Bahan Bakar Selain Uranium dan Plutonium

Pada bahan bakar reaktor nuklir dihasilkan energi dari proses pembelahan inti atom, biasanya bahan bakar yang digunakan adalah uranium dan plutonium, tetapi dapat juga digunakan torium. Cadangan torium di bumi lebih banyak daripada uranium. Torium alam mengandung 100% torium-233, torium ini bukan merupakan inti dapat belah. Inti torium-233 menjadi uranium-233, setelah menyerap neutron. Uranium-233 ini merupakan inti dapat belah. Pada awalnya, torium dicampur pada bahan bakar uranium dan plutonium, kemudian diperoleh uranium-233 setelah pembakaran di dalam reaktor nuklir. Bahan bakar bekas diolah ulang untuk diambil uranium-233, setelah itu uranium-233 dicampur dengan torium alam untuk dijadikan bahan bakar reaktor. Selain itu sedang dikembangkan penelitian penggunaan unsur aktinida hasil olah ulang seperti amerisium, neptunium dan lain-lain, sebagai bahan bakar reaktor pembiak cepat (FBR).

darkofjoker.blogspot.com

Torium (Th) merupakan sumber bahan bakar nuklir yang terkandung di alam bersama dengan uranium, dan cadangannya di bumi lebih banyak dari uranium. Menurut laporan NEA/IAEA pada tahun 1986, selain India jumlah sumber terindikasi di dunia sebesar 657.770 ton Th, dan berharga di bawah 80US$ per kg. Jumlah sumber tambahan diperkirakan adalah 904.420 ton Th untuk jenis 1 dan 862.490 ton Th untuk jenis 2. Selain itu, pasir laut India mengandung sumber torium sebesar 400.000 ton (Januari 1985).

Torium digunakan untuk campuran logam ringan tahan panas. Torium belum digunakan sebagai bahan bakar nuklir, sehingga penelitian tentang batuan torium masih sedikit.

Torium alam mengandung 100% torium-232. Umur paro unsur radioaktif ini sekitar 14x10⁹ tahun. Torium-232 tersebut tidak dapat membelah, tetapi dapat menjadi torium-233 setelah menyerap neutron. Torium-233 menjadi protoaktinium-233 (Pa-233) setelah meluruhkan beta (b). Pa-233 mempunyai waktu paro 27 hari, menjadi U-233 setelah melepaskan beta. U-233 adalah unsur dapat belah dan dapat digunakan sebagai bahan bakar. Hal ini sama dengan pembuatan Pu-239 yang dapat belah dari U-238 di dalam reaktor nuklir. Torium-232 merupakan bahan fertil sama dengan U-238.

Untuk menggunakan torium sebagai bahan bakar reaktor nuklir, pertama-tama reaktor nuklir dioperasikan menggunakan bahan bakar plutonium dan uranium dicampur dengan torium. Dari proses olah ulang bahan bakar bekas diperoleh U-233, selanjutnya U-233 ini dicampur dengan torium alam digunakan sebagai bahan bakar dalam reaktor nuklir.

Seperti ditunjukkan pada Gambar 1, jumlah neutron (h) yang dihasilkan untuk setiap pembelahan satu inti U-233 pada kisaran neutron termal lebih besar dibandingkan U-235 dan Pu-239. Hal ini berarti tidak hanya diperoleh rasio konversi yang tinggi untuk neutron termal, tetapi juga merupakan keuntungan reaktor pembiak neutron termal yang menghasilkan U-233 melebihi jumlah bahan bakar (U-233 awal) yang dikonsumsi.

U-233 melepaskan sinar alpha (a) dan gamma (g), dan juga merupakan inti dapat belah. U-233 yang dihasilkan di reaktor nuklir mengandung U-232 radioaktif dalam jumlah kecil dan melepaskan sinar gamma energi tinggi pada saat peluruhan. Oleh karena itu dibutuhkan peralatan seperti tembok perisai sinar gamma dan sinar alpha. Tetapi, di balik kesulitan penggunaan bahan bakar ini, terdapat juga manfaatnya.

Berikut ini keunggulan penggunaan bahan bakar torium.

1.  Sumber torium sangat banyak, dan sebagai sumber energi akan meningkat melebihi penggunaan uranium. Gambar 1 dan Gambar 2 masing-masing menunjukkan sumber torium dunia dan Amerika.

2.  Nilai h pada kisaran energi neutron termal untuk U-233 lebih besar daripada U-235 dan Pu-239, sehingga memungkinkan sebagai reaktor pembiak neutron termal selain sebagai reaktor konversi tinggi.

3.  Bahan bakar torium dapat digunakan dengan tidak merubah dimensi reaktor saat ini.

4.  Meskipun harga uranium meningkat, pengaruhnya pada daur bahan bakar nuklir kecil.

5.  U-232 yang terkandung dalam jumlah kecil dalam U-233 melepaskan sinar gamma energi tinggi, sehingga meskipun penanganannya sulit, tetapi efektif mencegah penyebaran persenjataan nuklir.

Sampai saat ini, sudah ada pengalaman penggunaan bahan bakar torium di dalam reaktor neutron termal, yaitu reaktor gas suhu tinggi dan reaktor natrium cair. Keunggulan ini telah terbukti setelah dilakukan pengujian di reaktor Shipping Port (tipe air bertekanan), Amerika dari tahun 1977 sampai tahun 1982.

Selanjutnya, unsur aktinida seperti amerisium (Am), neptunium (Np) juga diproses olah ulang sebagai bahan bakar selain plutonium dan uranium. Penelitian dan pengembangan penggunaan unsur tersebut sebagai bahan bakar FBR makin maju.
artikel ini disalin lengkap dari: https://www.batan.go.id/ensiklopedi/15/04/01/02/15-04-01-02.html
halaman utama website: https://www.batan.go.id/
Jika ada waktu, Dimohon untuk Membuka Halaman Utama website yang telah saya salin artikelnya ya!