Indonesia merupakan negara berkembang yang sedang mengupayakan terwujudnya industrialisasi untuk meningkatkan perekonomian masyarakat. Untuk menunjang industri saat ini, sumber energi bersih maupun energi terbarukan adalah faktor utama untuk menarik investasi. Sayangnya, saat ini bauran energi terbarukan serta energi bersih belum dapat menghasilkan capaian yang optimal, masih banyak yang mengandalkan bahan bakar fosil seperti batubara, bahan bakar minyak, gas alam untuk membangkitkan daya. Selain karena kemudahan mengaksesnya, ketersediaan bahan bakar fosil seperti batubara memiliki potensi yang melimpah terutama di wilayah Kalimantan. Hanya saja, terdapat sisa hasil pembakaran berupa karbon yang mencemari udara. Alternatif bahan bakar yang lebih ramah lingkungan atau low carbon emission untuk pembangkit listrik sudah banyak diterapkan, diantaranya pembangkit listrik bertenaga air dan angin. Namun, pembangkit listrik alternatif tersebut sangat berpengaruh pada kondisi alam dan cuaca wilayah tempat pembangkit listrik. Ditambah dengan Indonesia yang mempunyai potensi kekeringan yang tinggi14, sehingga pembangkit listrik bertenaga nuklir (PLTN) merupakan salah satu opsi terbaik untuk menggantikan penggunaan energi fosil, karena merupakan pembangkitan energi yang tidak terpengaruh dengan kondisi alam maupun cuaca wilayah pembangunan.
PTLN merupakan sumber energi bersih dari hasil proses fisi (pembelahan) inti atom yang dapat menghasilkan energi hingga 200 MeV pada setiap reaksinya Pembuangan yang dihasilkan dari PLTN juga berupa uap air, bukan karbon seperti pembangkit listrik berbahan bakar batubara. Tantangan untuk pembangunan large reactor diantaranya adalah memerlukan biaya investasi yang besar dan berjangka panjang. Dalam kurun waktu pembangunan, tidak menutup kemungkinan untuk tidak terjadinya perubahan kondisi ekonomi seperti inflasi, maupun perubahan kebijakan pemerintah mengenai pembangunan reaktor nuklir. Saat ini, Indonesia belum dapat membangun reaktor nuklir berskala besar tanpa bantuan dari negara lain. Hal ini dapat menambah durasi pembangunan reaktor berskala besar, karena Indonesia belum mempunyai teknologi untuk membangun reaktor nuklir secara mandiri dan masih bergantung dengan investor maupun kontraktor asing10. Saat ini, tren reaktor nuklir mulai berpindah dari reaktor konvensional berskala besar menjadi reaktor kecil berbentuk modular. Tipe reaktor ini sangat cocok untuk diterapkan di Indonesia, bahkan dapat menggantikan pembangkit listrik yang sudah ada menjadi bertenaga nuklir seperti di China.
Small modular reactor (SMR) merupakan PLTN berskala kecil yang memiliki kapasitas produksi daya listrik kurang dari 300 MWe. Keuntungan dari SMR dibandingkan dengan large reactor ialah bentuk modular SMR sendiri yang mudah dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan listrik suatu wilayah, biaya konstruksi reaktor yang lebih rendah, serta memiliki tingkat keamanan reaktor relatif tinggi13, sehingga tren dunia saat ini yaitu memodifikasi large reactor menjadi ukuran SMR. Saat ini di dunia, reaktor tipe air bertekanan atau Pressurized Water Reactor (PWR) yang paling banyak digunakan. Oleh karena itu, SMR menjadi opsi yang sangat cocok untuk dibangun di wilayah kepulauan seperti Indonesia yang memiliki kendala dalam hal konektivitas antar daerah.
Pada awal operasi, reaktor nuklir banyak menghasilkan neutron atau dapat disebut mengalami reaktivitas berlebih. Produksi neutron berlebih dapat diminimalisir dengan menggunakan material penyerap neutron dan penggunaan bahan bakar dengan presentase yang optimal. Dalam hal ini, penyerap neutron dapat berupa bahan penyerap seperti Gadolinia (Gd2O3) yang dicampur pada bahan bakar, disebut sebagai burnable poison rod. Oleh karena itu, perlu adanya penelitian untuk mempelajari bagaimana performa gadolinia untuk menjaga kestabilan reaktor, dalam skala asembli hingga teras reaktor. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui nilai faktor multiplikasi dengan melakukan variasi presentase bahan bakar (Th,U-235)O2 dan penambahan burnable poisons Gd2O3 serta kondisi burnup selama masa operasi reaktor NuScale (48 bulan) melalui simulasi Monte Carlo N-Particle (MCNP).
Tim Peneliti:
1. Dr. Swastya Rahastama, M.Si.,
2. Dr. Cici Wulandari, S.Si., M.Si.,
3. Syifa Salsabila, S.Si.
1. Small Modular Reactor tipe PWR dapat menghasilkan daya reaktor berlebih pada waktu awal operasi disebabkan oleh jumlah populasi netron yang tinggi. Penggunaan Gadolinia dapat mengurangi reaktivitas berlebih sehingga daya reaktor tidak melonjak tinggi saat awal operasi.
2. Berdasarkan analisis pada level asembli, Gadolinia dapat dibakar secara efektif dalam waktu operasi sekitar satu tahun, bergantung pada jumlah pengayaan bahan bakar.
3. Peningkatan jumlah Gadolinia memberikan penurunan faktor multiplikasi yang signifikan pada awal waktu operasi, namun pada akhir waktu nilai faktor multiplikasi tetap dapat dijaga.