konsep dan tujuan daur bahan bakar nuklir - ANSN

KONSEP DAN TUJUAN DAUR BAHAN BAKAR NUKLIR
RINGKASAN
Penggunaan uranium sebagai bahan bakar pada Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) selain menghasilkan
tenaga listrik dapat juga menghasilkan bahan bakar baru, yaitu dengan memisahkan plutonium. Proses olah-ulang
bahan bakar bekas untuk pengambilan kembali material bahan bakar yang bermanfaat, dapat mengefektifkan
pemanfaatan uranium, karena memungkinkan peningkatan rasio penggunaan uranium untuk digunakan di Reaktor
Pembiak Cepat (FBR).
Pemanfaatan daur bahan bakar dapat memberikan pengaruh besar terhadap pengendalian fenomena pemanasan
global akibat pelepasan gas CO2, karena jumlah gas emisi CO2 pada PLTN hanya kira-kira 1/30 dari pembangkit
listrik yang menggunakan bahan bakar batubara, minyak bumi, dan lain-lain. Unsur-unsur transuranium dengan
waktu paro panjang yang terkandung di dalam bahan bakar bekas PLTN dapat dibakar di FBR dan dapat
menurunkan jangka waktu penyimpanan limbah radioaktif.
URAIAN
1. Daur Bahan Bakar Nuklir
Uranium yang digunakan sebagai bahan bakar nuklir di PLTN didapatkan dari pemurnian bijih uranium,
pengayaan U-235, dan fabrikasi untuk menghasilkan elemen bakar nuklir. Reaksi pembelahan dalam
reaktor akan menimbulkan material bahan bakar baru (plutonium) dan pada saat yang sama
mengeluarkan energi. Oleh karena itu, di dalam bahan bakar bekas terkandung bahan yang dapat
digunakan kembali sebagai bahan bakar nuklir, yaitu uranium sisa dan plutonium.
Proses pemisahan dan ekstraksi terhadap material bahan bakar nuklir disebut proses olah-ulang
(reprocessing). Material bahan bakar yang diambil pada proses olah-ulang (Gambar 1) dapat digunakan
kembali di PLTN setelah fabrikasi. Rangkaian proses pemanfaatan uranium hasil olah-ulang menjadi
bahan bakar baru disebut Daur Bahan Bakar Nuklir Tertutup.
2. Tujuan Daur Bahan Bakar
Jangka waktu pemanfaatan sumber energi dari cadangan terbukti yang ada saat ini diperkirakan 43 tahun
untuk minyak bumi, 212 tahun untuk gas alam dan 64 tahun untuk uranium (Statistik Energi Tahun 2000).
Gas CO2 yang dikeluarkan karena penggunaan batubara, gas alam dan minyak bumi sebagai sumber
energi, merupakan penyebab pemanasan global, karena itu diperlukan pengendalian jumlah buangan gas
CO2. PLTN mengeluarkan gas CO2 dalam jumlah kecil dan merupakan salah satu sumber energi
alternatif. Uranium sebagai bahan baku, tanpa proses olah-ulang, dapat digunakan sekitar 65 tahun
(Gambar 2). Uranium-238, yang kadarnya 99,3% dalam uranium alam, di dalam PLTN dapat berubah
menjadi plutonium, dan dapat digunakan sebagai bahan bakar reaktor jenis Reaktor Pembiak Cepat
(FBR). Proses olah-ulang bahan bakar bekas untuk pengambilan kembali material bahan bakar yang
bermanfaat (uranium dan plutonium), dapat mengefektifkan pemanfaatan uranium, karena memungkinkan
peningkatan rasio penggunaan uranium untuk digunakan di FBR. (Gambar 3). Dengan demikian maka
proses olah-ulang akan memperpanjang waktu pemanfaatan uranium sebagai sumber energi.
Bagi negara yang miskin sumber energi dan yang menggunakan energi dalam jumlah besar, maka
kemandirian daur bahan bakar nuklir sangat penting bila dilihat dari segi "energy security", serta
keselamatan lingkungan bumi.
3. Konsep dan Keunggulan Daur Bahan Bakar
(1) Di dalam reaktor nuklir, kemunculan dan hilangnya bahan fissionable atau dapat belah (uranium,
plutonium) terjadi secara bersamaan, sedangkan efektivitas penggunaan bahan dapat belah
bergantung kepada kemandirian daur bahan bakar nuklir.
(2) Uranium dan plutonium memiliki energi sekitar 2 juta kali minyak bumi per satuan berat,
sedangkanvolume limbah yang dihasilkan sangat kecil bila dibandingkan dengan bahan bakar minyak
Ensiklopedi Teknologi Nuklir -BATAN - 1/8
bumi atau batubara untuk jumlah energi yang sama.
(3) Jumlah gas buang CO2 per kWh dari PLTN sangat sedikit (Gambar 4) dan sekitar 1/30 dari gas buang
PLT batubara dan minyak bumi, sehingga pengaruhnya terhadap lingkungan kecil. CO2 merupakan
penyebab utama pemanasan global (Gambar 5), oleh karena itu PLTN diharapkan berperan dalam
mengendalikan pemanasan global.
(4) Perbandingan biaya bahan bakar terhadap biaya pembangkitan listrik, PLT Batubara, PLT Minyak
bumi, dll adalah 40% - 60%, pada PLTN hanya 30%, sehingga pengaruh biaya pembangkitan
terhadap perubahan harga bahan bakar sangat kecil (Gambar 6).
(5) Di dalam bahan bakar bekas PLTN terkandung unsur-unsur transuranium (TRU) berumur paro
panjang (plutonium, neptunium, amerisium, curium). Unsur-unsur tersebut dapat dibakar di reaktor
pembiak cepat (Gambar 1), sehingga akan memperpendek periode penyimpanan limbah radioaktif
dan relatif tidak mempengaruhi lingkungan.
Negara yang memiliki sumber daya alam seperti Amerika Serikat tidak melakukan olah-ulang dan
langsung menyimpan limbah bahan bakar bekasnya. Tetapi Jepang yang miskin sumber energi sangat
memerlukan jaminan kestabilan energi jangka panjang, sehingga melaksanakan program daur ulang
bahan bakar nuklir.
Ensiklopedi Teknologi Nuklir -BATAN - 2/8
GAMBAR
Gambar 1. Daur Bahan Bakar Nuklir
Ensiklopedi Teknologi Nuklir -BATAN - 3/8
Gambar 2. Jumlah Sumber Energi Dunia
Ensiklopedi Teknologi Nuklir -BATAN - 4/8
Gambar 3. Konversi Bahan Bakar Uranium di dalam LWR
Ensiklopedi Teknologi Nuklir -BATAN - 5/8
Gambar 4. Jumlah Gas Buang CO2 (termasuk Metana)
Ensiklopedi Teknologi Nuklir -BATAN - 6/8
Gambar 5. Tingkat pengaruh langsung terhadap pemanasan global akibat efek gas rumah kaca yang dikeluarkan
oleh kegiatan industri
Ensiklopedi Teknologi Nuklir -BATAN - 7/8
Gambar 6. Nilai Pembangkitan per Kilowatt
Ensiklopedi Teknologi Nuklir -BATAN - 8/8