Peneliti Kanada Temukan Unsur Silikon dalam Bahan Bakar Nuklir TRISO

Peneliti dari Kanada menemukan bahwa bahan bakar nuklir yang kuat, TRISO, mengandung silikon, bahkan sebelum partikel tersebut memasuki reaktor. Temuan ini berasal dari penelitian yang dilakukan oleh Profesor Samantha Gateman dan timnya di Western University, yang sedang mempelajari partikel bahan bakar TRISO sebagai bagian dari proyek yang lebih besar, bertujuan untuk menggambarkan sifat kimia bahan tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk memeriksa sifat kimia bahan bakar nuklir untuk membantu mengarahkan penanganan aman di masa depan, serta memahami bagaimana bahan tersebut terurai melalui reaksi kimia seiring waktu.

Untuk menentukan dari mana korosi atau degradasi bahan fissi dimulai dan bagaimana hal itu menyebar seiring waktu, peneliti pascadoktoral Soroosh Hakimian dan Shamim Pourrahimi dari laboratorium Gateman mulai memeriksa komposisi bahan tersebut. Partikel bahan bakar TRISO berukuran seperti biji poppy, dibungkus dalam lapisan pelindung. Dalam eksperimen mereka, tim menemukan bahwa silikon sudah ada dalam partikel sebelum terpapar radiasi.

Penemuan Silikon yang Mengejutkan

Gateman menyatakan, "Kami menemukan silikon dalam partikel bahan bakar, bahkan sebelum ia memasuki reaktor. Ini berarti ketika kami melihat silikon dalam bahan bakar yang terpapar radiasi, kita tidak bisa secara otomatis mengasumsikan bahwa itu berasal dari lapisan silikon karbida." Para peneliti mencatat bahwa temuan ini mengejutkan, karena TRISO dianggap sebagai salah satu desain bahan bakar nuklir terkuat yang pernah ada. Setiap partikel bahan bakar kecil dikelilingi oleh beberapa lapisan yang dirancang untuk menampung produk fissi radioaktif.

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa silikon muncul dalam bahan bakar TRISO setelah terpapar suhu ekstrem dan radiasi di reaktor. Dalam penelitian tersebut, silikon yang berpindah dari lapisan pelindung silikon karbida di sekitar dianggap sebagai kemungkinan sumber temuan tersebut. Namun, penelitian terbaru oleh Gateman dan timnya menunjukkan bahwa silikon sudah ada sebelum bahan bakar memasuki reaktor.

Partikel Silikon dalam Proses Pembuatan

Menurut para peneliti, ini menetapkan tolok ukur baru untuk memahami perubahan silikon selama operasi reaktor. Gateman dalam sebuah pernyataan menyatakan bahwa ini juga mengajukan pertanyaan baru tentang bagaimana bahan tersebut awalnya masuk ke dalam partikel bahan bakar. Gateman menyebutkan bahwa temuan ini membuat tim kembali meneliti proses pembuatan bahan bakar. Bahan fissi dihasilkan melalui proses yang disebut sol-gel manufacturing. Dalam proses ini, bahan yang mengandung uranium dibentuk menjadi bola kecil dengan merendamnya dalam bak minyak silikon panas. Siklus perendaman ini dilakukan sebelum partikel menerima perlakuan panas dan mendapatkan lapisan pelindungnya.

Untuk memeriksa apakah partikel silikon masuk selama proses pembuatan, tim meneliti partikel bahan bakar dalam keadaan telanjang dan sepenuhnya dilapisi. Mereka menemukan silikon pada setiap tahap, yang mengejutkan para peneliti. Gateman menyatakan, "Bagian yang mengejutkan adalah menyadari bahwa silikon mungkin terkait dengan cara bahan bakar diproduksi. Dari sudut pandang kimia, komposisi minyak sangat penting, karena bahan berinteraksi dengan minyak selama proses pembentukan partikel bahan bakar."

Para peneliti menyimpulkan bahwa silikon yang ada dalam TRISO bukanlah hasil dari proses pelapisan selanjutnya; sebaliknya, ia sudah ada dalam proses pembuatan partikel nuklir. Hasil ini telah dipublikasikan dalam Journal of Nuclear Materials.

Hubungan antara Pembuatan dan Kinerja Bahan Bakar TRISO

Penelitian tentang bahan bakar TRISO mengungkapkan keberadaan silikon dalam partikel bahan bakar nuklir, yang tidak hanya menantang pemahaman sebelumnya tentang sumber silikon, tetapi juga dapat mempengaruhi desain dan keamanan bahan bakar di masa depan. Temuan tim penelitian menunjukkan bahwa keberadaan silikon terkait erat dengan proses pembuatan bahan bakar, yang dapat mengubah pemahaman kita tentang sifat kimia bahan bakar nuklir. Seiring dengan perkembangan teknologi nuklir, memahami perilaku bahan-bahan ini sangat penting untuk memastikan keamanan dan efisiensi energi nuklir.