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 CO 2, karena jumlah gas emisi CO 2 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 CO 2 yang dikeluarkan karena penggunaan batubara, gas alam dan minyak bumi sebagai sumber energi, merupakan penyebab pemanasan global, karena itu diperlukan pengendalian jumlah buangan gas CO 2. PLTN mengeluarkan gas CO 2 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 CO 2 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. CO 2 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