BEIJING – Tiongkok telah membangun pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) skala besar pertama yang tampaknya kebal terhadap kehancuran atau kebocoran. Meskipun desain ini tidak dapat dipasang pada reaktor nuklir yang sudah ada, namun desain ini memberikan model yang dapat digunakan untuk konstruksi di masa depan.
Keruntuhan reaktor terjadi ketika bahan bakar dalam reaktor nuklir tidak cukup didinginkan, sehingga jika kehancurannya cukup parah, uranium radioaktif cair dapat membakar semua lapisan penahan di sekitar reaktor dan terlepas ke lingkungan.
Reaktor nuklir saat ini memerlukan sistem pendingin yang kuat agar dapat beroperasi. Fitur sistem ini dapat bervariasi tergantung pada desain reaktor—sebagian besar menggunakan air, namun ada juga yang menggunakan cairan pendingin seperti CO2, helium, logam cair, atau garam cair—tetapi semuanya melakukan hal yang sama: membuang panas berlebih dari inti reaktor. .
Sistem pendingin air diketahui memberikan kepadatan daya yang tinggi, sehingga menghasilkan efisiensi termal yang lebih tinggi (terutama rasio keluaran kerja terhadap total masukan energi panas dalam sistem), namun sistem ini memiliki kelemahan.
Misalnya, selalu ada kemungkinan terjadinya ledakan jika terjadi kebocoran reaktor. Sebab jika pompa air mati, panas dari batang bahan bakar reaktor dapat memecah air menjadi gas hidrogen dan oksigen yang dapat meledak.
Masalah seperti inilah yang menyebabkan bencana nuklir Fukushima pada tahun 2011, ketika pemadaman listrik menyebabkan batang bahan bakar – yang terendam banjir – menjadi terlalu panas dan menyebabkan ledakan.
Reaktor berpendingin gas lebih mungkin meledak dibandingkan reaktor berpendingin air, namun reaktor ini juga memiliki efisiensi termal yang lebih rendah.
Terlepas dari jenis sistem pendingin yang digunakan, bagaimanapun, dalam keadaan darurat, intervensi manusia diperlukan untuk mematikan reaktor untuk menghindari bencana. Hal ini terutama karena sistem pendingin bergantung pada sumber daya eksternal.
Salah satu jenis reaktor desain baru, yang dikenal sebagai Reaktor Lapisan Pebble (PBR), mungkin memiliki solusi terhadap permasalahan yang melekat pada desain lama. Reaktor ini bersifat “pasif” aman, sehingga bisa mati sendiri jika ada masalah pada sistem pendinginnya.
Tidak seperti reaktor lain yang mengandalkan batang bahan bakar padat energi, PBR menggunakan “kerikil” yang lebih kecil dari bahan bakar berenergi rendah. Meskipun kandungan uraniumnya lebih rendah dibandingkan bahan bakar tradisional, namun lebih kaya. Bahan bakar ini juga dikelilingi oleh grafit, yang digunakan untuk memoderasi jumlah aktivitas neutron di inti. Hal ini membantu mempercepat reaksi nuklir, sehingga menghasilkan lebih sedikit panas.
Jadi kepadatan energi yang lebih rendah berarti kelebihan panas dapat menyebar melalui kerikil dan dipindahkan dengan lebih mudah.
Kedengarannya bagus, namun sejauh ini reaktor PBR yang ada hanyalah prototipe di Jerman dan Tiongkok. Namun, Tiongkok kini telah membangun reaktor Gravel Bed Module (HTR-PM) berpendingin gas skala penuh di Shandong, yang akan mulai beroperasi secara komersial pada Desember 2023 dan dilengkapi dengan sistem ini.
Untuk mengujinya, para insinyur mematikan kedua modul HTR-PM saat keduanya beroperasi dengan daya penuh.
“Untuk memastikan keamanan keberadaan reaktor skala komersial, dua uji pendinginan alami dilakukan pada Modul Reaktor #1 pada 13 Agustus 2023 dan Modul Reaktor #2 pada 1 September 2023,” tulis para peneliti, menurut IFL Science laporan. . .
“Selama semua pengujian, modul reaktor didinginkan secara alami tanpa sistem pendingin inti darurat atau sistem pendingin yang digerakkan oleh mesin.”
Hasilnya, yang baru saja dipublikasikan, menunjukkan bahwa HTR-PM mendingin sendiri dan mencapai suhu stabil dalam waktu 35 jam setelah listrik padam.
Mampu menguji reaktor nuklir yang berfungsi dengan daya pendingin dihilangkan adalah hal yang tidak biasa. Hal ini dimungkinkan berkat sistem HTR-PM yang unik, dan meskipun pengujian lebih lanjut diperlukan untuk memastikan sistem bekerja dengan benar, kami berharap sistem ini dapat menjadi model untuk reaktor lain di masa depan.
“Tes kehilangan pendinginan yang dilakukan mengkonfirmasi fitur keselamatan yang ada di pabrik demonstrasi HTR-PM pertama di dunia,” tulis tim tersebut. “Untuk mencapai tujuan mitigasi perubahan iklim, kami telah meluncurkan proyek baru untuk menyediakan uap bersuhu tinggi hingga 500°C dan listrik untuk industri petrokimia di Tiongkok.”
“Modul reaktor untuk pembangkit listrik komersial dirancang dengan desain standar yang sama.”
Studi ini dipublikasikan di Joule.
(dk)