Sebagai reaktor nuklir yang menggunakan bahan bakar cair, MSR lebih superior dalam urusan pemanfaatan bahan bakar ketimbang reaktor berbahan bakar padat. Kenapa?

Pertama, MSR tidak butuh fabrikasi dan kelongsong bahan bakar, yang artinya nilai ekonomi netron lebih baik. Apa maksudnya? Netron yang diproduksi dalam reaktor nuklir termanfaatkan secara lebih optimal. Lebih banyak netron yang digunakan bahan bakar untuk berfisi daripada yang terserap tidak berguna oleh produk fisi dan struktur kelongsong.

Produk fisi gas mulia seperti xenon-135, yang merupakan penyerap netron kuat, bisa dikeluarkan secara kontinu dari dalam reaktor, menggunakan teknik seperti helium sparging. Ini tidak bisa dilakukan di reaktor berbahan bakar padat, xenon-135 akan terperangkap dalam struktur bahan bakar dan menjadi racun bagi netron.


Kemampuan pembuangan produk fisi ketika reaktor beroperasi ini yang menjadikan nilai ekonomi netron MSR lebih baik daripada LWR. Hasilnya, pemanfaatan bahan bakar lebih baik, sehingga lebih sedikit bahan bakar yang dikonsumsi.

Kedua, karena MSR tidak menggunakan kelongsong bahan bakar, yang kualitasnya terdegradasi seiring waktu karena hantaman konstan dari radiasi netron dan gamma dalam reaktor. Karena itu, bahan bakar MSR dapat dibiarkan berada di dalam reaktor hingga bisa benar-benar termanfaatkan tanpa perlu terkendala masalah ketahanan material. Derajat bakar MSR bisa mencapai lebih dari 90%, sementara LWR hanya 4-5% saja. Dengan kata lain, bahan bakar LWR hanya bisa termanfaatkan sekitar 4-5%, sisanya mesti dikeluarkan dari dalam reaktor sebelum sempat terpakai.

Derajat bakar tinggi dari MSR membuat reaktor ini hanya membutuhkan sekitar 800 kg thorium per GWe-tahun. Untuk perbandingan, LWR konvensional butuh sekitar 200 ton uranium alam per GWe-tahun!

Kalau dimasukkan dalam angka, Indonesia memiliki cadangan thorium terbukti sebesar 130 ribu ton. Angka ini cukup untuk memberdayai 160 GWe MSR selama 1000 tahun. Jadi, MSR memang sangat sustainabel.

MSR tidak harus selalu menggunakan thorium. Subtipe MSR yang menggunakan spektrum netron cepat, misalnya Molten Chloride Fast Reactor(MCFR), bisa menggunakan uranium dengan sama sustainabelnya sebagaimana menggunakan thorium.

MSR beroperasi pada suhu tinggi (700-800 C). Konsekuensinya, MSR dapat meraih efisiensi termal lebih tinggi dari LWR konvensional. Panas yang dihasilkannya dapat pula dimanfaatkan untuk proses termal industri. Selain untuk desalinasi air, panas dari MSR juga dapat digunakan untuk proses termal yang butuh suhu lebih tinggi, seperti enhanced oil recovery, gasifikasi batubara, distilasi minyak mentah, pencairan batubara, sintetis hidrogen maupun sintetis bahan bakar hidrokarbon.

Sintetis hidrogen secara khusus cukup krusial. Selama ini, hidrogen diproduksi menggunakan energi fosil, yakni steam reformingdari gas alam dan byproduct dari pengilangan minyak. Metode seperti ini melepaskan CO2 dalam jumlah besar ke udara. Untuk membangun peradaban ter-dekarbonisasi, butuh sintetis hidrogen yang tidak berasal dari energi fosil.



“Hidrogen bersih” ini bisa disintetis menggunakan radiolisis suhu tinggi menggunakan siklus sulphur-iodin atau elektrolisis suhu tinggi. Kedua proses ini membutuhkan panas bersuhu tinggi, dan MSR bisa menyediakannya. Menggunakan hidrogen untuk produksi bahan bakar sintetis, seperti methanol atau dimetil eter, dapat dilakukan secara bersih dan netral karbon. Begitu pula seandainya ada yang mau menggunakan hydrogen fuel cell.

Panas suhu tinggi MSR sangat esensial untuk menggantikan energi fosil.

Meski sebenarnya limban nuklir bukan benar-benar sebuah isu, apalagi masalah, ini seringkali membuat penerimaan politis dari energi nuklir agak-agak sedikit problematik. Khususnya kalau sudah berurusan dengan elemen transuranik umur panjang (yang sebenarnya bukan isu juga). Segala macam pembicaraan soal limbah nuklir itu melelahkan dan jalan di tempat.

MSR tidak perlu mengalami problematika serupa. Kalau menggunakan siklus thorium, MSR menghasilkan elemen transuranik dalam orde 100 kali lebih sedikit daripada LWR. Tiap tahun, LWR berdaya 1 GWemenghasilkan 300 kg transuranik (plutonium dan aktinida minor), sementara MSR berdaya 1 GWe cuma menghasilkan kurang dari 1 kg transuranik. Sekalipun katakanlah MSR menggunakan low-enriched uranium (LEU) untuk startup reaktor (yang mana hampir merupakan sebuah kepastian), transuranik yang dihasilkannya dapat dibiarkan saja di dalam reaktor sampai seluruhnya ‘terbakar’.

Sementara, produk fisi lainnya akan meluruh sampai ke level radioaktivitas alami dalam waktu 300 tahun, sehingga manajemen limbahnya jadi jauh lebih murah dan mudah lagi.

Bagaimana kalau MSR menggunakan siklus uranium seperti MCFR? Transuranik yang dihasilkannya dapat dibiarkan saja di dalam reaktor nuklir, tidak perlu diseparasi. Pada akhirnya, transuranik ini akan berfisi dan lenyap juga. Kalau mau lebih cepat dilenyapkan, ya pisahkan saja transuraniknya, lalu ‘bakar’ di MSR dengan siklus thorium. Selesai perkara.

Tingkat keselamatan reaktor nuklir tidak perlu diragukan lagi. Lebih dari 440 reaktor daya nuklir beroperasi di seluruh dunia selama puluhan tahun dengan selamat. Hanya terjadi tiga kecelakaan yang melibatkan reaktor daya nuklir dengan korban jiwa minimal. Tidak ada moda energi yang lebih selamat dari energi nuklir. Padahal sebagian besar reaktor itu LWR.

Sistem keselamatan MSR jauh lebih baik lagi dari LWR.

MSR menggunakan bahan bakar cair, sehingga secara praktis tidak mungkin ada kecelakaan pelelehan bahan bakar. Lha wong bahan bakarnya sudah cair. MSR pun memiliki koefisien reaktivitas suhu dan void bahan bakar negatif, sehingga menjamin operasi reaktor yang stabil. Ketika suhu bahan bakar naik dari suhu operasi standar, bahan bakar akan mengembang dan terdorong keluar dari teras reaktor, mengurangi reaktivitasnya. Suhu yang naik pun akan memicu Efek Doppler, meningkatkan tangkapan thorium sehingga mengurangi reaksi fisi. MSR itu self-regulating.

MSR memiliki kemampuan untuk mengisi bahan bakar ketika reaktor beroperasi, lagi-lagi karena bahan bakarnya yang cair. Kapabilitas ini membuat MSR membutuhkan lebih sedikit reaktivitas berlebih, sehingga mengurangi risiko terjadinya prompt jump.

MSR beroperasi dalam suhu tinggi dengan tekanan ambien, sehingga melenyapkan risiko terjadinya tekanan berlebih. Produk fisi volatil seperti cesium-137 dan iodin-131 terkunci dalam ikatan garam fluorida. Karenanya, produk fisi ini tidak bisa terhambur ke lingkungan ketika terjadi ‘sesuatu yang tidak diharapkan’.

Fitur keselamatan yang simpel tapi sangat menarik dari MSR adalah adanya katup beku (freeze valve) yang diletakkan di bawah teras reaktor. Seandainya, karena satu dan lain hal, reaktor kehilangan suplai daya, garam bahan bakar akan mengalami overheating. Katup beku yang ketika reaktor beroperasi dijaga dalam kondisi padat menggunakan blower pun akan kehilangan pendinginan. Kombinasi keduanya akan melelehkan katup beku dengan sukses, menjatuhkan bahan bakar ke emergency drain tank di mana re-kritikalitas mustahil terjadi. Karena reaktor kosong dari bahan bakar, reaksi fisi pun terhenti dan reaktor mati secara otomatis.

MSR tidak butuh intervensi operator untuk mematikan reaktor. Istilahnya, MSR itu walkaway safe.

Keselamatan reaktor nuklir tidak pernah menjadi masalah besar. MSR menjamin aspek keselamatan ini menjadi bukan lagi isu yang bisa diangkat ke permukaan.

MSR yang menggunakan siklus thorium murni menghasilkan sangat sedikit plutonium. Sebagian besar merupakan plutonium-238, yang sama sekali tidak berguna untuk manufaktur senjata nuklir (tapi sangat berguna untuk keperluan luar angkasa). MSR yang menggunakan LEU untuk startup akan menghasilkan weapon-grade plutonium pada tahun pertama, tapi memisahkan plutonium dari thorium itu sulitnya luar biasa. Nantinya, kualitas plutonium dalam MSR akan berkurang hingga akhirnya tidak berguna untuk digunakan sebagai senjata nuklir.

Tapi bagaimana soal uranium-233 yang dihasilkan dari thorium? Bahan bakar fisil ini sangat baik untuk reaktor nuklir dan bisa digunakan dalam senjata nuklir. Tetapi, produksinya seringkali didampingi dengan uranium-232 yang tidak bisa dipisahkan darinya. Uranium-232 meluruh dengan cepat menjadi thallium-208, pemancar gamma kuat 2,6 MeV. Kontaminasi uranium-232 sebesar 50 ppm cukup untuk membunuh perakit senjata nuklir dalam waktu beberapa jam tanpa menggunakan perisai yang sangat tebal dan penanganan yang sangat sulit. Lebih dari itu, radiasi gamma yang dipancarkan thallium-208 cukup kuat untuk merusak perangkat elektronik dalam senjata nuklir. Perawatan senjata nuklir dari uranium-233 jauh lebih sulit dilakukan daripada menggunakan high-enriched uranium (HEU) maupun plutonium.

Bagaimana kalau unsur antaranya, protaktinium-233, dipisahkan dari bahan bakar sebelum terkontaminasi dengan uranium-232? Sangat memungkinkan. Masalahnya, perlu sistem reprosesing kimia tambahan yang relatif mahal dan harus bisa bertahan pada lingkungan yang ‘kejam’ (suhu tinggi, korosif, dsb). Sementara reprosesing plutonium tidak sesulit itu.

Kalau ada negara yang mau bikin senjata nuklir, sejujurnya, menggunakan pengayaan uranium dan reaktor khusus produksi plutonium itu jauh lebih gampang daripada menyimpangkan MSR.

Karena sifat-sifat melekat dari MSR, reaktor ini membutuhkan material dan sistem keselamatan jauh lebih sedikit daripada LWR. Soal material dan keselamatan ini sering jadi masalah yang membuat biaya modal LWR lebih mahal daripada pembangkit listrik energi fosil. Selain itu, MSR bisa dibangun secara massal seperti industri pesawat terbang, mengurangi waktu dan kemudian biaya untuk membangunnya. Thorium, bahan bakar utama MSR, melimpah dan murah. Kebutuhan bahan bakar MSR yang sangat sedikit membuat biaya bahan bakarnya sama sekali tidak penting. Bahkan mau dihilangkan dalam perhitungan biaya pokok pembangkitan (BPP) listrik pun tidak akan berpengaruh apa-apa.

Harapannya, MSR bisa dibangun dengan biaya kurang dari USD 2000/kW, sehingga BPP listriknya bisa kurang dari USD 3 sen/kWh. Untuk perbandingan, BPP listrik dari batubara sekitar USD 5 sen/kWh. MSR lebih murah dari batubara. MSR akan sangat membantu menggantikan batubara, yang notabene polutif dan menyebabkan pemanasan global.

Disebabkan MSR itu murah, teknologi reaktor maju ini dapat memenuhi kebutuhan energi dunia tanpa merusak lingkungan maupun memberatkan ekonomi.

Tentu saja, apakah MSR bisa benar-benar lebih murah atau tidak bergantung tidak hanya pada teknologinya, tetapi juga regulasi. Begini, LWR tidak perlu menjadi semahal sekarang kalau bukan gara-gara regulasi yang terlalu ketat, yang diakibatkan oleh ketakutan irasional terhadap radiasi level rendah (yang mengganggu para fisikawan nuklir saat ini), sehingga membuat regulator menggunakan model LNT yang basi, kadaluarsa dan tidak pernah terbukti untuk melakukan safety assessment.

Saat ini, belum ada MSR yang dibangun. Diperkirakan, pada medio 2020-an, MSR sudah bisa komersial. Saat ini, ThorCon sedang menjajak untuk membangun purwarupa MSR di Indonesia. Sementara, Terrestrial Energy sedang mengajukan lisensi di Amerika Serikat. Yang lain masih dalam tahap perancangan dan pematangan desain.

Nah, ketika sudah komersial nanti, MSR bisa jadi pilihan bagus untuk memenuhi kebutuhan listrik nasional. Seandainya pemerintah serius dan regulasinya tidak ketinggalan zaman.

Andang Widi Harto, Kusnanto. 2013. Advanced Reactor Technology. Yogyakarta: Program Studi Teknik Nuklir Universitas Gadjah Mada.
Energy Process Developments Ltd. 2015. MSR Review, Feasibility of Developing a Pilot Scale Molten Salt Reactor in the UK. London: EPD.
Robert Hargraves. 2012. Thorium Energy Cheaper Than Coal. Hanover: CreateSpace Independent Publishing Platform.
Robert Hargraves, Ralph Moir. 2010. Liquid Fluoride Thorium Reactors, an old idea in nuclear power gets revisited. American Scientist vol. 98, pp. 304-313. Juli-Agustus 2010.
World Nuclear Association, Nuclear Process Heat. Diakses dari http://www.world-nuclear.org/informa...-industry.aspx