studi awal daur ulang plutonium dan aktinida minor berbahan bakar

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Pada saat ini, kebutuhan akan energi meningkat tajam dibandingkan beberapa
dasawarsa sebelumnya. Hal ini menjadi masalah yang sangat serius karena
pasokan energi makin lama makin berkurang. Sumber daya alam yang tidak bisa
diperbaharui seperti minyak, gas, dan batu bara cenderung berkurang dari tahun
ke tahun dan dipastikan pada saat tertentu akan terjadi kelangkaan. Oleh karena
itu, perlu suatu sumber energi alternatif yang bisa diperbaharui dan memiliki
jumlah cadangan di alam yang dapat memenuhi kebutuhan energi dalam jangka
waktu yang lebih panjang. Energi nuklir merupakan salah satu solusi alternatif
untuk memenuhi kebutuhan energi di masa datang.
Energi nuklir berasal dari reaksi fisi yang terjadi dalam reaktor. Energi yang
dihasilkan dari reaksi fisi beribu kali lipat besarnya dibandingkan dengan energi
hasil reaksi pembakaran bahan bakar fosil dalam jumlah massa yang sama. Salah
satu kelebihan teknologi ini adalah volume bahan bakar yang dibutuhkan sangat
kecil dibandingkan dengan bahan bakar fosil untuk menghasilkan energi yang
sama.
Salah satu isu utama yang membuat energi nuklir tidak popular adalah limbah
yang dihasilkan. Seluruh limbah yang dihasilkan reactor nuklir bersifat radioaktif.
1
Limbah yang dihasilkan dapat digolongkan menjadi tiga tingkatan berdasarkan
tingkat radioaktivitasnya, yaitu Low Level Waste (LWL), Medium Level Waste
(MLW), dan High Level Waste (HLW). Unsur transuranium dan produk fisi
merupakan kategori HLW. Penanganan HLW tergantung kepada siklus bahan
bakar nuklirnya, siklus terbuka dan siklus tertutup. Pada siklus terbuka, HLW
disimpan sampai kadar radioaktivasnya berkurang untuk kemudian dimasukkan
ke dalam reactor lagi untuk ditransmutasi, atau dibuang. Permasalahan pada siklus
ini adalah keterjaminan bahwa limbah yang dibuang tidak akan mencemari
lingkungan dan membahayakan manusia. Siklus tertutup menawarkan alternatif
yang lebih baik karena pemrosesan ulang (reprocessing) dan daur ulang
(recycling) memberikan nilai tambah pada bahan bakar bekas (spent fuel)dan
mengurangi jumlah limbah yang dibuang.
Penanganan masalah limbah nuklir difokuskan pada limbah nuklir kategori HLW
karena limbah ini memiliki tingkat toksitas tinggi sehingga sangat berbahaya bagi
makhluk hidup dan berusia paruh sangat lama. Produksi limbah nuklir tingkat
tinggi hampir seluruhnya berupa bahan bakar bekas dan terdapat kandungan
plutonium yang bisa dimanfaatkan kembali melalui daur ulang dalam reaktor yang
sudah lazim dipakai seperti Pressurized Water Reactor (PWR). Namun pada
penelitian ini digunakan Boiling Water Reactor (BWR). Pada BWR, air ringan
(H2O) memainkan peranan yang penting baik sebagai moderator maupun sebagai
pendingin. Sebagian dari air ringan tersebut mendidih di dalam bejana tekan,
menghasilkan campuran air dan uap yang keluar dari teras reaktor. Uap yang
2
dihasilkan langsung masuk ke dalam turbin, oleh karena itulah air di dalam uap
harus dipisahkan (air di dalam uap dapat merusak sudu-sudu turbin). Uap yang
keluar dari turbin dikondensasikan di dalam kondenser dan diumpankan kembali
ke dalam reaktor setelah dipanaskan. Air yang tidak diuapkan di dalam bejana
reaktor terakumulasi di bagian bawah bejana dan bercampur dengan air umpan
yang dipompa balik. Analisis dilakukan berdasarkan simulasi burnup yang telah
ada dalam kode komputer SRAC.
1.2. Tujuan Penelitian
Penelitian ini merupakan studi awal untuk mempelajari karakteristik daur ulang
plutonium dan aktinida minor berbahan bakar thorium dalam Reaktor Air
Mendidih (BWR) dan mencari komposisi optimal untuk daur ulang tersebut.
1.3. Batasan Masalah
Dalam studi ini penulis membatasi penelitian pada perhitungan reaktor dengan
input bahan bakar campuran thorium, uranium, plutonium dan aktinida minor.
Reaktor yang digunakan adalah jenis Reaktor Air Didih, atau Boiling Water
Reactor (BWR), dengan burnup standar 27,5 GWD/Ton.
1.4. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I
Pendahuluan
3
Membahas tentang latar belakang, tujuan penelitian,
batasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II
Membahas dasar teori meliputi reaktor secara umum, faktor
multiplikasi dan analisis neutronik reaktor.
BAB III
Membahas daur ulang plutonium dan aktinida minor pada
BWR berbahan bakar thorium.
BAB IV
Membahas hasil dan analisis yang meliputi komposisi
masukan,
hasil
perhitungan
input
daur
ulang
dan
sebelumnya
dan
perbandingan dengan reaktor standar.
BAB V
Penutup
Menyimpulkan
semua
penjelasan
memberikan saran yang memungkinkan dapat menjadi
alternatif pemecahan masalah.
4