnya terdapat mineral-mineral uranium. Batuan tersebut selanjutnya dikirim
ke unit pengolahan untuk menjalani proses lebih lanjut.
·
Pengolahan Uranium
Kadar uranium
dalam bijih umumnya sangat rendah, yaitu berkisar antara 0,1 – 0,3 % atau 1-3
kg uranium tiap ton bijih. Untuk mempermudah dan menekan biaya transportasi,
maka uranium dalam bijih ini perlu diolah terlebih dahulu. Tujuan utama dari
pengolahan adalah untuk pemekatan dengan cara mengurangi sebanyak mungkin bahan
lain yang ada dalam bijih sehingga dapat menyederhanakan proses transportasi ke
tempat pemrosesan berikutnya.
Pengolahan
bijih uranium dapat dilakukan dengan cara penggerusan, pelindihan maupun
ekstraksi kimia dan pengendapan. Hasil akhir dari proses pengolahan uranium ini
adalah diperolehnya endapan kering berwarna kuning yang disebut pekatan
(konsentrat) yang berkadar uranium sekitar 70 %. Karena berwarna kuning
maka endapan ini disebut juga yellowcake. Dari 1000 ton bijih rata-rata dapat
dihasilkan 1,5 ton yellowcake.
·
Pemurnian Uranium
Proses
pemurnian bertujuan untuk merubah yellowcake menjadi bahan dengan tingkat
kemurnian yang tinggi sehingga berderajad nuklir dan bebas dari unsur-unsur
pengotor lainnya. Senyawa kimia bahan bakar berderajad nuklir yang dihasilkan
dapat berbeda bergantung proses pemurnian yang digunakan. Dari proses pemurnian
akan diperoleh produk akhir berupa UO2, U3O8 atau U-logam yang siap untuk
proses selanjutnya. Ketiga macam produk akhir proses pemurnian itu disesuaikan
dengan kebutuhan calon pemakai bahan bakar nuklir.
·
Pengayaan
Pengayaan
dimaksudkan untuk meningkatkan kadar 235U dalam bahan bakar nuklir hasil proses
pemurnian. Perlu diketahui bahwa dalam uranium alam hasil penambangan terdapat
tiga jenis isotop uranium, yaitu 238U dengan kadar 99,285 %, 235U dengan kadar
0,715 % dan 234U dengan kadar yang sangat kecil. Dalam reaktor nuklir yang
dapat berperan sebagai bahan bakar hanyalah 235U, sedang 238U dan 234U tidak
dapat dijadikan bahan bakar karena tidak dapat melakukan reaksi fisi. Dengan
proses pengayaan maka kadar 235U menjadi tinggi sehingga bahan bakar dapat
dipakai dalam waktu lama. Proses
pengayaan ini
akan meningkatkan kadar 235U dalam bahan bakar menjadi 2-4 % seperti lazimnya
dibutuhkan oleh suatu reaktor nuklir. Proses pengayaan tidak selalu dilewati
oleh bahan bakar, karena ada jenis reaktor nuklir yang dapat memanfaatkan
uranium alam.
·
Pabrikasi
Proses
pabrikasi bertujuan untuk menyiapkan bahan bakar nuklir dalam bentuk fisik yang
sesuai dengan jenis yang dibutuhkan oleh reaktor nuklir calon pemakai bahan
bakar tersebut. Ada bermacam-macam bentuk bahan bakar bergantung pada jenis
rancang bangun reaktor. Perbedaan tersebut umumnya terletak pada bentuk dan
ukuran bahan bakar yang digunakannya. Dalam proses pabrikasi, sebagian besarnya
merupakan proses fisis mekanis ditambah sedikit proses kimia.
Ada berbagai
macam bentuk elemen bakar bergantung pada rancang bangun yang dikaitkan dengan
kinerja reaktor pemakainya. Misal ada jenis reaktor yang memakai bahan bakar
diperkaya dengan pengayaan 2-3 % berbentuk UO2 yang diproses menjadi pelet
dengan diameter ± 10 mm. Pelet kemudian dimasukkan ke dalam tabung kelongsong
paduan zirkonium dengan panjang 4-5 m.
·
Pembakaran dalam Reaktor
Di dalam teras
reaktor, bahan bakar nuklir 235U dibakar untuk mendapatkan panas yang dapat
dimanfaatkan. Pembakaran merupakan satu-satunya proses produktif dalam daur
bahan bakar nuklir. Tempat dan lamanya 235U dibakar di dalam teras diatur
melalui program pengelolaan bahan bakar sehingga dapat dicapai tingkat
pembakaran yang optimum. Umumnya bahan bakar rata-rata berada dalam teras
reaktor selama 3-4 tahun.
Dalam proses pembakaran ini dikenal adanya istilah derajad bakar (burn-up) yang dipakai untuk menyatakan jumlah bahan bakar yang terbakar/melakukan reaksi fisi. Derajad bakar dapat dinyatakan dalam beberapa cara, yang paling populer adalah dengan satuan MWd/tonU (jumlah energi yang telah dihasilkan dalam Mega Watt-hari/MWd dari tiap ton uranium /tonU). Makin tinggi derajad bakar, makin murah biaya pembangkitan energi nuklir, mengurangi frekwensi penggantian bahan bakar, mengurangi biaya pabrikasi dan lebih sedikit bahan bakar bekas sehingga menghemat biaya penyimpanan bahan bakar bekas. Dewasa ini derajad bakar tertinggi yang dapat dicapai adalah 40.000-60.000 MWd/tonU untuk bahan bakar diperkaya, dan paling rendah adalah 10.000-15.000 MWd/tonU untuk bahan bakar uranium alam.
Dalam proses pembakaran ini dikenal adanya istilah derajad bakar (burn-up) yang dipakai untuk menyatakan jumlah bahan bakar yang terbakar/melakukan reaksi fisi. Derajad bakar dapat dinyatakan dalam beberapa cara, yang paling populer adalah dengan satuan MWd/tonU (jumlah energi yang telah dihasilkan dalam Mega Watt-hari/MWd dari tiap ton uranium /tonU). Makin tinggi derajad bakar, makin murah biaya pembangkitan energi nuklir, mengurangi frekwensi penggantian bahan bakar, mengurangi biaya pabrikasi dan lebih sedikit bahan bakar bekas sehingga menghemat biaya penyimpanan bahan bakar bekas. Dewasa ini derajad bakar tertinggi yang dapat dicapai adalah 40.000-60.000 MWd/tonU untuk bahan bakar diperkaya, dan paling rendah adalah 10.000-15.000 MWd/tonU untuk bahan bakar uranium alam.
·
Penyimpanan Sementara atau Pendinginan
Setelah bahan
bakar nuklir 235U dimanfaatkan dalam reaktor nuklir dan mencapai derajad bakar
tertentu, elemen bakar nuklir akan menjadi sangat radioaktif karena mengandung
unsur-unsur radioaktif beraktivitas sangat tinggi hasil proses fisi 235U. Oleh
sebab itu, bahan bakar bekas tersebut perlu disimpan sementara agar unsur-unsur
hasil fisi yang radioaktif itu melakukan peluruhan sehingga radiasi yang
dipancarkannya menjadi rendah. Penyimpanan sementara ini disebut juga sebagai
proses pendinginan.
Laju peluruhan
zat radioaktif bergantung pada jenis zat radioaktifnya. Setiap zat radioaktif
memiliki waktu paro (T1/2), yaitu waktu yang diperlukan oleh zat radioaktif
untuk meluruh sehingga jumlahnya tinggal setengah dari jumlah semula. Waktu
paro zat radioaktif bervariasi dari orde beberapa detik hingga tahun.
Bahan bakar begitu dikeluarkan dari teras reaktor mengalami pendinginan dalam kolam penampung bahan bakar bekas. Kolam ini umumnya terintegrasi dalam gedung reaktor. Lama pendinginan bisa beberapa bulan hingga beberapa tahun bergantung pada kapasitas tampung kolam pendingin. Ada dua proses yang dapat dilakukan terhadap bahan bakar bekas setelah mengalami proses pendinginan, yaitu :
Bahan bakar begitu dikeluarkan dari teras reaktor mengalami pendinginan dalam kolam penampung bahan bakar bekas. Kolam ini umumnya terintegrasi dalam gedung reaktor. Lama pendinginan bisa beberapa bulan hingga beberapa tahun bergantung pada kapasitas tampung kolam pendingin. Ada dua proses yang dapat dilakukan terhadap bahan bakar bekas setelah mengalami proses pendinginan, yaitu :
- Mengirimkan bahan bakar bekas tersebut ke instalasi pengolahan limbah nuklir untuk menjalani proses lebih lanjut. Jika hal ini yang tempuh, maka daur bahan bakarnya disebut sebagai daur terbuka.
- Mengirimkan bahan bakar bekas ke instalasi olah ulang untuk pemrosesan lebih lanjut. Jika hal ini yang ditempuh, maka daur bahan bakarnya disebut daur tertutup.
·
Proses Olah Ulang
Proses olah
ulang bahan bakar bekas bertujuan untuk mengambil sisa bahan bakar fisi yang
belum terbakar dan bahan bakar baru yang terbentuk selama proses pembakaran
bahan bakar nuklir. Jadi dalam hal ini bahan bakar bekas itu masih sangat
berharga. Perlu diketahui bahwa proses pembakaran 235U di dalam teras reaktor
tidak dapat membakar habis bahan bakar tersebut. Dari 100 kg bahan bakar nuklir
yang semula berkomposisi 3 kg 235U dan 97 kg 238U, setelah proses pembakaran
dalam teras reaktor selama tiga tahun, komposisinya akan berubah menjadi :
- 2 kg 235U terbakar/melakukan reaksi fisi sehingga tersisa 1 kg 235U.
- 2 kg 238U berubah menjadi 239Pu sehingga tersisa 238U sebanyak 95 kg.
- Dari 2 kg 239Pu yang terbentuk, 1 kg terbakar langsung dalam teras reaktor sehingga tersisa 1 kg 239Pu.
- Karena ada 2 kg 235U dan 1 kg 239Pu yang terbakar, maka dari pembakaran itu dihasilkan 3 kg unsur-unsur radioaktif hasil fisi.
Setelah dipakai
sebagai bahan bakar di reaktor nuklir, sebagian besar 235U masih tersisa di
dalam bahan bakar bekas. Pada suatu saat nanti, 235U sebagai satu-satunya bahan
bakar nuklir yang ada di alam ini akan habis dikonsumsi. Oleh sebab itu, proses
olah ulang bahan bakar bekas dapat menghemat penggunaan bahan bakar nuklir
apabila dilakukan pada saat yang tepat. Sisa dari bahan bakar 235U dan bahan
bakar baru 239Pu yang terbentuk dalam bahan bakar bekas dapat diambil kembali
melalui proses olah ulang dan untuk selanjutnya dapat dijadikan bahan bakar
baru. Dalam proses olah ulang ini 235U yang terambil dikirim ke instalasi
pengayaan, sedang 239Pu langsung dikirim ke instalasi pabrikasi.
• Penyimpanan Lestari
Limbah nuklir merupakan hasil
samping dari kegiatan manusia dalam pemanfaatan teknologi nuklir. Secara
ilmiah, istilah limbah nuklir dikaitkan dengan segenap bahan yang tidak dapat
digunakan lagi (didaur ulang) yang karena tingkat radioaktivitasnya bahan
tersebut tidak mungkin dilepas atau dibuang langsung ke lingkungan. Baik bahan bakar
bekas yang tidak mengalami proses olah ulang maupun unsur-unsur radioaktif sisa
proses olah ulang akan diperlakukan sebagai limbah radioaktif. Karena sifatnya
yang mampu memancarkan radiasi dan dapat berakibat buruk bagi kesehatan
manusia, maka semua bentuk limbah radioaktif tersebut harus dipadatkan dan
dibuang secara lestari. Pembuangan lestari suatu limbah radioaktif secara aman
merupakan tujuan akhir dari pengelolaan limbah radioaktif.
Pemadatan limbah nuklir
dimaksudkan agar limbah tersebut terikat dalam suatu matrik padat yang sangat
kuat. Matrik dirancang mampu bertahan hingga zat radioaktif yang diikatnya
meluruh mencapai kondisi dimana kemampuannya memancarkan radiasi menjadi sangat
lemah dan tidak membahayakan. Dengan pemadatan ini maka zat radioaktif tidak
akan terlepas ke lingkungan dalam kondisi apapun selama disimpan. Proses
pemadatannya bisa dilakukan dengan semen (sementasi), aspal (bitumenisasi),
polimer (polimerisasi) maupun bahan gelas (vitrivikasi). Padatan limbah nuklir
selanjutnya dimasukkan ke dalam kontainer yang dibuat dari baja tahan karat.
APA ITU SENJATA NUKLIR
Istilah
‘senjata nuklir’ berarti senjata yang menggunakan energi yang dikeluarkan dari
reaksi nuklir seperti fisi dan fusi untuk tujuan merusak. Senjata nuklir bisa
dikategorikan secara garis besar sesuai dengan tipe reaksi nuklir sebagai
berikut:
Senjata nuklir
dengan reaksi (bom atom) dan senjata nuklir dengan fusi (bom hidrogen). Selain
itu, sesuai dengan perkembangan teknologi, juga melahirkan bom neutron yang
menggunakan radiasi neutron dalam volume besar yang dikeluarkan selama fusi
nuklir putaran pertama untuk membangkitkan reaksi fusi nuklir putaran kedua.
·
Bom Atom
Inti nuklir
dari U235 (uranium 235) Pu239 (Plutonium 239), dan U233, disebut ‘‘bahan yang
bersifat fisi”, karena bahan itu berubah menjadi materi penyebab yang mudah
membuat reaksi fisi nuklir saat menyerap neutron. Saat fisi nuklir terjadi,
jumlah besar energi dan neutron baru dihasilkan dari reaksi tersebut. Pada saat
sejumlah tertentu bahan fisi nuklir tertentu terkumpul dan terkonsentrasi di
dalam satu tempat, reaksi rangkaian fisi nuklir bisa terjadi. Volume paling
minimal yang dapat membangkitkan ‘serangkaian reaksi fisi nuklir secara
besar-besaran’ tersebut dikenal dengan istilah ‘critical mass’ atau massa
kritis.
Bom atom
terdiri dari beberapa bahan fisi volume sub-critical mass, yang kemudian
menyatu dengan cara cepat . Bahan yang menyatu itu kemudian menjadi
super–critical mass atau massa super kritis, hingga terjadi rangkaian reaksi
cepat yang mengeluarkan jumlah energi dalam jumlah besar dalam sekejab waktu.
·
Bom Hidrogen
Bom Hidrogen
menggunakan energi yang dikeluarkan dari fusi nuklir dalam inti nuklir yang
ringan termasuk ‘deuterium’ dan ‘tritium’ yang merupakan isotop hidrogen.
Karena reaksi fusi hanya terjadi di bawah suhu beberapa juta derajat Celsius lebih, maka panas yang tinggi yang dikeluarkan dari ledakan bom nuklir fisi (atom) digunakan sebagai pencetus (pembakar)untuk meledakkan bom Hidrogen.
Oleh karena itu, reaksi fisi dan fusi terjadi selama ledakan bom hidrogen.
Karena reaksi fusi hanya terjadi di bawah suhu beberapa juta derajat Celsius lebih, maka panas yang tinggi yang dikeluarkan dari ledakan bom nuklir fisi (atom) digunakan sebagai pencetus (pembakar)untuk meledakkan bom Hidrogen.
Oleh karena itu, reaksi fisi dan fusi terjadi selama ledakan bom hidrogen.
·
Bom Neutron
Bom Neutron
menggunakan jumlah radiasi neutron massal yang dikeluarkan selama fusi nuklir
agar membuat efek ledakan lebih besar dengan reaksi fisi nuklir tahap kedua.
Hingga disebut ‘bom 3F’ (fission -> fusion -> fission). Sisa Bahan
Radioaktif ( Residual radioactive materials) tercipta selama tahap fisi,
bernama ‘abu-abu kematian’ maka bom neutron itu memiliki nama alias ‘bom
hidrogen yang kotor’.
HUBUNGAN ANTARA PEMBANGKIT ENERGI NUKLIR DAN PENGEMBANGAN SENJATA
Penggunaan
reaksi nuklir untuk menciptakan energi listrik dan pengembangan senjata nuklir
secara ilmiah adalah sama dalam prosesnya, dan menggunakan yang materi sama.
Oleh karena itu, pembangkit tenaga nuklir untuk tujuan damai selalu bisa
berubah digunakan untuk tujuan perang. Yaitu, bahan bakar nuklir yang digunakan
untuk pembangkit tenaga listrik bisa dikumpulkan dan kemudian diproses kembali
menjadi bahan yang bisa digunakan untuk senjata nuklir (pemrosesan kembali nuklir) ). Itulah alasan
masyarakat internasional menaruh perhatian besar pada pengawasan penggunaan
materi nuklir(NPT, IAEA)
REFERENSI :
Online pada
tanggal 05 Oktober 2012,di indralaya Sumatera selatan jam 18.00 WIB
Tidak ada komentar:
Posting Komentar