STRATEGI PENGEMBANGAN RISET DALAM BIDANG IPTEK NUKLIR DALAM RANGKA PENYIAPAN SDM YANG BERKUALIFIKASI TIN

 

STRATEGI PENGEMBANGAN RISET DALAM BIDANG IPTEK NUKLIR

DALAM RANGKA PENYIAPAN SDM YANG

BERKUALIFIKASI TINGGI

 

Oleh

Nazwa Rahma Vasa

 

 

          PENDAHULUAN

TINJAUAN UMUM PENGEMBANGAN SDM DENGAN KEGIATAN RISET

PLTN dan bidang-bidang aplikasi Iptek Nuklir lainnya memerlukan SDM yang handal dan berkualitas tinggi agar dapat menjamin keunggulan aplikasi Iptek Nuklir tersebut serta meminimalisir kemungkinan dampak-dampak negatif yang timbul. Tingkat kualifikasi SDM yang diperlukan memiliki spektrum yang lebar sehingga untuk memenuhi kebutuhan SDM yang ada dapat menggunakan berbagai metode seperti pelatihan (khususnya untuk operator, teknisi umum, dan lain-lain), magang (untuk SDM yang berkualifikasi umum baik namun perlu lebih mendalami masalah lain secara lebih spesifik), serta pelibatan dalam riset (untuk SDM yang dituntut memiliki kualifikasi perancangan, modifikasi, menguji disain dan keselamatan suatu PLTN tertentu, irradiator gamma, akselerator,dsb).

Perguruan tinggi memiliki potensi yang besar untuk berperan dalam pengembangan SDM ini.Pada dasarnya mahasiswa terlebih dahulu diberikan bekal pengetahuan yang diperlukan sebelum melakukan riset melalui perkuliahan, praktikum, serta studi indipenden. Kegiatan riset ini memiliki tujuan umum seperti pembiasaan metodologi-metodologi standar yang lazim digunakan para ilmuwan dalam bidang reaktor Nuklir ataupun aplikasi Iptek Nuklir terkait, menemukan hal baru yang merupakan kontribusi bernilai bagi Iptek Nuklir terkait, serta memenuhi standar minimal kualifikasi SDM dalam bidang Iptek Nuklir tertentu.

METODE

STUDI KASUS SECARA LEBIH SPESIFIK

Perancangan Reaktor Nuklir Moduler Berumur Panjang Tanpa Pengisian Ulang Bahan Bakar

Perancangan ini sebagai penelitian yang bertujuan untuk mendesain berbagai reaktor nuklir masa depan yang sesuai dengan lingkungan alam dan kebutuhan masyarakat Indonesia, dengan fokus utama reaktor moduler. Penelitian tentang ini didukung dengan penelitian-penelitian yang telah kami lakukan sebelumnya.

Tentang reaktor moduler ini ada beberapa aspek penting yang diharapkan dapat ditunjukkan sebagai hasil penelitian ini:

1.     Reaktor moduler akan menghasilkan performansi keamanan yang lebih baik

dengan safety margin terhadap kecelakaan yang lebih besar

2.     Reaktor moduler yang optimal akan ekonomis dan dapat bersaing dengan

reaktor besar

3.     Sejumlah reaktor moduler dapat memenuhi keseluruhan kriteria reactor

generasi IV : inherent safety, memanfaatkan cadangan U-238, dapat membakar limbah, dan tak mudah disalahgunakan untuk kepentingan lain.

4.     Reaktor moduler akan membantu mengatasi krisis energi listrik di Indonesia khususnya di luar Jawa

Hasil riset ini menghasilkan disain-disain optimal reaktor moduler dari beberapa tipe LMFBR, LWR, HTGR, dan ADS. Selain itu juga akan dihasilkan disain rujukan untuk pemilihan dan pengembangan reaktor nuklir kecil yang dapat diterapkan di luar Jawa atau dalam konteks moduler menghasilkan daya besar untuk daerah pulau Jawa. Data-data ini meliputi data disain dan performansi keselamatannya. Juga akan dihasilkan rekomendasi tentang skenario penerapan energi nuklir berdasarkan optimasi di atas.

Dalam optimasi disain reaktor berpendingin Pb-Bi berukuran kecil yang dapat dioperasikan dalam waktu lama tanpa pengisian ulang bahan bakar, telah ditempuh optimasi core yang berumur lama dengan mengadopsi konsep penempatan bahan fertil U-238 di tengah teras untuk menjaga agar rasio konversi internal teras relatif konstan. Dengan demikian dapat diperoleh ekses reaktivitas yang kecil selama operasi reaktor. Selanjutnya reflektor dibuat tak terlalu tebal; dan bila perlu diberi bahan absorber untuk memaksimalkan koefisien densitas pendingin. Dengan kombinasi ini dan penggunaan bahan bakar jenis nitrida maka dapat diharapkan sistem dengan internal feedback yang memungkinkan kemampuan inherent safety.

Tabel 2 menunjukkan parameter utama dari SPINNOR dan VSPINNOR. Tampak bahwa untuk SPINNOR A umur operasinya adalah 15 tahun tanpa pengisian ulang bahan bakar untuk daya 55 MWth atau 20 MWe. SPINNOR B dapat dioperasikan dalam 25 tahun dengan daya 27.5 MWth atau 10 MWe. VSPINNOR dapat dioperasikan dalam 35 tahun tanpa pengisian ulang bahan bakar untuk daya 17.5 MWth atau 6.25 MWe. Perlu ditambahkan di sini bahwa plutonium yang digunakan di sini berasal dari hasil produksi di PWR setelah dibiarkan meluruh selama 25 tahun. Ini dilakukan untuk mengurangi jumlah kandungan Pu-241 yang akan meluruh menjadi Am-241. Pada fluks netron agak rendah seperti pada disain reaktor kecil maka kandungan yang tinggi dari Pu-241 dapat menjadi masalah karena proses meluruhnya ke Am-241 dapat menyebabkan hilangnya reaktivitas secara signifikan.

Tabel 2. Spesifikasi dari Disain SPINNOR dan VSPINNOR

Tabel 2 berisi sejumlah parameter netronik penting untuk SPINNOR dan VSPINNOR yang meliputi fraksi netron tunda, konstanta balikan reaktivitas, reaktivitas void, dan ekses reaktivitas sepanjang proses burn up.

Deskripsi Umum Disain SPINNOR and VSPINNOR

Tampak bahwa tanpa proteksi pematian reaktor maka reaktor ini dapat bertahan terhadap kecelakaan hilangnya daya pompa secara total dengan mengalami kenaikan temperatur di pendingin, kelongsong (cladding) dan bahan bakar yang selanjutnya menyebabkan balikan reaktivitas negatif yang akan menekan daya untuk turun ke level yang dapat ditangani dengan sirkulasi alamiah.

Untuk meningkatkan kemampuan inherent safety terhadap kecelakaan yang diinisiasikan oleh hilangnya daya pompa maka daya sirkulasi alamiah ditingkatkan dengan memperbesar pitch dan diameter bahan bakar dan dengan menambahkan chimney. Dengan demikian sirkulasi diperoleh minimal 30 % dari daya penuh dan jauh lebih besar untuk ukuran daya yang kecil (SPINNOR B dan VSPINNOR) dan ini sangat berguna agar sistem dapat bertahan secara internal terhadap kecelakaan hipotetis. Selain itu juga tengah dilakukan optimasi untuk reaktor berbahan bakar jenis oksida uranium dan oksida plutonium.

Selain reaktor berpendingin Pb-Bi, juga dilakukan studi disain dan optimasi reaktor daya kecil moduler berpendingin air yang dapat dioperasikan untuk waktu 10-15 tahun tanpa pengisian ulang bahan bakar. Di sini digunakan siklus bahan bakar Thorium dengan pertimbangan bahwa untuk spektrum termal convertion ratio dari siklus bahan bakar Thorium jauh lebih baik dari pada siklus bahan bakar uranium-plutonium. Dengan demikian penggunaan siklus bahan 7 JFN, Vol.1 No.1, Mei 2007 ISSN 1978-8738 bakar thorium diharapkan memungkinkan dirancangnya reaktor daya moduler berpendingin air yang dapat dioperasikan dalam waktu lama tanpa perlu adanya ekses reaktivitas yang sangat besar di awal siklus seperti yang lazim terjadi pada reaktor daya berpendingin air konvensional (PWR, BWR).

Penelitian dalam Bidang Data Nuklir, Siklus Bahan Bakar, dan Spektroskopi

Di bidang–bidang ini cukup banyak mahasiswa yang dilibatkan dalam pengembangan kemampuan dalam menguasai Iptek terkait dengan data Nuklir baik menyangkut modifikasi pustaka data Nuklir untuk perhitungan homogenisasi sel bahan bakar, maupun perhitungan-perhitungan yang lebih mendasar termasuk aspek komputasinya. Menyangkut siklus bahan bakar dikembangkan analisis siklus bahan bakar dan optimasi penanganan limbah Nuklir baik menyangkut reaktor PWR dan BWR yang saat ini banyak digunakan, maupun untuk reaktor-reaktor lanjut generasi IV. Hasil-hasil penelitian mahasiswa sangat baik dan banyak dipublikasikan dalam seminar dan jurnal ilmiah. Menyangkut aspek instrumentasi dalam bidang Nuklir cukup banyak mahasiswa yang berminat dan dilibatkan dalam pengembangan sistem spektroskopi dengan berbagai bentuk aplikasinya.

 

KESIMPULAN

Pelibatan mahasiswa dalam kegiatan riset merupakan salah satu strategi yang dapat ditempuh untuk menciptakan SDM handal dan berkualitas dalam bidang Nuklir khususnya yang menuntut kemampuan analisis yang cukup tinggi, baik dalam bidang perancangan netronik, perancangan termal hidrolik dan analisis keselamatan reaktor. Berdasarkan pengalaman yang telah cukup lama (10 tahun lebih) mahasiswa S1–S2 maupun S3 dapat mengikuti kegiatan riset dalam bidang 9 JFN, Vol.1 No.1, Mei 2007 ISSN 1978-8738 reaktor Nuklir asalkan sebelumnya ditunjang dengan perkuliahan dan praktikum yang memadai sehingga mereka memiliki kesiapan yang baik. Riset dalam disain-disain reaktor Nuklir mutakhir tak berarti bahwa mahasiswa tak mampu menangani reaktor konvensional. Mereka yang menangani reaktor termal berbasis LWR inovatif dengan cukup mudah mampu melakukan perhitungan dengan disain LWR konvensional.

 

 

DAFTAR PUSTAKA

ZAKI SU’UD et al., 2005, ”Development of WEB based Reactor Analysis

System”, Asian Physics December  7-8-2005, Grand Aquila Hotel, Bandung, Indonesia.

MUH. NURUL SUBKHI and ZAKI SU’UD, 2005, ”Preliminary Study of Small Long–

Life PWR Core with Thorium Protactinium Fuelled”, Asian Physics December 7-8-2005, Grand Aquila Hotel, Bandung, Indonesia.

ZAKI S. and SEKIMOTO, H., 1995, “Design and Safety Aspect of Lead and Lead

Bismuth Cooled Long-Life Small-safe Fast Reactor for Various Core Configuration”, Journal of Nuclear Science and Technology 32/9. 3.

ZAKI S. and SEKIMOTO, H., 1996, “Accident Analysis of lead or lead-bismuth Cooled

Small Safe Long-life Fast Reactor Using Metallic or Nitride Fuel”, Nuclear Eng. And Design, 162(1996), p. 205-222.