Reaktor Termal vs Reaktor Cepat: Perbedaan dan Perbandingan

Pengambilan Kunci

1. Kecepatan Neutron: Perbedaan mendasar antara reaktor termal dan reaktor cepat adalah tingkat energi neutron yang menyebabkan fisi. Reaktor termal menggunakan neutron lambat atau "termal" untuk mempertahankan reaksi berantai nuklir, sedangkan reaktor cepat menggunakan neutron berenergi tinggi atau "cepat".
2. Bahan Bakar dan Efisiensi: Reaktor termal terutama menggunakan uranium-235 atau plutonium-239 sebagai bahan bakar, yang bersifat fisil dengan neutron cepat dan lambat. Namun, reaktor cepat juga dapat menggunakan uranium-238 secara efisien, isotop yang jauh lebih melimpah, dan juga dapat "membiakkan" lebih banyak bahan bakar (plutonium-239) dari isotop ini, yang menghasilkan penggunaan bahan bakar yang lebih baik dan limbah yang lebih sedikit.
3. Moderasi dan Pendinginan: Reaktor termal memerlukan moderator, seperti air atau grafit, untuk memperlambat neutron menjadi energi termal, yang juga berfungsi sebagai pendingin dalam banyak desain. Reaktor cepat, di sisi lain, tidak menggunakan moderator, karena tujuannya adalah untuk mempertahankan kecepatan neutron. Sebaliknya, mereka menggunakan zat seperti natrium cair, timbal, atau garam cair untuk pendinginan, yang tidak memperlambat neutron.

Apa itu Reaktor Termal?

Reaktor termal adalah jenis reaktor nuklir yang mengandalkan neutron termal untuk mempertahankan reaksi berantai fisi. Ini adalah komponen penting dari pembangkit listrik tenaga nuklir dan reaktor penelitian. Istilah "termal" mengacu pada fakta bahwa neutron yang digunakan dalam proses fisi telah diperlambat, atau dimoderasi, untuk menurunkan energi, menjadikannya lebih efektif dalam menyebabkan fisi pada isotop uranium dan plutonium tertentu.

Prinsip dasar di balik reaktor termal adalah mengendalikan laju fisi nuklir dengan menggunakan bahan moderator, yang memperlambat neutron cepat yang dihasilkan selama fisi. Moderator yang paling umum digunakan dalam reaktor termal adalah air (reaktor air ringan) atau grafit (reaktor yang dimoderasi grafit).

Apa itu Reaktor Cepat?

Reaktor cepat adalah jenis reaktor nuklir yang menggunakan neutron cepat (neutron dengan energi kinetik lebih tinggi) untuk mempertahankan reaksi berantai fisi nuklir. Tidak seperti reaktor termal, yang bergantung pada neutron termal (diperlambat), reaktor cepat menggunakan neutron cepat untuk memfisikan isotop tertentu dari bahan bakar nuklir, seperti plutonium-239 dan uranium-233. Reaktor cepat dirancang untuk memanfaatkan bahan bakar nuklir secara efisien dan menghasilkan lebih sedikit limbah radioaktif dibandingkan dengan reaktor termal konvensional.

Reaktor cepat memiliki beberapa keunggulan, antara lain potensi peningkatan efisiensi bahan bakar, pengurangan limbah radioaktif jangka panjang, dan kemampuan memanfaatkan bahan bakar nuklir tertentu yang tidak praktis dalam reaktor termal. Namun, reaktor cepat juga menghadirkan tantangan teknis dan masalah keamanan, seperti risiko peningkatan daya yang cepat (kejadian kritis segera) dan sifat korosif cairan pendingin logam.

Perbedaan Antara Reaktor Termal dan Reaktor Cepat

1. Energi Neutron: Perbedaan utama antara reaktor termal dan reaktor cepat terletak pada energi neutron yang digunakan untuk mempertahankan reaksi berantai fisi nuklir. Reaktor termal menggunakan neutron termal (diperlambat), sedangkan reaktor cepat menggunakan neutron cepat (neutron dengan energi kinetik lebih tinggi).
2. Pemanfaatan Bahan Bakar: Reaktor termal menggunakan bahan bakar uranium yang diperkaya; beberapa menggunakan bahan bakar oksida campuran (MOX) yang mengandung kombinasi isotop uranium dan plutonium. Sebaliknya, reaktor cepat dapat menggunakan jenis bahan bakar yang lebih beragam, termasuk plutonium-239 dan uranium-233, serta berpotensi mencapai efisiensi bahan bakar yang lebih besar dan menghasilkan limbah radioaktif yang berumur lebih sedikit.
3. Moderasi Neutron: Dalam reaktor termal, moderator (misalnya air atau grafit) digunakan untuk memperlambat neutron, yang meningkatkan kemungkinan fisi pada isotop tertentu. Reaktor cepat beroperasi tanpa moderator atau menggunakan moderasi minimal, mengandalkan neutron cepat untuk reaksi fisi.
4. Kemampuan Pembibitan: Reaktor cepat memiliki potensi untuk menjadi "pemulia", yang berarti mereka dapat menghasilkan lebih banyak bahan fisil daripada yang mereka konsumsi selama operasi. Dengan mengubah isotop non-fisil (misalnya uranium-238) menjadi isotop fisil, seperti plutonium-239, reaktor cepat dapat menghasilkan bahan bakar nuklir tambahan sekaligus menghasilkan energi. Reaktor termal tidak memiliki kemampuan pemuliaan yang signifikan.
5. Pendingin: Reaktor termal menggunakan air sebagai pendingin dan terkadang sebagai moderator. Sebaliknya, reaktor cepat menggunakan cairan pendingin logam, seperti natrium atau timbal, yang memiliki sifat perpindahan panas yang baik dan secara efisien dapat menghilangkan panas dari inti reaktor.

Perbandingan Antara Reaktor Termal dan Reaktor Cepat

Parameter Perbandingan	Reaktor Termal	Reaktor Cepat
Energi Neutron	Termal (diperlambat) neutron	Neutron cepat (energi lebih tinggi)
Jenis Bahan Bakar	Bahan bakar uranium yang diperkaya, MOX	Plutonium-239, Uranium-233, dan banyak lagi
Efisiensi bahan bakar	Efisiensi bahan bakar sedang	Efisiensi bahan bakar lebih tinggi (peternak potensial)
Sistem Pendingin	pendingin air	Pendingin logam cair (misalnya natrium, timbal)
Limbah Nuklir	Menghasilkan limbah radioaktif berumur panjang	Dapat mengurangi limbah berumur panjang (calon breeder)

Referensi

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002954930900346X
2. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.13182/NT88-129

Terakhir Diperbarui : 18 Agustus 2023