Inovasi Bahan Bakar Nuklir

Teknik Difraksi Neutron dalam Analisis Fasa dan Sifat Kekerasan Paduan ZrNbMoGe 

untuk Kelongsong Bahan Bakar Nuklir

Oleh:  Dr. Parikin, Dr. B. Bandriyana dan Dr. A. H. Ismoyo
(BATAN)

Bahan bakar nuklir adalah semua jenis material yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi nuklir, demikian bila dianalogikan dengan bahan bakar kimia yang dibakar untuk menghasilkan energi. 

Hingga saat ini, bahan bakar nuklir yang umum dipakai adalah unsur berat fissi yang dapat menghasilkan reaksi nuklir berantai di dalam reaktor nuklir;Bahan bakar nuklir dapat juga berarti material atau objek fisik (sebagai contoh bundel bahan bakar yang terdiri dari batang bahan bakar yang disusun oleh material bahan bakar, bisa juga dicampur dengan material struktural, material moderator atau material pemantul (reflector) neturon. 

Bahan bakar nuklir fissil yang seirng digunakan adalah ²³⁵U dan²³⁹Pu, dan kegiatan yang berkaitan dengan penambangan, pemurnian, penggunaan dan pembuangan dari material-material ini termasuk dalam siklus bahan bakar nuklir. Siklus bahan bakar nuklir penting adanya karena terkait dengan PLTN dan senjata nuklir.

Proses dan Siklus Bahan Bakar Nuklir

The most common fissile nuclear fuels are uranium-235 (²³⁵U) and plutonium-239 (²³⁹Pu). The actions of mining, refining, purifying, using, and ultimately disposing of nuclear fuel together make up the nuclear fuel cycle.

Not all types of nuclear fuels create power from nuclear fission. Plutonium-238 and some other elements are used to produce small amounts of nuclear power by radioactive decay in radioisotope thermoelectric generators and other types of atomic batteries. Also, light nuclides such as tritium (³H) can be used as fuel for nuclear fusion.

Nuclear fuel has the highest energy density of all practical fuel sources.

According to the International Nuclear Safety Center the thermal conductivity of uranium dioxide can be predicted under different conditions by a series of equations.

The bulk density of the fuel can be related to the thermal conductivity

Where ρ is the bulk density of the fuel and ρ_td is the theoretical density of the uranium dioxide.

Then the thermal conductivity of the porous phase (K_f) is related to the conductivity of the perfect phase (K_o, no porosity) by the following equation. Note that s is a term for the shape factor of the holes.

K_f = K_o(1 − p/1 + (s − 1)p)

Rather than measuring the thermal conductivity using the traditional methods in physics such as Lees' disk, the Forbes' method or Searle's bar it is common to use a laser flash method where a small disc of fuel is placed in a furnace. 

After being heated to the required temperature one side of the disc is illuminated with a laser pulse, the time required for the heat wave to flow through the disc, the density of the disc, and the thickness of the disk can then be used to calculate and determine the thermal conductivity.

λ = ρC_pα

• λ thermal conductivity
• ρ density
• C_p heat capacity
• α thermal diffusivity

If t_1/2 is defined as the time required for the non illuminated surface to experience half its final temperature rise then.

α = 0.1388 L²/t_1/2

• L is the thickness of the disc

Semoga Bermanfaat

Photo oleh: A.N. at Nuclear Energy Conference 

Sumber:

http://www.batan.go.id/  (BATAN)

http://www.iaea.org/ (International Atomic Energy Agency)

http://nuclearscienceandtechnology.blogspot.com/  (Sekolah Sains dan Teknologi Nuklir)

http://masyarakatipteksindonesia.blogspot.com/2010/02/nuklir-indonesia_8979.html (Masyarakat Nuklir Indonesia)

http://www.sttn-batan.ac.id/ (Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir BATAN)

http://ocw.mit.edu/courses/nuclear-engineering/ (Nuclear Engineering OpenCourseWare from MIT)

http://fisika.upi.edu/ (Jurusan Pendidikan Fisika, FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia)

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fuel