Ilmuwan Rusia Mengusulkan Metode Baru Untuk Memproses Ulang Bahan Bakar Nuklir
KALBARNEWS.COID (RUSIA) - Para peneliti dari perusahaan InnoPlasmaTech di St. Petersburg telah mengusulkan teknologi ion-plasma untuk mendekontaminasi grafit reaktor yang terkena radiasi dan memproses ulang bahan bakar nuklir bekas. Pendekatan baru ini tidak hanya puluhan kali lebih murah daripada metode radiokimia yang saat ini digunakan, tetapi juga memastikan bahwa komponen bahan bakar dipisahkan. Hasil penelitian mereka telah dipublikasikan dalam jurnal Nuclear Physics and Engineering. 26.10.2024
Di antara unsur-unsur reaktor nuklir adalah pasangan grafit, yang digunakan sebagai moderator neutron. Pengoperasian reaktor ini mengarah pada pembentukan grafit iradiasi, yang belum memiliki teknologi dekontaminasi yang optimal.
Bahaya terbesar dalam grafit iradiasi berasal dari karbon-14, suatu zat dengan waktu paruh 5.700 tahun, yang merupakan produk iradiasi neutron nitrogen-14 dari campuran nitrogen-helium. Grafit-14 diendapkan pada permukaan blok grafit, yang kemudian diekstraksi untuk pembuangan yang aman.
Para ahli dari InnoPlasmaTech, yang mengkhususkan diri dalam dekontaminasi pembangkit listrik tenaga nuklir, telah mengusulkan metode mereka sendiri untuk mengekstraksi grafit-14. Metode ini membayangkan blok grafit yang diradiasi ditempatkan dalam ruang yang diisi dengan plasma argon, setelah itu karbon-14 dikeluarkan dari permukaan grafit dengan menyemprotkan ion argon.
Pada saat yang sama, blok grafit dipanaskan oleh plasma hingga suhu 1.700 derajat Celsius, akibatnya radionuklida lain berpindah dari grafit ke permukaan, dari mana mereka juga dikeluarkan dengan cara disemprotkan.
Teknologi ion-plasma yang baru memungkinkan untuk menghindari pembentukan limbah nuklir sekunder tanpa merusak integritas blok grafit. Prinsip-prinsipnya juga berlaku untuk pemrosesan ulang bahan bakar nuklir.
Untuk tujuan tersebut, pelet bahan bakar nuklir bekas ditempatkan dalam pipa pemisah yang dilengkapi dengan pelapis silinder. Argon, gas inert, dialirkan melalui pipa untuk melakukan pemisahan plasma dari pelet bahan bakar bekas. Suhu permukaan pipa dapat bervariasi dari 2.600 derajat Celsius di tempat pelet berada hingga suhu ruangan di ujung lainnya.
Karena gradien suhu dan perbedaan tekanan uap jenuh, berbagai elemen kimia diendapkan pada berbagai bagian pipa pemisah (lapisan yang dapat dilepas), sehingga dapat dipisahkan dengan akurasi minimal 99%.
Pelepasan lapisan memungkinkan diperolehnya komponen bahan bakar nuklir yang baru dipisahkan. Komponen ini meliputi uranium dan plutonium, yang dapat digunakan kembali, dan strontium untuk baterai betavoltaik yang tahan lama.
“Pendekatan yang diusulkan memungkinkan pengurangan biaya penghentian operasional reaktor uranium-grafit secara signifikan dan tidak hanya membuat pemrosesan ulang bahan bakar nuklir bekas menjadi puluhan kali lebih murah, tetapi juga membuatnya lebih ramah lingkungan.
Tahap selanjutnya dalam pengembangan teknologi ion-plasma akan melibatkan penyelesaian sejumlah tujuan ilmiah dan desain: pengembangan dan pembuatan perangkat prototipe dan pelaksanaan operasi dalam kondisi yang mendekati kenyataan di fasilitas tenaga nuklir,” kata Anna Petrovskaya, kandidat ilmu fisika dan matematika, seperti dikutip oleh Yayasan Sains Rusia. (Tim Liputan)
Editor : Aan
