Inovasi dalam Manajemen Limbah Nuklir Meningkatkan Keamanan dan Keberlanjutan

Departemen Energi Amerika Serikat mengambil langkah penting dengan membuka akses plutonium dari senjata nuklir era Perang Dingin untuk perusahaan nuklir domestik. Ini dilakukan agar bahan berbahaya tersebut dapat diubah menjadi bahan bakar bagi reaktor nuklir canggih dan mendukung energi bersih. Tujuan utama dari langkah ini adalah mengurangi ketergantungan Amerika Serikat pada impor uranium dari Rusia, yang selama ini menjadi sumber utama bahan bakar nuklir. Dengan menggunakan plutonium yang sudah ada, AS berharap dapat memperkuat ketahanan energi dan kemandirian industrinya. Plutonium-239 dari senjata ini akan diubah menjadi bahan bakar reaktor nuklir yang efisien, terutama untuk reaktor cepat yang menggunakan neutron tinggi. Hal ini juga membuka peluang bagi perusahaan teknologi nuklir seperti Oklo dan Newcleo untuk mempercepat pengembangan bahan bakar dan teknologi reaktor mereka. Departemen Energi berencana mengumumkan perusahaan yang terpilih untuk menerima plutonium tersebut pada akhir Desember, dengan kemungkinan pemberian lebih lanjut secara bertahap. Proses ini juga membantu perusahaan mendapatkan izin lebih cepat dari Komisi Regulasi Nuklir AS. Langkah ini diharapkan mampu memperkuat industri nuklir Amerika sekaligus mendukung target penurunan emisi karbon melalui peningkatan penggunaan energi nuklir bersih. Inisiatif ini juga menstimulus kerja sama antara perusahaan-perusahaan nuklir domestik dengan investasi teknologi dari luar negeri.

Shanghai Electric berhasil menyelesaikan pembuatan kotak kumparan magnet medan toroidal terbesar di dunia yang digunakan dalam proyek fusi nuklir. Struktur ini terbuat dari baja austenitik ultra-rendah suhu dan beratnya mencapai 880.000 pon. Ukurannya lebih besar 1,2 kali dan hampir dua kali lebih berat dibanding komponen serupa di proyek ITER di Prancis. Para insinyur mengatasi berbagai tantangan teknis besar selama lima tahun dengan menggabungkan teknik pengelasan laser berlapis tebal, pengelasan TIG celah sempit sangat dalam, dan pengujian non-destruktif menggunakan phased array untuk mengontrol presisi pengelasan. Proses ini menjamin kualitas dan kekuatan struktur baja tebal hingga 14 inci. Proyek ini tidak hanya memberikan pengalaman teknis penting untuk pembangunan komponen bernilai tinggi dalam perangkat fusi di China, tetapi juga mendukung terciptanya rantai pasok industri fusion secara utuh. Teknologi yang dikembangkan juga diperkirakan dapat diterapkan di bidang lain seperti kedirgantaraan, peralatan energi, pembuatan kapal, dan teknik lepas pantai. Selain itu, Shanghai Electric bekerja sama dengan Institute of Plasma Physics menyelesaikan desain dan pengiriman cryostat uji magnet dingin terbesar untuk ITER yang berhasil diangkut ke lokasi konstruksi di Cadarache, Prancis. Komponen besar tersebut menempuh perjalanan darat sejauh 104.61 km (65 mil) dari pelabuhan terdekat. IAEA juga mengapresiasi upaya China melalui Institut Fisika Plasma CAS yang mengembangkan fasilitas riset fusion teknologi lengkap bernama CRAFT. Fasilitas ini terdiri dari sekitar 20 unit pengujian khusus untuk magnet superkonduktor, sistem pemanasan, teknologi tritium, serta blanket fusion, yang membantu mengatasi tantangan integrasi teknik untuk mewujudkan pembangkit listrik fusi yang berfungsi.

Situs Hanford di Negara Bagian Washington sejak lama menjadi sumber limbah radioaktif dari produksi plutonium era Perang Dunia II. Limbah ini disimpan dalam tangki bawah tanah yang sudah bocor, menimbulkan kekhawatiran besar terhadap pencemaran lingkungan, khususnya Sungai Columbia yang dekat lokasi. Untuk mengatasi masalah ini, perusahaan Bechtel memulai proses vitrifikasi di pabrik pengolahan limbah khas radioaktif bernama Waste Treatment and Immobilization Plant (WTP). Proses vitrifikasi melibatkan pencampuran limbah dengan bahan pembentuk kaca, lalu dipanaskan pada suhu tinggi sekitar 2.100 derajat Fahrenheit agar limbah tersebut menjadi kaca inert yang aman. Langkah ini dianggap penting karena dapat mengamankan limbah dengan cara yang jauh lebih stabil dan tahan lama dibandingkan metode penyimpanan lama yang rentan bocor. Vitrifikasi memungkinkan limbah diubah menjadi bentuk padat yang tidak mudah mencemari lingkungan di masa depan. WTP menjadi fasilitas pengolahan limbah radioaktif terbesar di dunia dengan kapasitas untuk memproses 5.300 galon limbah setiap hari menggunakan dua tungku peleburan besar seberat 300 ton. Setelah proses pemanasan, kaca limbah dituangkan ke dalam wadah stainless steel untuk penyimpanan jangka panjang yang aman. Kesuksesan awal ini merupakan pencapaian besar setelah bertahun-tahun kerja keras dan kolaborasi antara pemerintah AS, negara bagian Washington, dan berbagai mitra. Ini menandai kemajuan signifikan dalam melindungi sungai, komunitas sekitar, dan generasi mendatang dari risiko limbah radioaktif.

Para peneliti dari Peking University dan University of Cambridge menemukan cara baru untuk memantau bagaimana gelas yang digunakan dalam penyimpanan limbah berbahaya mengalami pelarutan ketika bersentuhan dengan air. Penelitian ini penting karena gelas borosilikat sering digunakan untuk mengunci radionuklida dan logam berat, memastikan limbah tersimpan dengan aman dalam jangka panjang. Gelas dapat meluruh ketika air tanah masuk ke tempat penyimpanan, melepaskan bahan berbahaya secara perlahan. Para ilmuwan menggunakan isotop boron untuk melacak proses pelarutan ini dengan lebih akurat, yang membantu mereka mengetahui kapan pelarutan terjadi secara merata dan kapan mulai dikendalikan oleh difusi dalam lapisan permukaan gelas yang telah berubah. Penelitian membandingkan dua jenis gelas borosilikat, yaitu yang mengandung magnesium dan yang tidak. Hasilnya menunjukkan pada gelas yang memiliki magnesium, terbentuk lapisan mineral sekunder yang melindungi gelas dengan lebih baik, sementara gelas tanpa magnesium kurang terlindungi sehingga boron terus keluar. Percobaan dilakukan pada suhu 90 derajat Celcius dengan air murni selama hingga 112 hari. Data dari isotop boron menunjukkan perubahan dinamika pelepasan boron seiring waktu, yang menunjukkan pentingnya mengerti proses difusi dan pelapisan permukaan dalam memperkirakan stabilitas gelas penyimpanan limbah. Penelitian ini tidak hanya memberikan wawasan baru tentang mekanisme kimiawi yang terjadi pada gelas penyimpan limbah, tetapi juga menyediakan alat yang berguna untuk memperkirakan seberapa lama gelas bisa mengunci limbah berbahaya. Hal ini sangat penting untuk merancang strategi penyimpanan limbah nuklir dan industri yang aman di masa depan.