Oleh: R. Andika Putra Dwijayanto, M.Eng.
Selama ini, kita sudah memahami bahwa reaktor nuklir banyak digunakan sebagai
kompor bagi PLTN. Panas yang dihasilkan oleh reaktor nuklir kemudian diambil
oleh medium pendingin untuk kemudian digunakan menggerakkan turbin, yang
kemudian menghasilkan listrik. Hal ini tidak terlepas dari potensi energi
nuklir yang mahadahsyat, mampu menghasilkan energi 8 juta kali lebih besar
daripada batubara. Selain untuk menghasilkan listrik, PLTN juga berguna untuk
berbagai proses termal industri temperatur rendah dan tinggi, walau proses termal
temperatur tinggi masih harus menunggu PLTN Generasi IV untuk komersial.
Namun, reaktor nuklir pertama dibangun bukan untuk membangkitkan listrik,
melainkan untuk program senjata nuklir. Tidak ada sistem konversi energi untuk
mengubah energi nuklir menjadi energi panas lalu menjadi energi nuklir. Apa ini
mengindikasikan bahwa selain untuk produksi energi dan keperluan militer, energi nuklir memiliki kegunaan lain?
Jawabannya, ya, tentu saja.
Berdasarkan kegunaannya, reaktor nuklir dapat dibagi menjadi reaktor
daya dan reaktor non-daya. Reaktor daya sudah banyak sekali dibahas sebelumnya,
yakni untuk diekstrak panasnya sebagai bahan baku untuk menghasilkan listrik. Reaktor
non-daya, di sisi lain, digunakan bukan untuk diekstrak panasnya, melainkan untuk
diambil netronnya. Reaktor non-daya ini seringkali disebut juga sebagai reaktor
riset.
Sebagaimana namanya, reaktor riset digunakan utamanya untuk… riset.
Penelitian, pengembangan, pengujian, dan sebagainya. Sebagai side quest
(dan kadang lebih profitable) juga digunakan untuk produksi radioisotop
serta radiofarmaka. Hal ini dicapai dengan memanfaatkan, seperti disebut
sebelumnya, netron. Bukan panas.
Reaktor riset umumnya berbentuk kolam. Teras reaktor, yang terdiri dari perangkat
bakar dan susunan batang kendali (sebagai sistem kendali reaktivitas), direndam
dalam kolam air demineral dengan kedalaman belasan meter. Air ini berfungsi
sebagai pendingin, dan panasnya dijaga agar tidak lebih dari 50 °C. Panas yang dihasilkan
dari reaksi fisi nuklir diambil oleh air untuk kemudian dibuang melalui menara pendingin.
Karena yang diambil bukan panasnya, reaktor riset memiliki daya rendah, antara
10 kW sampai 50 MW saja.
Tiap reaksi fisi nuklir menghasilkan 2-3 netron hasil fisi baru. Sebagian
netron ini kemudian diserap oleh struktur reaktor dan hilang tanpa guna,
sebagian digunakan untuk memantik reaksi fisi baru, dan sebagian lagi digunakan
untuk melaksanakan fungsi iradiasi. Dari fungsi iradiasi menggunakan netron
inilah, produk-produk reaktor riset bisa dihasilkan.
Caranya bagaimana?
Ada dua metode iradiasi, yakni iradiasi dalam teras dan iradiasi luar
teras. Iradiasi dalam teras biasanya dilakukan untuk produksi radioisotop. Misalnya
molybdenum-99, yang merupakan produk fisi dari uranium-235. Jadi, ada perangkat
bakar berisi uranium-235 dimasukkan ke dalam slot kosong di dalam teras reaktor.
Di dalam reaktor riset, uranium-235 itu mengalami reaksi fisi, dan menghasilkan
produk bernama molybdenum-99. Setelah 5-6 hari iradiasi, perangkat bakar itu
diambil dari dalam teras reaktor untuk diproses di fasilitas pengolahan bahan
bakar dan diambil molybdenum-99 yang terkandung di dalamnya.
Molybdenum-99 banyak digunakan di dunia kedokteran sebagai perunut
kanker. Lebih dari 85 juta tes kanker di seluruh dunia menggunakan radioisotop
ini.
Kobalt-60 diproduksi dengan cara memasukkan kobalt alam ke dalam slot
kosong di teras reaktor riset, lalu membiarkannya dibombardir netron selama
beberapa waktu. Kobalt alam dengan nomor massa 59 akan menerima tambahan satu populasi
netron dan bertransmutasi menjadi kobalt-60. Isotop ini banyak digunakan di
industri untuk keperluan uji tak merusak (non-destructive test), untuk
iradiasi pangan, dan di dunia medis untuk keperluan radioterapi.
Selain produksi radioisotop, radiasi netron di dalam teras reaktor juga
bisa digunakan untuk uji material struktur reaktor nuklir. Misalkan mau buat
kelongsong bahan bakar dengan bahan baru dan mau dites seberapa kuat terhadap
radiasi, ya dimasukkan lah ke dalam slot kosong di dalam teras reaktor riset. Setelah
dipapari radiasi sekian lama, nanti bisa dicek dampak kerusakan ke kelongsong
dan sebagainya.
Selain di dalam teras reaktor, netron juga bisa dikonsentrasikan menggunakan
perangkat Bernama beam tube, supaya netronnya bisa diarahkan menuju
titik tertentu dan digunakan di luar reaktor nuklirnya. Istilahnya iradiasi
luar teras. Kegunaan netron yang dikonsentrasikan lewat beam tube ini
apa? Banyak. Contohnya untuk analisis aktivasi netron. Biasanya untuk uji kandungan
material, alloy baja ini berapa persen kandungan karbon dan nikelnya, dan
sebagainya.
Bisa juga untuk radiografi netron. Kalau biasanya radiografi pakai radiasi
gamma untuk material berat, maka radiografi netron bisa digunakan untuk jenis material
yang lebih luas. Selain itu, netron dari beam tube berguna untuk
iradiasi polimer. Bahan polimer yang dipapari netron akan mengalami perubahan sifat,
jadi lebih tahan panas atau strukturnya jadi lebih kuat.
Saat ini, sedang dikembangkan metode terapi kanker yang relatif baru Bernama
boron neutron capture therapy (BNCT). Mekanismenya adalah pasien
disuntik dengan unsur boron di dekat atau di sel kankernya, lalu bagian
kankernya itu diiradiasi dengan netron yang dikonsentrasikan melalui beam
tube. Boron yang menangkap netron akan meluruh berdasarkan reaksi berikut.
B-10 + n -> B-11 -> Li-7 + α
Peluruhan boron-11 pasca menangkap netron akan melepaskan radiasi alfa,
yang sangat mematikan untuk sel. Nah, radiasi alfa ini yang kemudian membunuh
sel-sel kanker di tubuh pasien. Keuntungannya adalah dosis radiasinya sangat
terlokalisir, jadi tidak membunuh sel-sel sehat.
Dan masih banyak lagi.
Reaktor riset pun berguna sekali untuk pendidikan. Mahasiswa Teknik
Nuklir biasanya harus menempuh praktikum fisika reaktor nuklir. Dalam praktikum
ini, para mahasiswa akan mempelajari karakteristik fisika reaktor secara
langsung. Misalkan menghitung periode reaktor, control rod worth,
kondisi SCRAM, dan lainnya. Dengan begini, mahasiswa Teknik Nuklir akan
mendapatkan pendekatan langsung tentang bagaimana menganalisis aspek-aspek
fisika reaktor nuklir, dinamika reaktor nuklir, keselamatan reaktor nuklir,
instrumentasi, dan lain sebagainya.
Secara tipe, setidaknya ada reaktor riset tipe Training, Research,
Isotope production General Atomic (TRIGA) dan material testing reactor (MTR).
TRIGA adalah tipe reaktor riset yang sudah cukup usang dan tidak diproduksi
lagi (bahan bakarnya sekalipun) oleh General Atomic. Mayoritas reaktor riset
sekarang bertipe MTR, yang bisa digunakan untuk uji material nuklir, selain
untuk keperluan iradiasi dan praktikum.
Selain TRIGA dan MTR, sebenarnya ada juga reaktor non-daya lain yang bernama
aqueous homogeneous reactor (AHR). Reaktor ini berbahan bakar uranium nitrat
atau sulfat yang dilarutkan dalam air. AHR biasanya ditujukan untuk keperluan
produksi radioisotop. Namun, saat ini AHR masih belum digunakan secara luas.
Kurchatov Institute di Rusia pernah membangun AHR, tapi tidak jelas nasibnya sekarang.
Sangat tertutup informasinya.
Jadi, tidak hanya bisa diekstrak panasnya, energi nuklir juga bisa
diekstrak netronnya untuk keperluan yang tidak memerlukan energi mahadahsyat. Partikel
netron yang saking kecilnya tidak bisa dilihat instrumen pembesar apapun (meski
lebih besar daripada shiratal mustaqim) bisa digunakan untuk
menghasilkan produk-produk yang berguna dalam berbagai aspek dan membantu
memperbaiki kehidupan manusia.
0 komentar:
Posting Komentar