Reaktor nuklir paling canggih di India telah mencapai tahap mandiri yang menandai lompatan besar bagi program energi atom negara itu, dan terlihat lebih dekat untuk mengurangi ketergantungan pada uranium.

Prototipe reaktor pemulia cepat (PBFR) di Kalpakkam di negara bagian Tamil Nadu, India selatan, mencapai kondisi kritis – tahap di mana reaksi beratai nuklir dapat berlanjut dengan sendirinya – pada hari Senin. Setelah reaktor tersebut beroperasi penuh, India akan menjadi negara kedua setelah Rusia yang memiliki reaktor komersial cepat.

Perdana Menteri India Narendra Modi menyebutnya sebagai “momen yang berjanji bagi India” dan “langkah yang menentukan” dalam memajukan program nuklir negaranya.

“Reaktor canggih ini, yang mampu menghasilkan lebih banyak bahan bakar daripada yang dikonsumsinya, mencerminkan kedalaman kemampuan ilmiah kami dan kekuatan perusahaan teknik kami. Ini adalah langkah yang menentukan dalam memanfaatkan cadangan thorium kami yang sangat besar pada tahap ketiga program ini,” ujarnya. dikatakan dalam postingan di X pada hari Senin.

Jadi apa yang dimaksud dengan reaktor cepat, dan mengapa kemajuan terbaru ini penting – bagi India dan dunia?

Inilah yang kami ketahui:

Apa sebenarnya yang dimaksud dengan reaktor fast breeder di India?

Reaktor pemulia cepat adalah reaktor nuklir canggih yang menghasilkan lebih banyak bahan fisil – bahan bakar yang dapat digunakan untuk reaksi fisi nuklir – daripada yang dikonsumsi.

Reaktor fast breeder India telah dirancang dan dikembangkan oleh Pusat Penelitian Atom Indira Gandhi (IGCAR), sebuah lembaga penelitian dan pengembangan utama di bawah Departemen Energi Atom negara tersebut. Kapasitas listriknya mencapai 500 megawatt (MWe).

Reaktor nuklir yang digunakan oleh India dan sebagian besar negara lain dikenal sebagai reaktor udara bertekanan berat. Mereka menggunakan uranium sebagai bahan bakarnya, dan menghasilkan plutonium sebagai limbah.

Namun reaktor cepat berkembang biak kemudian dapat menggunakan plutonium yang dikeluarkan sebagai bahan bakar untuk menggerakkan reaksi nuklir yang berkelanjutan. Reaktor Fast Breeder juga menggunakan uranium sebagai bahan bakarnya, namun kebutuhannya lebih sedikit karena reaktor ini juga dapat mengonsumsi plutonium. Jadi, reaktor Kalpakkam memerlukan lebih sedikit uranium untuk menghasilkan listrik dibandingkan reaktor air berat.

Oleh karena itu, program ini disebut sebagai tahap kedua dari program nuklir India.

Pada hari Senin, pemerintah India dikatakan bahwa reaktor tersebut dirancang untuk memungkinkan “India mengekstraksi energi lebih besar dari cadangan uraniumnya yang terbatas, sekaligus membuka jalan bagi penerapan reaktor berbasis thorium dalam skala besar.”

Maret 2024 laporan oleh kantor Modi mengatakan PFBR India “pada awalnya akan menggunakan bahan bakar Uranium-Plutonium Mixed Oxide (MOX). ‘Selimut’ Uranium-238 yang mengelilingi inti bahan bakar akan mengalami transmutasi nuklir untuk menghasilkan lebih banyak bahan bakar, sehingga mendapat nama ‘Breeder’.”

Uranium-238 mengacu pada bentuk uranium alami yang paling melimpah dan hanya memiliki radioaktif lemah, namun dapat menangkap neutron untuk diubah menjadi plutonium.

“Karena menggunakan bahan bakar bekas dari tahap pertama, [the] FBR [fast breeder reactor] juga menawarkan keuntungan besar dalam hal pengurangan limbah nuklir secara signifikan, sehingga menghindari kebutuhan akan fasilitas pembuangan geologi yang besar,” tambah laporan tersebut.

Bagaimana cara kerja reaktor pemulia cepat?

Paul Norman, seorang profesor fisika dan energi nuklir di Universitas Birmingham, mengatakan kepada Al Jazeera bahwa – seperti yang dikatakan kantor perdana menteri India dalam laporannya – reaktor cepat menggunakan plutonium dan uranium. Uranium juga diubah lebih lanjut menjadi plutonium.

“Salah satu bonus dari sistem jenis ini adalah sistem ini dapat meningkatkan cadangan bahan bakar nuklir secara besar-besaran, dengan teori memanfaatkan ‘seluruh uranium’. [via plutonium conversion] bukan hanya sebagian kecil saja,” ujarnya.

“Teknologi ini juga dapat disesuaikan dengan sistem thorium, dan diharapkan terdapat lebih banyak thorium di bumi dibandingkan uranium, sehingga memberikan peningkatan besar dalam jumlah bahan bakar nuklir,” jelasnya.

Secara global, cadangan thorium empat kali lebih besar dibandingkan cadangan uranium.

Dan di India, persamaan ini bahkan lebih bermakna lagi: Negara ini adalah rumah bagi sekitar 1-2 persen uranium dunia, namun memiliki lebih dari 25 persen thorium dunia.

Bagaimana cadangan thorium yang besar dapat membantu India?

Pembangunan PFBR secara resmi dimulai pada tahun 2004 setelah beberapa kali mengalami penundaan. Namun pentingnya hal ini telah dikemukakan oleh para ilmuwan di negara-negara tersebut jauh sebelumnya.

Pada bulan Oktober 1996 laporan ditulis oleh ilmuwan India Shivram Baburao Bhoje dan Perumal Chellapandi untuk Badan Energi Atom Internasional mengatakan bahwa program reaktor cepat penting di India karena permintaan listrik di negara tersebut terus meningkat dan terus menerus.

India adalah negara yang mengonsumsi energi terbesar ketiga di dunia, setelah Tiongkok dan Amerika Serikat. Dengan populasi terbesar di dunia dan pertumbuhan ekonomi yang pesat, konsumsi energi India diperkirakan akan terus meningkat.

Seperti yang ditunjukkan oleh perang terhadap Iran, dan dampaknya terhadap harga energi global, ketergantungan yang besar terhadap bahan bakar fosil menimbulkan risiko bagi perekonomian seperti India.

Saat ini, energi nuklir hanya mewakili 3 persen dari bauran energi negaranya, namun India ingin meningkatkan jumlah tersebut secara drastis, dari 8.180 MW pada tahun 2024 menjadi 100 GW pada tahun 2047.

Di letaknya program terletak pada tiga tahap dan thorium.

Pada tahap kedua, reaktor fast breeder menggunakan limbah uranium dan plutonium dari reaktor air berat untuk menghasilkan listrik. Mereka juga menghasilkan lebih banyak plutonium dan isotop uranium yang lebih ringan yang disebut uranium-233, yang merupakan bahan fisil siap pakai yang dapat digunakan sebagai bahan bakar pada reaktor tahap ketiga.

Reaktor tahap ketiga tersebut, setelah dirancang, akan berbasis thorium. Mereka akan makan diberi thorium – yang melimpah di India – dan uranium-233. Limbah yang dihasilkan oleh reaktor tersebut: juga uranium-233, yang dapat digunakan kembali sebagai bahan bakar reaktor.

Setelah India menyelesaikan proses tiga tahapnya, maka India akan mampu mengurangi kebutuhan uranium yang ditemukan secara alami secara signifikan, dan sebaliknya menggunakan thorium untuk sebagian besar kebutuhan energi nuklirnya.

Mengapa hal ini penting bagi seluruh dunia?

Negara-negara lain – termasuk Amerika Serikat, Perancis, Inggris, Jepang dan Rusia – telah mengembangkan teknologi reaktor cepat.

Namun hingga saat ini, hanya Rusia yang memiliki reaktor komersial cepat.

Norman mengatakan bahwa tantangan terhadap reaktor material, pemrosesan ulang, dan keekonomian seluruh proses seringkali juga menghentikan penerapan sistem semacam itu dalam skala besar.

Jika India mampu mengubah kesuksesan prototipe reaktornya menjadi model pembangkit energi nuklir komersial, hal ini dapat menginspirasi negara lain untuk melakukan hal yang sama.