Sidik Permana
Manajemen bahan bakar nuklir termasuk didalamnya adalah proses daur ulang bahan bakar nuklir telah dilakukan dalam rangka optimalisasi pemanfaatan bahan bakar nuklir dan dapat juga digunakan untuk mengurangi volume bahan bakar bekas nuklir. Aktinida utama yang telah di daur ulang dan masuk ke fase komersial adalah uranium dan plutonium. Disamping itu kita juga dapat menggunakan aktinida minor atau minor actinide (MA) sebagai bahan bakar baru sebagai bahan bakar transuranium untuk meningkatkan optimalisasi bahan bakar nuklir dan mengurangi volume MA sebagai bahan bakar bekas, serta saat yang sama pemanfaatan MA juga dapat digunakan untuk meningkatkan level non-proliferasi nuklir seperti proliferasi nuklir (Saito M., 2002). Apabila optimalisasi bahan bakar nuklir dilakukan, berdasarkan prerdiksi IAEA energi nuklir dari cadangan yang ada dapat beroperasi sekitar 300 tahun dan apabila proses daur ulang dan penggunaan reaktor dengan faktor fuel breeding yang tinggi diadopsi, maka pemanfaatan bahan bakar nuklir dapat menjadi 8000 tahun (IAEA, 2005). Kemudian apabila pemanfaatan bahan bakar uranium dari air laut dengan konsentrasi rendah dan bahan bakar thorium serta pemanfaatan teknologi nuklir fusi, diprediksi bahwa trend pemanfaatan bahan bakar nuklir akan serupa dengan trend bahan bakar terbarukan sebagai bagian dari energi alternatif khususnya untuk memenuhi kebutuhan energi dasar terhadap bahan bakar fosil (President’s meeting of G8 countries, 2006). Bahan bakar fisi dalam reaksi fisi atau reaksi pembelahan inti terdiri dari isotop Uranium 235 (U-235) yang didapat dari bahan bakar uranium alam yang secara alami bercampur dengan isotop U-238 dengan konsentrasi alami U-235 sekitar 0.7%. Sisanya adalah prosentase U-238 lebih dari 99.3 % di alam. Isotop uranium U-235 ini merupakan satu-satunya bahan bakar fisi yang sudah ada di alam. Sehingga proses pemanfaatannya bisa langsung dipakai dengan prosentase alaminya atau dengan proses pengayaan dari prosentase alaminya 0.7% menjadi 3% -5% U-235 untuk reaktor komersial saat ini. Lebih dari 95% U-238 dapat menghasilkan bahan bakar baru setelah berubah melalui penangkapan netron menjadi Pu-239. Bahan bakar nuklir fisi baik elemen uranium seperti U-233 dan U-235 serta elemen plutonium seperti Pu-239 dan Pu-241 mempunyai potensi melakukan fisi dan juga proses fuel breeding dari rentang energi yang berbeda-beda seperti tampat pada yang tinggi pada rentang energy netron tinggi (L. Michael., G. Otto., 1998). Selain bahan bakar nuklir yang tersisa dari sebuah reaksi fisi yaitu uranium, aktinida lainnya juga dihasilkan diantaranya plutonium dan aktinida minor yang kita sebut sebagai transuranium. Aktinida minor atau minor actinide (MA) tersebut dihasilkan yang terdiri dari element Neptunium (Np), Americium (Am) dan Curium (Cm). Bahan bakar bekas reaksi nuklir tersebut bisa digunakan atau didaur ulang sebagai bahan bakar baru diantaranya uranium bisa kita gunakan kembali dengan cara memberikan pengayaan kembali, plutonium dapat didaur ulang dengan dipisahkan isotop plutonium dan juga di campur dengan uranium menjadi tipe bahan MOX atau mixed oxide. Stabiliats operasional reaktor nuklir dapat dilihat dari aspek kritikalitas reaktor dan berkaitan dengan reaktivitasnya atau reaktivitas berlebih dari populasi netron didalam sebuah reaktor. Semakin kecil reaktivitas berlebih akan semakin stabil reaktor beroperasi terutama saat awal reaktor beroperasi. Analisa rasio inventori bahan bakar dan juga kemampuan fuel breeding merupakan hal yang esential dalam sustainabilitas bahan bakar nuklir yang dapat diperoleh dengan menaikan kemampuan proses daur ulang bahan nuklir dari bahan bakar bekas nuklir dan berasal dari desain reaktor yang tepat dan efisien. Beberapa program telah dikembangkan dalam upayanya menaikan faktor sustainabilitas bahan bakar dan program daur ulang limbah, mengurangi volume bahan bakar bekas nuklir, sampai pada peningkatan aspek level nuklir non-proliferasi bahan nuklir (Sidik and Zaki, 2009; Sidik et al, 2009; Choi and Downar, 1999; Edward and Weston, 2003; Taiwo et al, 2006; Saito, 2002; Meiliza et al, 2008; Sidik et al, 2011a,2011b,2011b,2013). Selain aspek fuel breeding yang di kaitkan dengan produksi plutonium yang diantaranya mempunyai beberapa isotop fisil yang bagus untuk bahan bakar, tetapi karena material fisil tersebut dapat juga digunakan sebagai senjata, sehingga produksi plutonium menjadi isu yang sensitif terutama ketika proses daur ulang bahan bakar nuklir untuk plutonium tersebut, oleh karenanya penanganan managemen bahan bakar nuklir khususnya material plutonkum menjadi isu hangat terkait dengan non-proliferasi nuklir, sehingga dengan proposal Obama (Obama B., 2009) akan memberikan suatu harapan bahwa nuklir harus diyakinkan sepenuhnya digunakan untuk tujuan damai dan membatasi serta mengurangi penggunaan bahan bakar nuklir untuk tujuan militer. Produksi plutonium fisil sebenarnya dapat juga dikontrol dengan material lainnya diantaranya dengan isotop plutonium lainnya sebagai isotop plutonium bermasa genap yang dapat digunakan dalam rangka menjaga dan mengontrol pemanfaatan bahan nuklir serta mengurangi potensi resiko proliferasi nuklir terutama penggunaannya untuk senjata nuklir seperti klasifikasi isotop plutonium sebagai kontrol material atau material barrier (Saito M., 2002, IAEA, 1972, Pellaud B., 2002, Kessler G., 2007, Mark J., 2009). Didalam penelitian ini, akan dilakukan evaluasi efek dari pengaruh dari perbedaan daur ulang bahan bakar nuklir yang diguanakn terhada nuklir dan rasio produksi inventory bahan bakar nuklir selama reaktor beroperasi pada pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) berjenis reaktor pembiak cepat atau fast breeder reactor (FBR). Jenis bahan bakar yang digunakan diantaranya uranium, plutonium, campuran keduanya, serta campuran dengan transuranium. Reaktivitas reaktor dievaluasi terkait dengan faktor keselamatan operasional reaktor dan rasio inventory bahan bakar digunakan sebagai salah satu faktor sustainabilitas bahan bakar nuklir yang diproduksi selama reaktor beroperasi baik dalam bentuk komposisi elemental maupun isotopik material nuklir.