Divisi bahan bakar Rosatom, TVEL, telah mencapai kemajuan dalam pengembangan, justifikasi keselamatan, dan penawaran kepada pelanggan jenis bahan bakar yang baru. Bahan bakar ini lebih aman, lebih ekonomis, dan mendukung penutupan siklus bahan bakar nuklir: memungkinkan pemanfaatan maksimum potensi energi uranium alam dan mengurangi volume bahan bakar nuklir bekas.
Keselamatan Terbukti
Di unit pembangkit №1 PLTN Balakovo (bagian dari Rosatom), dimulai siklus ketiga dan terakhir selama 18 bulan untuk uji coba industri rakitan bahan bakar REMIX.
REMIX adalah bahan bakar nuklir yang dikembangkan oleh ahli teknologi nuklir Rusia, terdiri dari campuran uranium dan plutonium hasil daur ulang dengan tambahan uranium yang diperkaya. REMIX dirancang khusus untuk reaktor air ringan. Kandungan plutonium dalam bahan bakar ini tidak melebihi 5%. Spektrum neutronnya mirip dengan bahan bakar uranium konvensional, sehingga perilakunya di dalam reaktor dan jumlah plutonium yang dihasilkan secara umum tidak berbeda dari standar. Karena karakteristik ini, bahan bakar REMIX dapat digunakan tanpa memerlukan langkah-langkah keselamatan tambahan yang signifikan.
Untuk pertama kalinya, enam rakitan bahan bakar REMIX dimuat ke dalam reaktor VVER-1000 unit №1 PLTN Balakovo pada akhir tahun 2021. Rakitan ini menjalani siklus operasi standar—tiga kampanye dengan durasi masing-masing 18 bulan. Setelah dua kampanye pertama selesai, para ahli Rosatom menggunakan kamera standar mesin pemindah untuk memeriksa batang bahan-bakar dan struktur rakitan. Tidak ditemukan hambatan untuk kelanjutan operasi.
Kampanye ketiga akan selesai pada paruh pertama tahun 2026 selama pemeliharaan rutin terencana. Rakitan bahan bakar kemudian akan dipindahkan ke kolam penyimpanan sementara untuk selanjutnya menjalani penelitian pasca-reaktor. “Setelah menyelesaikan program uji coba industri dan penelitian pasca-reaktor bahan bakar REMIX, Rosatom akan memiliki dasar yang cukup untuk menawarkan produk baru ini ke pasar dalam kerangka konsep siklus bahan bakar yang seimbang,” ujar Aleksandr Ugryumov, Wakil Presiden Bidang Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Perusahaan TVEL. Selanjutnya, TVEL berencana untuk secara bertahap mengimplementasikan bahan bakar REMIX di salah satu unit pembangkit berdaya tinggi.
Pengayaan Uranium Dilanjutkan
Reaktor riset MIR.M1 (milik Institut Penelitian Reaktor Atom, bagian dari Divisi Ilmu Pengetahuan Rosatom) telah memuat rakitan eksperimental berisi 12 batang bahan-bakar dengan komposisi bahan bakar uranium-erbium Kadar pengayaan uranium di setiap batang bahan-bakar mencapai sekitar 5%.
Uji coba rakitan ini merupakan tahap awal dari program pengujian jangka panjang yang bertujuan secara bertahap melampaui ambang pengayaan 5%. “Hingga kini, efisiensi reaktor telah ditingkatkan melalui pengenalan desain baru dan modifikasi rakitan bahan bakar. Fokus utama inovasi sebelumnya — menambah volume fisik uranium yang diperkaya di dalam batang bahan bakar dan pada akhirnya menghasilkan lebih banyak energi dari satu rakitan bahan bakar. Namun kini, untuk terus meningkatkan efisiensi ekonomi PLTN, tampaknya kita perlu melampaui batas 5% pengayaan uranium untuk reaktor termal berdaya tinggi. Mengingat satu inti reaktor nuklir VVER modern memuat 163 rakitan bahan bakar,dan tiap rakitan berisi lebih dari 500 kg uranium, kenaikan kadar pengayaan sebesar 1% saja sudah berdampak sangat besar,” jelas Aleksandr Ugryumov, Wakil Presiden Bidang Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Perusahaan TVEL.
Menurut estimasi ilmuwan TVEL, penggunaan erbium pengganti gadolinium standar sebagai penyerap neutron bersama bahan bakar dengan pengayaan di atas 5%, membuka peluang untuk memperpanjang siklus bahan bakar dari 12–18 bulan menjadi hingga 24 bulan. Berkat lebih jarangnya penghentian untuk penggantian bahan bakar, produksi listrik akan meningkat, dan konsekuensinya pendapatan serta indikator ekonomi lain PLTN.
Program pengujian ini dirancang untuk mencakup empat siklus iradiasi tahunan. Hasil penelitian akan membantu menciptakan teknologi produksi massal bahan bakar uranium-erbium untuk reaktor VVER, sekaligus membuktikan kelayakan operasinya di PLTN desain Rusia.
Untuk Reaktor Cepat
Para ilmuwan Rosatom telah mencapai hasil signifikan dalam memvalidasi dua desain teras reaktor untuk sistem reaktor generasi IV berbasis neutron cepat. Salah satunya adalah rakitan uji OS-4 dengan bahan bakar SNUP (campuran nitrida uranium-plutonium) yang akan diuji di reaktor BN-600 di PLTN Beloyarsk. Iradiasi rakitan ini diharapkan dapat membuktikan peningkatan tingkat pembakaran bahan bakar. Desain rakitan ini mengintegrasikan solusi teknis yang menjamin keamanan selama pengujian.
Selain itu, tiga rakitan eksperimental KTEVS-MAK telah diproduksi menggunakan batang bahan bakar berukuran BN-1200 berbasis bahan bakar MOX dengan lapisan aksial. Dalam rakitan ini, kolom bahan bakar menyertakan segmen bahan fertil (uranium terdeplesi). Kumpulan segmen ini akan membentuk lapisan horizontal di dalam reaktor yang memisahkan teras reaktor. Diharapkan bahwa struktur seperti ini dapat mengurangi kerusakan radiasi pada selubung batang bahan bakar sambil mempertahankan kedalaman pembakaran yang dibutuhkan. Meskipun konsep ini telah dikaji di beberapa negara, implementasi praktisnya mungkin pertama kali dilakukan di reaktor BN-1200. Kedua jenis rakitan tersebut diproduksi di Kombinat Kimia Siberia (bagian dari TVEL) dan rencananya akan dimuat ke teras BN-600 pada 2025.
Melalui uji reaktor dan pasca-reaktor, para ilmuwan akan mempelajari proses fisis yang terjadi dalam batang bahan bakar jenis baru, serta mempersiapkan lisensi untuk penggunaannya di reaktor BN-1200 — reaktor neutron cepat serial pertama di dunia. Reaktor ini dirancang untuk menggunakan baik bahan bakar MOX maupun SNUP. Pembangunan unit BN-1200 di PLTN Beloyarsk direncanakan dimulai pada 2027.
Siklus Bahan Bakar Nuklir yang Seimbang adalah produk teknologi Rosatom yang berbasis pada penutupan siklus bahan bakar nuklir, yang memungkinkan daur ulang bahan bakar bekas secara efisien dan pengelolaan produk hasil olahan yang rasional.
