Lompatan Nuklir AS

Komisi Regulasi Nuklir AS (NRC) meluncurkan aturan baru yang mengatur pengembangan dan penggunaan mesin fusi nuklir untuk tujuan komersial. Regulasi ini dimaksudkan untuk mengakomodasi berbagai desain mesin fusi dan mengatur penggunaan material radioaktif yang mungkin terbentuk selama operasi. Aturan ini bersifat teknologi inklusif dan berfokus pada risiko, dengan tujuan menyesuaikan berbagai metode fusi seperti tokamak dan stellarator. Bahan bakar yang dipertimbangkan meliputi deuterium yang melimpah di laut dan tritium yang langka dan radioaktif dengan setengah masa hidup 12 tahun. Publik diberi kesempatan selama 90 hari untuk memberikan komentar hingga tanggal 27 Mei 2026, sehingga regulasi ini diharapkan menjadi kerangka hukum yang kuat dan fleksibel untuk mendukung komersialisasi energi fusi yang aman dan efisien.

Para ilmuwan Amerika Serikat telah mengembangkan perangkat lunak simulasi bernama Griffin yang mampu mensimulasikan berbagai proses kompleks dalam reaktor nuklir. Dengan kemampuan prediksi yang mendalam, perangkat lunak ini membantu para insinyur melihat bagaimana reaktor akan bekerja dalam kondisi nyata tanpa harus membuat prototipe fisik. Griffin dikembangkan oleh laboratorium Idaho National Laboratory dan Argonne National Laboratory, serta dibangun di atas platform simulasi MOOSE. Perangkat ini dapat menggabungkan simulasi dan analisis neutron, aliran panas, mekanika struktural, dan perilaku bahan dalam satu model yang terintegrasi. Perangkat lunak ini dapat digunakan untuk beragam jenis reaktor nuklir, termasuk reaktor cair, reaktor suhu tinggi, hingga reaktor mikro. Selain itu, Griffin juga berperan dalam pengembangan teknologi nuklir untuk misi luar angkasa NASA seperti roket termal nuklir dan sistem tenaga di bulan dan Mars. Selain untuk teknologi tenaga nuklir, Griffin juga membantu riset fusi dengan mensimulasikan interaksi neutron dalam pembiakan bahan bakar tritium, yang penting bagi pembangunan pembangkit energi fusi di masa depan. Dengan demikian, manfaat Griffin sangat luas di bidang energi dan eksplorasi ruang angkasa. Penggunaan Griffin diharapkan dapat mempercepat inovasi teknologi nuklir dengan biaya lebih rendah dan risiko lebih kecil. Profesor menyatakan bahwa perangkat lunak ini akan menjadi alat penting dalam mewujudkan energi nuklir yang lebih aman, efisien, dan berkelanjutan untuk masa depan.

Peneliti di Argonne National Laboratory telah mengembangkan metode pengujian baru yang dapat mengukur performa bahan nuklir pada suhu hingga 1.000 Kelvin. Ini sangat penting untuk meningkatkan keamanan dan efisiensi reaktor nuklir yang beroperasi dalam kondisi ekstrem. Metode yang disebut 'suspended bridge method' ini menggunakan sampel bahan yang sangat tipis dengan ukuran mikrometer dan diuji dalam kondisi vakum. Teknik ini memungkinkan pengukuran secara akurat tanpa gangguan dari material lain di sekitarnya. Pengujian ini dapat mengisolasi fase individu dari bahan bakar nuklir untuk melihat bagaimana komponen-komponen tertentu mengalami degradasi akibat kerusakan radiasi. Hal ini sangat penting agar bahan bakar tetap aman dan efisien selama digunakan. Keunggulan metode ini termasuk rentang suhu pengujian yang luas, ketelitian tinggi dalam pengukuran, dan pengurangan risiko bagi teknisi karena menggunakan sampel radioaktif berukuran kecil. Hasil awal sudah menunjukkan keakuratan yang baik melalui pengujian pada stainless steel dan paduan uranium-molibdenum. Selain untuk energi nuklir, metode ini juga bisa digunakan untuk mengukur sifat listrik material lain, memberikan manfaat bagi penelitian material termoelektrik dan pengembangan perangkat elektronik yang lebih efisien di masa depan.

Penelitian terbaru dari University of Michigan memperkenalkan metode baru yang disebut QUICC, menggunakan sinar ion untuk menguji material inti reaktor nuklir dengan kecepatan hingga 1.000 kali lebih cepat dibandingkan pengujian konvensional menggunakan neutron. Proses ini dapat menghemat waktu dari lebih dari satu dekade menjadi hanya beberapa hari saja. Biasanya, material diuji dalam reaktor uji neutron yang memerlukan paparan selama bertahun-tahun untuk mencapai tingkat kerusakan tertentu, di mana atom dalam material bergeser hingga 200 kali (dpa). Namun, dengan ion berat yang digunakan dalam metode QUICC, simulasi kerusakan semacam ini dapat tercapai dengan cepat tanpa mengubah sifat kimia material. QUICC juga menambahkan ion helium untuk meniru produksi helium saat reaktor beroperasi, dan dalam pengujian untuk reaktor fusi, metode ini menggunakan tiga jenis ion sekaligus: ion berat, helium, dan hidrogen. Hal ini menciptakan lingkungan yang sangat realistis untuk menguji bagaimana material bertahan dalam kondisi ekstrim di reaktor fusi masa depan. Studi ini didukung oleh berbagai institusi besar seperti Departemen Energi AS, Oak Ridge National Laboratory, dan perusahaan besar seperti Rolls-Royce. Metode ini sedang dalam proses untuk menjadi standar oleh ASTM International, yang memungkinkan pengujian berbasis laboratorium ini menggantikan pengujian lama yang memakan waktu puluhan tahun. Dengan adanya QUICC, diharapkan proses pengembangan dan validasi material reaktor fisi dan fusi akan jauh lebih cepat dan murah. Ini akan mempercepat penerapan teknologi nuklir canggih yang lebih aman dan lebih efisien untuk masa depan energi dunia.

Oak Ridge National Laboratory (ORNL) telah melakukan kerja sama dengan perusahaan investasi Australia, Out The Back Ventures, untuk mengembangkan teknologi bahan bakar nuklir baru yang disebut ULIMES. Teknologi ini menggunakan suspensi partikel uranium dioksida dalam logam cair, berbeda dari bahan bakar padat yang selama ini digunakan di reaktor air ringan di Amerika Serikat. Konsep ULIMES memungkinkan bahan bakar mengalir melalui inti reaktor, sehingga dapat melakukan pembakaran energi secara merata dan menghilangkan energi tidak terpakai di pusat pelet. Ini meningkatkan efisiensi pembakaran bahan bakar dibandingkan dengan bahan bakar padat konvensional. Selain itu, penggunaan logam cair sebagai pembawa dapat meningkatkan konduktivitas panas, sehingga suhu bahan bakar dapat dikontrol lebih baik dan meningkatkan kemampuan pendinginan reaktor. Perubahan ini berpotensi menurunkan risiko dan biaya perawatan reaktor. Keunggulan lain dari teknologi ini adalah pengurangan kerusakan pada material bahan bakar. Gas hasil fisi tidak menumpuk seperti pada bahan padat, dan logam cair lebih tahan terhadap kerusakan yang biasanya menyerang struktur bahan padat akibat tumbukan partikel energi tinggi. Dengan kompatibilitas bahan bakar ULIMES terhadap material reaktor yang sudah ada di pembangkit listrik tenaga nuklir, teknologi ini dapat diintegrasikan lebih cepat tanpa memerlukan pengujian material yang panjang dan mahal. Investasi dari Out The Back Ventures akan mendukung penelitian lanjutan agar teknologi ini bisa siap digunakan secara komersial.

Oak Ridge National Laboratory (ORNL) bersama Kairos Power memulai kemitraan senilai 27 juta dolar AS untuk mengembangkan reaktor nuklir canggih. Reaktor ini menggunakan teknologi baru yang menggantikan air sebagai pendingin dengan garam fluorida cair yang dapat beroperasi pada suhu sangat tinggi dengan keamanan yang lebih baik. Teknologi utama yang digunakan adalah bahan bakar berbentuk pelet TRISO, yang dirancang khusus untuk menahan suhu tinggi tanpa meleleh atau rusak. Metode manufaktur aditif atau 3D printing digunakan untuk membuat komponen reaktor, sambil meneliti material seperti keramik dan karbon komposit untuk memastikan ketahanan terhadap korosi garam cair. Selain itu, proyek ini juga mengembangkan sistem pemeliharaan jarak jauh yang dapat bekerja di lingkungan radiasi dan menyusun rencana pengelolaan bahan bakar bekas. Semua ini bertujuan menjembatani langkah dari pengujian eksperimental menuju pembangkitan listrik komersial yang andal dan ramah lingkungan. Hermes 1 adalah reaktor demonstrasi yang menggunakan teknologi ini dan saat ini sedang dibangun di Oak Ridge. Reaktor ini adalah yang pertama di Amerika Serikat berjenis non-light-water yang mendapat izin konstruksi dari regulator, menjadikannya tonggak penting dalam pengembangan reaktor generasi baru. Selain pendanaan, Kairos Power juga telah mengamankan pasokan bahan bakar uranium tinggi (HALEU) yang diperkaya antara 5% sampai 20%. Dengan dukungan dari berbagai lembaga dan riset, teknologi ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan energi masa depan yang terus meningkat secara efisien dan aman.

Para peneliti di Thomas Jefferson National Accelerator Facility sedang mengembangkan teknologi canggih yang dapat mengubah limbah bahan bakar nuklir bekas menjadi sumber listrik tambahan. Proyek ini bertujuan untuk mengurangi masa radioaktif limbah yang biasanya mencapai 100.000 tahun menjadi hanya 300 tahun. Teknologi yang mereka kembangkan disebut Accelerator-Driven Systems (ADS), menggunakan akselerator partikel untuk menembakkan proton berenergi tinggi ke target cair seperti merkuri. Proses ini memicu spallation yang menghasilkan neutron yang dapat menetralkan isotop berbahaya. Salah satu kemajuan penting adalah penggantian material dalam akselerator dari niobium biasa menjadi niobium-tin yang dapat beroperasi pada suhu yang lebih tinggi, sehingga mengurangi kebutuhan pendinginan mahal dan memungkinkan penggunaan pendingin komersial yang lebih sederhana dan murah. Selain itu, mereka juga mengembangkan magnetron yang merupakan sumber daya mirip dengan yang digunakan di oven microwave, yang diadaptasi agar dapat memberikan hingga 10 megawatt daya pada frekuensi yang sangat presisi agar sesuai dengan cavity akselerator. Inisiatif ini didukung oleh pemerintah Amerika Serikat melalui program NEWTON, yang melibatkan berbagai mitra industri untuk memastikan teknologi ini dapat dengan cepat bergerak dari penelitian menuju produksi komersial dan membantu menyelesaikan masalah limbah nuklir yang sudah lama menjadi tantangan dunia.

Para peneliti di Oak Ridge National Laboratory (ORNL) berhasil memvalidasi prototipe sensor neutron bernama fission chamber yang mampu beroperasi dengan stabil pada suhu sangat tinggi hingga 800 derajat Celsius. Sensor ini sangat penting untuk mengawasi dan mengendalikan reaktor nuklir generasi baru yang beroperasi pada suhu ekstrim, seperti reaktor gas suhu tinggi dan reaktor cair. Pengujian dilakukan di reaktor riset The Ohio State University dengan menggunakan perangkat uji khusus yang dibuat untuk meniru kondisi ekstrem di dalam reaktor. Selama pengujian berlangsung selama satu minggu, sensor mampu mempertahankan performanya tanpa tanda-tanda kerusakan meskipun berada di bawah radiasi dan suhu tinggi. Sensor neutron ini digunakan untuk memulai dan mengatur daya reaktor agar energi yang dihasilkan tetap aman dan efisien. Dibandingkan dengan reaktor air ringan yang beroperasi pada suhu lebih rendah, reaktor generasi baru punya tuntutan lebih tinggi terhadap ketahanan sensor karena lingkungan yang lebih keras. Kolaborasi ini melibatkan beberapa pakar dari ORNL dan Curtiss-Wright serta difasilitasi oleh program dukungan GAIN yang diselenggarakan Departemen Energi Amerika Serikat. Program ini bertujuan mempercepat inovasi teknologi nuklir dengan akses fasilitas dan keahlian laboratorium nasional. Hasil pengujian ini merupakan salah satu langkah kunci untuk mempersiapkan sensor suhu tinggi yang handal agar dapat dipakai secara komersial dalam pembangkit listrik nuklir maju. Ini penting untuk mewujudkan reaktor efisien dengan keamanan dan keandalan yang lebih baik dalam memenuhi kebutuhan energi masa depan.