AS Kembali Masuk ke Pasar Bahan Bakar Nuklir

 (spectrum.ieee.org)
1 poin oleh GN⁺ 2023-11-16 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • 93 pembangkit listrik tenaga nuklir yang ada di AS menggunakan sekitar 2.000 ton bahan bakar uranium setiap tahun, tetapi komersialisasi reaktor generasi berikutnya membutuhkan pasokan HALEU, yang produksi skala komersialnya terkonsentrasi di Rusia
  • Centrus Energy menyerahkan HALEU pertama yang diproduksi di pabrik Piketon, Ohio, kepada Departemen Energi AS, menandai dimulainya kembali produksi bahan bakar nuklir komersial di dalam negeri AS setelah 70 tahun
  • HALEU memiliki kadar U-235 hampir 20%, lebih tinggi dari uranium diperkaya rendah konvensional yang sekitar 5%, tetapi lebih rendah dari uranium tingkat senjata yang di atas 90%, sehingga diklasifikasikan sebagai diperkaya rendah
  • 9 dari 10 reaktor generasi berikutnya dalam Advanced Reactor Demonstration Program Departemen Energi AS menggunakan HALEU, dengan nilai investasi pemerintah sekitar 600 juta dolar AS
  • AS diperkirakan membutuhkan lebih dari 40 ton HALEU sebelum 2030, dan rencana pembelian sekitar 25 ton per tahun untuk menciptakan permintaan awal industri menjadi kunci pembangunan rantai pasok

Pasokan HALEU Pertama dari Centrus

  • Centrus Energy yang berkantor pusat di Bethesda, Maryland, menyerahkan pasokan pertama HALEU yang diproduksi di pabrik Piketon, Ohio, kepada Departemen Energi AS
  • Pasokan ini dinilai sebagai titik awal dimulainya kembali produksi bahan bakar nuklir domestik komersial di AS setelah 70 tahun
  • Volume produksi awal masih kecil dan dirancang meningkat secara bertahap
    • Direncanakan memproduksi 20 kg hingga akhir 2023
    • Diperkirakan memproduksi 900 kg pada 2024
  • Saat ini Centrus mengoperasikan 1 cascade yang terdiri dari 16 sentrifus
  • Produksi skala komersial memerlukan pembangunan beberapa cascade, masing-masing dengan 120 sentrifus

Mengapa Reaktor Generasi Berikutnya Membutuhkan HALEU

  • 93 pembangkit nuklir yang saat ini beroperasi di AS menggunakan sekitar 2.000 ton bahan bakar uranium setiap tahun
  • Uranium diperkaya rendah untuk reaktor konvensional sulit memenuhi persyaratan sebagian reaktor generasi berikutnya yang akan beroperasi di masa depan
  • HALEU memungkinkan densitas daya tinggi pada reaktor generasi berikutnya
    • Teras reaktor yang lebih kecil
    • Umur teras reaktor yang lebih panjang
    • Limbah bahan bakar yang lebih sedikit
  • Menurut Centrus, energi yang terkandung dalam 3 sendok makan HALEU cukup untuk memasok penggunaan listrik seumur hidup rata-rata konsumen AS

Metode Pengayaan Uranium dan Pilihan Teknologi

  • Proporsi U-235 dalam uranium alam yang dapat mempertahankan reaksi berantai nuklir kurang dari 1%
  • Reaktor masa kini menggunakan LEU dengan kandungan U-235 hampir 5%
  • HALEU adalah bahan bakar yang menaikkan kadar U-235 hingga sekitar 19,75%
  • Metode difusi gas konvensional digunakan dalam Manhattan Project dan sektor pembangkit nuklir komersial, tetapi menjadi kurang disukai karena konsumsi energinya sangat besar
  • Centrus dan perusahaan negara Rusia Tenex memproduksi HALEU dengan metode sentrifugasi gas
    • Dimulai dari uranium yang diperkaya sekitar 5% dalam bentuk gas
    • Diputar dengan kecepatan tinggi dalam sentrifus berbentuk tabung setinggi 4 lantai
    • U-238 yang lebih berat terdorong ke arah dinding, sementara U-235 lebih banyak tertinggal di bagian dalam
    • Gas melewati cascade sentrifus dan diperkaya secara bertahap hingga mencapai konsentrasi target
  • Pengayaan laser disebut sebagai teknologi yang menjanjikan, tetapi masih berada pada tahap awal pengembangan
    • Departemen Energi AS mengamati Global Laser Enrichment di Wilmington, North Carolina

Reaktor yang Menggunakan HALEU dan yang Tidak

  • Tidak semua reaktor generasi berikutnya membutuhkan HALEU
  • Beberapa reaktor modular kecil yang sedang dikembangkan GE dan Westinghouse menggunakan air sebagai pendingin dan uranium oksida sebagai bahan bakar, serta berencana memakai bahan bakar LEU standar
  • HALEU menjadi diperlukan pada reaktor generasi berikutnya yang memakai pendingin dan bahan bakar yang lebih inovatif serta menargetkan teras reaktor yang sangat kecil
    • Reaktor cepat berpendingin natrium milik TerraPower
    • Reaktor gas suhu tinggi milik X-energy
    • Reaktor suhu tinggi berpendingin garam fluorida milik Kairos Power

Prospek Permintaan dan Kemacetan Pasokan

  • Departemen Energi AS memperkirakan AS akan membutuhkan lebih dari 40 ton HALEU sebelum 2030
  • Produsen reaktor generasi berikutnya masih membutuhkan beberapa tahun lagi hingga teras reaktor benar-benar beroperasi
  • TerraPower yang didukung Bill Gates mengumumkan penundaan 2 tahun untuk demonstrasi reaktor Natrium karena kekurangan HALEU
  • Centrus memiliki nota kesepahaman dengan TerraPower, tetapi belum ada kontrak pembelian resmi

Kandidat Pemasok Lain dan Rencana Pembelian Pemerintah

  • Urenco sedang mempertimbangkan produksi HALEU di fasilitas pengayaan New Mexico
    • Perusahaan ini dimiliki bersama oleh pemerintah Inggris, pemerintah Belanda, dan utilitas Jerman
    • Saat ini memproduksi LEU
  • BWXT mengumumkan pada Agustus 2023 bahwa mereka akan memproduksi 2 ton HALEU selama 5 tahun ke depan untuk National Nuclear Security Administration
  • Departemen Energi AS berencana membeli sekitar 25 ton HALEU per tahun untuk memulai industri dan memberikan kontrak yang stabil kepada produsen
  • Dengan mempertimbangkan jumlah reaktor generasi berikutnya yang ingin dikomersialkan di masa depan, pengamanan pasokan HALEU agar tidak meningkatkan ketergantungan pada bahan bakar nuklir Rusia tetap menjadi kunci strategi nuklir AS

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2023-11-16
Komentar Hacker News

  • Pernyataan bahwa AS bergantung pada Rusia untuk sebagian besar bahan bakar nuklir perlu disertai konteks penting bahwa program Megatons to Megawatts telah mengacaukan pasar bahan bakar nuklir selama 10 tahun
    Centrus yang disebut dalam artikel IEEE saat itu menangani sisi AS dari pertukaran ini dengan nama US Enrichment Corporation
    Program ini berhasil mendorong perlucutan nuklir setara 20.008 hulu ledak nuklir, tetapi pada praktiknya juga “membuang” bahan bakar ke pasar dan menyingkirkan operator sentrifus dari pasar
    https://en.wikipedia.org/wiki/Megatons_to_Megawatts_Program
    https://www.centrusenergy.com/who-we-are/history/megatons-to...

    • Kalau ditarik lebih jauh lagi, ada kecelakaan Chernobyl dan Three Mile Island. Persepsi bahwa tenaga nuklir kalau gagal bisa gagal dengan sangat besar tertanam kuat dalam psikologi kolektif
      Itu membentuk batas sejauh mana AS mau mendorong tenaga nuklir, dan walaupun secara keseluruhan bisa jadi solusi yang lebih baik, orang-orang enggan mendukungnya selama secara politik terlalu mudah untuk dimatikan. Dalam buku Jack Welch, "Straight from the Gut", juga disebut bahwa GE melihat perubahan arus dan mengalihkan bisnisnya dari pengembangan ke layanan PLTN, dan keputusan itu ternyata tepat
      Sangat menggembirakan melihat arus baru yang menerima bahwa kita harus belajar menjinakkan binatang buas bernama fisi nuklir. Manfaatnya lebih besar daripada kekurangannya
      https://en.wikipedia.org/wiki/Three_Mile_Island_accident
    • Alasan AS bergantung pada Rusia untuk bahan bakar nuklir adalah karena pemerintah AS menyetujui penjualan banyak tambang uranium dalam negerinya kepada organisasi yang didukung negara Rusia melalui perusahaan cangkang
      https://en.wikipedia.org/wiki/Uranium_One

  • Bukan berarti AS benar-benar keluar dari “permainan bahan bakar nuklir”. Ada fasilitas pemisahan komersial, termasuk URENCO di Nevada, yang memasok bahan bakar untuk PLTN yang sudah ada dan desain konvensional baru seperti AP-1000
    Siaran pers ini membahas uranium low-enriched berkadar tinggi (HALEU), yang masih belum dipakai oleh banyak reaktor
    NuScale sempat ingin memakai bahan bakar ini, tetapi proyek itu dibatalkan beberapa minggu lalu karena masalah biaya. Memang ada sejumlah reaktor canggih yang sedang dibahas, tetapi saya tidak tahu apakah saat ini benar-benar ada reaktor yang membutuhkan bahan bakar ini sekarang juga. Mungkin ada di luar AS
    Menurut standar NRC, uranium alam mengandung sekitar 0,7% U-235, bahan bakar reaktor tradisional diperkaya menjadi 3~5%. HALEU berada di kisaran 5~20% U-235, sedangkan tingkat senjata sekitar 90%

    • Reaktor NuScale rencananya akan menggunakan uranium yang diperkaya 4,95%, bukan HALEU
      https://www.nuscalepower.com/-/media/nuscale/pdf/fact-sheets...
    • Reaktor air ringan biasa juga bisa menggunakan HALEU, dan jeda penghentian untuk penggantian bahan bakar bisa berkurang sehingga keekonomiannya membaik
      TerraPower, yang salah satu pendirinya adalah Bill Gates, juga berencana memakai HALEU sebagai bahan bakar reaktor Natrium dalam dekade ini
    • Agak aneh bahwa triliunan dolar dihabiskan untuk anggaran militer, tetapi bahkan tidak sampai 100 miliar dolar untuk proyek ala Manhattan Project demi menemukan desain fisi nuklir yang lebih baik yang bisa menyelesaikan semua masalah energi dan pemanasan global
      Sampai kepadatan energi baterai menjadi 10~20 kali dari sekarang, tenaga surya dan angin akan tetap hanya bisa menjadi sumber daya lapis kedua dibanding pembangkit konvensional dan tenaga nuklir

  • Kalau mengikuti angka di artikel, apakah pada 2024 Departemen Energi membeli 0,9 ton dari satu-satunya produsen AS, dan 24,1 ton sisanya dibeli dari Rusia?

    • Apakah artikelnya mengisyaratkan bahwa ada sesuatu yang dibeli dari Rusia?
      Reaktor yang ada sekarang tidak menggunakan bahan bakar ini. Ini bahan bakar yang produksinya sedang ditingkatkan untuk reaktor baru yang bahkan belum dibangun
    • Jadi polanya akan naik lagi pada 2025?

  • AS benar-benar punya 93 reaktor? Saya di pihak Greta. Ayo nuklir

    • Betul. Itu menghasilkan sekitar 20% listrik AS, dan sekitar 50% listrik rendah karbon
      https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power_in_the_United_St...
    • Saya lebih ke PLTN generasi ke-4. Menurut saya pembedaan itu penting
      Contoh: https://www.energy.gov/ne/articles/3-advanced-reactor-system...
    • Greta bukan pendukung PLTN. Kebanyakan aktivis lingkungan juga bukan
    • Masalah terbesar PLTN adalah waktu pembangunannya terlalu lama. AS praktis mandek selama lebih dari 30 tahun, jadi tertinggal, dan sulit untuk beroperasi cukup cepat agar sesuai dengan target iklim
      Karena itu kita juga butuh cara lain yang lebih cepat, sambil tetap membangun PLTN untuk menopang daya beban dasar
    • Dari mana bijih uranium untuk menjalankan proyek ini akan didapat? Di mana ada bijih uranium berkadar tinggi yang secara ekonomis bisa menghasilkan sekitar 200 ton batang bahan bakar yang dibutuhkan satu PLTN 1GW setiap tahun?
      Jika bijihnya berkadar uranium 0,1%, maka dibutuhkan 1.000 ton bijih untuk mendapatkan 1 ton uranium. Biaya energinya besar dan limbahnya juga sangat banyak. Satu reaktor 1GW membutuhkan 200 ton per tahun, jadi itu berarti 200.000 ton bijih per tahun
      Sebagai perbandingan, PLTU batu bara 1GW membutuhkan 3 juta~4 juta ton batu bara per tahun. Kandungan energi batu bara sedikit berbeda tergantung pembakaran berbasis oksigen
      Lalu, untuk sistem surya/angin/penyimpanan yang bisa memasok 1GW stabil 24 jam, butuh berapa ton per tahun? Memang ada masalah penggantian baterai, tetapi bisa dihitung sendiri

  • Ketergantungan lain yang tidak diinginkan pada Rusia adalah bahan bakar jadi untuk reaktor tipe Rusia. Untungnya, beberapa negara mulai meminta Westinghouse memproduksi bahan bakar alternatif, tetapi menurut saya sejauh ini tampaknya baru berlaku untuk satu desain, yaitu VVER-440

  • Saat membaca kalimat “reaktor maju yang akan mulai beroperasi dalam beberapa tahun ke depan tidak memiliki cukup bahan bakar uranium yang ada”, Anda mungkin berpikir seperti saya, “bukankah itu dibatalkan minggu lalu?”
    https://news.ycombinator.com/item?id=38199061
    Namun yang dibatalkan adalah reaktor NuScale, dan TerraPower tampaknya masih tetap berjalan. Mungkin ada kaitannya dengan kekayaan luar biasa sang pendirinya
    https://abcnews.go.com/Technology/bill-gates-future-nuclear-...
    Mereka juga tampaknya menemukan cara untuk menarik lebih banyak pendanaan dari para miliarder
    https://www.theguardian.com/us-news/2021/jun/03/bill-gates-w...
    Rasanya seperti ada meme “pahlawan yang pantas kita dapatkan” yang bersembunyi di suatu tempat

  • Jika menghitung berdasarkan angka bahwa perusahaan akan membuat 20 kg HALEU pada akhir tahun dan memproduksi 900 kg pada 2024, serta pernyataan bahwa 3 sendok makan HALEU dapat memasok listrik seumur hidup untuk satu konsumen rata-rata di AS, maka 20 kg setara kira-kira dengan kebutuhan 1 tahun untuk 1.867 konsumen AS, dan 900 kg sekitar 84.000 orang. Lumayan untuk permulaan
    https://www.wolframalpha.com/input?i=20+kg+%2F+%28%283+table...

    • 85.000 orang seumur hidup tidak buruk. Perhitungan itu memasukkan angka 79 tahun
      Untuk basis 1 tahun, itu cukup untuk 6,7 juta orang. Hanya ada 16 negara bagian yang populasinya lebih besar dari itu
      Terlihat cukup baik. Kalau ingin kondisi yang lebih baik, seharusnya mulai 50 tahun lalu, tetapi mulai sekarang pun tetap bagus

  • Bergantung pada negara musuh untuk senjata sama bodohnya dengan mereka bergantung pada musuh untuk pangan

    • Apakah ada ketergantungan atau tidak biasanya bukan perkara yang selesai hanya dengan keputusan akhir
      Biaya dan waktu persiapan yang dibutuhkan untuk mandiri penting dalam pertimbangan strategis

  • Tulisan terkait: https://www.eurasiantimes.com/nuclear-champions-us-lags-behi...