Thorium, Sang Energi Pengganti Nuklir Masa Depan
Bayangkan kalian memiliki bola yang seperti dalam gambar diatas, dan bola tersebut bisa menghasilkan sebuah energi berkali-kali lipat untuk menghasilkan listrik dirumah kalian atau lebih besar lagi bisa menghidupkan satu kota penuh dalam kurun waktu satu abadnya.
Wah seperti film - film fiksi ilmiah hollywood, tetapi ini bukan dan ini akan terwujud dalam kurun 5 - 10 tahun lagi.
Apa Sih Thorium Itu?
Thorium adalah sebuah unsur dengan no atom 90 yang mempunyai sifat radioaktif yang dapat dipakai sebagai bahan bakar reaktor nuklir. Karena Thorium bukan inti fisile maka untuk menggunakan Thorium harus memakai Uranium tetapi ini hanya untuk awal memicu reaksi karena setelah itu Thorium yang disebut inti fertile (subur) dapat membelah dan menghasilkan Uranium 233 atau dapat dilakukan penembakan dengan Neutron sehingga Thorium membelah. -- untuk yang ingin lebih detail membaca tentang siklus Thorium sebagai bahan bakar Nuklir silahkan membaca dokumen IAEA (Thorium Fuel Cycle - Potential annd Chanllenges).
Tidak seperti Uranium yang terbilang langka, Thorium terdapat dalam jumlah cukup banyak di dalam bumi di banding emas, perak, dan timah hampir di setiap negara di dunia terdapat Thorium. Di Indonesia, Thorium dapat di temukan di Bangka Belitung sebagai ikutan timah dan menurut Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN) ada sekitar 121.500 ton cadangan Thorium di Babel (hanya Babel belum seluruh Indonesia) yang dapat memberikan daya 121 Gigawatt selama 1000 tahun (saat ini total produksi listrik Indonesia masih di bawah 40 Gigawatt). – Bicara tentang kemandirian energi dan ketahanan energi inilah jawabannya bukan batubara yang akan habis dalam 20 tahun atau gas yang akan habis dalam 38 tahun.
Kenapa Bisa Sebagai Mengganti Nuklir Masa Depan?
Thorium yang memilki densitas energi terpadat sehingga 1 ton Thorium yang hanya sebesar bola basket dapat menjadi bahan bakar pembangkit listrik berdaya 1000 MW selama 1 tahun. Bandingkan dengan uranium yang membutuhkan 200 ton atau batubara yang membutuhkan 3,5 juta ton. - dan yang lebih menggembirakan bahwa indonesia memilki Cadangan Thorium untuk 1000 tahun. -- Bahan bakar dalam reaksi fisi sesungguhnya adalah Elemen Bahan Nuklir (Nuclear Fuel) karena tidak ada yang di bakar dalam reaksi nuklir, menghasilkan limbah nuklir yang sangat kecil, tidak dapat di persenjatai, tidak mengeluarkan emisi apapun dan karena densitas energi yang sangat tinggi maka energi yang dihasilkan sangat murah.
Thorium akan mengakhiri pengunaan bahan bakar minyak selamanya karena di masa depan kendaraan, kapal laut bahkan pesawat terbang dapat memakai Thorium sebagai bahan bakar. DR. Carlo Rubbia, pemenang hadiah Nobel Fisika dan Direktur CERN,lembaga Riset Nuklir Eropa mengatakan dalam Konprensi Thorium Internasional 2013 :
"there is more than 4500 times more energy available to us in Thorium than there is in all the fossil resources combined, that ought to make Thorium Energy sustainable.." (Carlo Rubbia).
"Ada lebih dari 4500 kali lebih banyak energi yang terkandung dalam Thorium daripada seluruh sumberdaya energi fossil di gabungkan, yang membuat Energi Thorium berkelanjutan.. "(Carlo Rubbia)
Menurut Rubbia cadangan Thorium di Bumi cukup untuk memberikan kebutuhan energi dunia selama 20.000 tahun kedepan, bukan main-main ini adalah pernyataan seorang peraih hadiah Nobel. Berakhir sudah tarif listrik PLN yang setiap tahun naik terus, karena tarif listrik dapat turun lebih dari 30% dan tidak akan naik selama anda hidup.Ini semua bukan fantasi tapi akan menjadi kenyataan dalam waktu kurang dari 10 tahun dari sekarang.
Sejarahnya Thorium?
Hampir semua bahan bakar PLTN di dunia adalah Uranium dalam bentuk padat dengan pendingin air atau yang disebut Light Water Reactor (LWR) yang memiliki 3 variant yang disebut : Pressurised Water Reactor (PWR), Boiling Water Reactor (BWR) dan Super Critical Water Reactor (SCWR) – PWR dan BWR adalah yang terbanyak di pakai di dunia.Sejak awal penelitian Nuklir selalu di danai oleh militer, sejak Manhattan Project yang menciptakan bom atom Hiroshima-Nagasaki, karenakan kebutuhan untuk menciptakan bom nuklir yang lebih dahsyat dan unsur terpenting adalah Plutonium yang tidak di dapat di alam hanya didapat melalui proses fisi nuklir -- jadi sesungguhnya reaktor LWR hanyalah sebuah pabrik plutonium terselubung.
Sebagai contoh 1000 MW reaktor PWR menghasilkan sekitar 230 kg/tahun Plutonium yang cukup untuk membuat 30 bom atom skala Hiroshima adalah Dr Alvin Weinberger, salah satu anggota Manhattan Project yang mengusulkan mempergunakan Thorium sebagai bahan bakar reaktor daya sipil (PLTN) yang memiliki efisiensi lebih dari 90% dibanding uranium yang hanya dibawah 3% ditambah reaksi fisi thorium tidak menghasilkan Plutonium sehingga lebih aman tetapi ternyata hal ini justru yang tidak membuat Thorium menarik bagi pihak militer yang masih membiayai riset nuklir saat itu sehingga penelitian Thorium di hentikan pada tahun 1969. Pada saat riset thorium di hentikan, Weinberger telah menciptakan sebuah reaktor khusus sipil yang bukan LWR yang telah beroperasi di Oak Ridge National Laboratory selama 20,000 jam tanpa masalah.
Reaktor ini disebut Molten Salt Reactor(MSR) karena mempergunakan pendingin garam cair dan bahan bakar cair yang sangat cocok untuk thorium, sejak itu berkakhirlah pamor Thorium/MSR sampai tidak pernah lagi ada pembahasan MSR dalam dunia fisika nuklir, bahkan sampai sekarang MSR tidak pernah di ajarkan di Fakultas Tehnik Nuklir di Dunia. sampai kejadian setelah Fukushima pada tahun 2011 para ahli nuklir mulai mengkaji ulang desain reaktor pendingin air dan berbahan bakar padat. Pemikiran untuk memakai bahan bakar cair mulai muncul kembali dan tentunya salah satu yang sudah terbukti adalah MSR.
Keunggulan Pendingin Reaktornya Thorium, TMSR daripada LWR?
Walaupun desain MSR selama lebih dari 50 tahun tidak ada yang melirik tetapi ketika pada tahun 2000 berbagai ahli dan pelaku industri nuklir berkumpul untuk membahas desain reaktor nuklir generasi ke IV dan MSR terpilih sebagai salah satu dari 6 reaktor yang di setujui sebagai reactor generasi ke IV yang handal dan satu-satunya yang sudah terbukti.
Beberapa keunggulan MSR dengan bahan bakar thorium dan garam cair (TMSR) dibanding reaktor LWR pada umumnya antara lain :
1. TERBUKTI : reaktor daya TMSR 30 MW sudah pernah di operasikan oleh Oak Ridge National Laboratory selama 20,000 jam (1965 – 1969) tanpa masalah. MSR adalah satu-satunya reaktor Generasi IV yang sudah terbukti.
2. TEKANAN NORMAL : reaktor TMSR bekerja dalam tekanan normal (1 ATM) sehingga tidak membutuhkan struktur pelindung yang berat yang membuat konstruksi TMSR jauh lebih murah.-- Sementara reaktor LWR bekerja pada tekanan 144 ATM atau setara pada kedalaman 1,5 km dibawah laut, ketebalan betonnya saja 1,5 meter. Tekanan yang tinggi dapat menimbulkan ledakan bila terjadi kebocoran atau meltdown seperti pada kasus Fukushima.
3. LIMBAH LEBIH KECIL : TMSR mengkonsumsi lebih dari 90% bahan bakar dibanding LWR yang hanya 3% sehingga sisa limbah radioaktif sangat kecil dengan tingkat radioaktif jauh lebih kecil di banding Uranium dan Plutonium dan limbah tersebut dapat di campur lagi sebagai bahan bakar TSMR – Sebagai perbandingan 1000 MW PLTN LWR menghasilkan limbah 35 ton sementara TSMR hanya 170 Kg.
4. LEBIH EFISIEN : Karena TMSR bekerja pada tempartur yang cukup tinggi sekitar 800 C dibanding LWR yang hanya 300 C maka TMSR dapat mengkoversi panas menjadi listrik jauh lebih efisien di banding LWR dengan tingkat konversi mendekati 50% bahkan jauh lebih baik daripada batubara dan gas yang membuat tingkat keekonomisan sangat tinggi.
5. ANTI MELTDOWN : Karena bahan bakar dan pendingin TMSR sudah dalam keadaan cair (melt) maka TMSR tidak mungkin terjadi meltdown. Reaksi fisi TMSR dapat berhenti dalam sekejap (dalam hitungan menit) tanpa adanya decay heat yang berkepanjangan. Tidak seperti LWR bahkan setelah control rod dimasukan untuk menghentikan reaksi fisi tetapi decay heat pada tempratur 900 C masih tetap berlangsung yang menyebabkan akumulasi gas Hidrogen dapat menyebabkan terjadi meltdown dan ledakan yang meruntuhkan struktur pelindung -- seperti kasus Fukushima.
6. PASSIVE SAFETY : Ketika terjadi hilangnya listrik atau bencana lainnya maka garam cair akan meluncur ke tempat penampungan di bawah tanah secara otomatis tanpa bantuan listrik atau manusia secara gravitasi dan karena tidak adanya pemanasan maka dalam waktu singkat garam cair akan mengeras menjadi kristal sehingga aman. -- hal inilah yang di sebut “passive safety” atau “walk away safety” yang hampir menjadi kriteria utama semua jenis reaktor generasi ke IV, tentunya bagi jenis LWR hal ini sangat sulit di laksanakan dengan mudah, karena prinsip LWR adalah pendingin air, maka untuk melaksanakan fungsinya pompa air harus bekerja.
7. MODULARITY : Sejak awal prinsip desain TMSR dibuat sangat sederhana dengan pemikiran dapat di fabrikasi di pabrik lalu di angkut kelokasi dibanding dibuat di lokasi hampir semua PLTN saat ini yang di bangun di lokasi. – Hal ini bertujuan membuat biaya yang murah (karena fabrikasi) dan pembangunan yang cepat. Di perkirakan di butuhkan hanya 24 bulan untuk membangun 1000 MW dibanding 5 – 7 tahun untuk LWR. – Modularity saat ini menjadi bagian dari design philosphy dari Advanced Reactor program yang di biayai oleh AS.
8. SCALABILITY : Hal ini juga merupakan prinsip desain TSMR sejak awal. Dengan bahan bakar cair dan reaktor yang sederhana membuat TSMR dapat di buat sangat kecil atau sangat besar. Bayangkan saat itu saja (1957) Weinberger sudah mendesain reaktor TMSR dengan daya 2,5 MW untuk propulsi mesin jet bomber yang dapat terbang nonstop selama beberapa bulan tapi sayang program tersebut di batalkan karena alasan politis. – Saat ini beberapa perusahaan startup Thorium banyak yang mendesain dengan reaktor skala kecil seperti 25 MW, 50 MW dan 250 MW yang di tujukan untuk negara2 berkembang. Hal ini tidak mungkin di lakukan oleh reaktor LWR konvensional. Sangat ideal untuk Indonesia bagian Timur yang konsumsi listrik rendah.
9. TIDAK BUTUH AIR : Hampir semua PLTN memakai pendingin air oleh sebab itu harus dibangun di pinggir laut atau sungai besar. Karena TSMR memakai garam cair bukan air sebagai pendingin maka TMSR tidak harus di bangun di pinggir laut atau sungai karena tidak membutuhkan air dalam jumlah besar, sehingga dapat di posisikan di tengah daratan seperti wilayah Kalimantan Tengah atau di perbatasan Kalimantan.
10. LOAD FOLLOWING : Mungkin salah satu keunggulan TMSR yang pastinya akan di sukai oleh PLN adalah Load Following karena bahan bakarnya cair maka daya yang di hasilkan dapat di naikan dan di turunkan dalam waktu cepat. Hal ini berguna khususnya pada waktu-waktu beban puncak yang biasanya hanya berlangsung tidak lebih dari 2 jam. Sebagian besar pembangkit listrik PLN adalah base load (PLTU dan PLTA) dimana sulit untuk menaikan dan menurunkan daya dengan cepat sehingga PLN harus memakai pembangkit listrik seperti Genset diesel atau Gas yang biayanya mahal untuk mensuplai daya pada beban puncak – Artinya TMSR memiliki kemapuan base load dan load following yang tidak di miliki oleh jenis reaktor bahan bakar pada seperti LWR dan HTGR.
11. KEEKOMISAN TERTINGGI : Salah satu keunggulan yang terpenting adalah keekonomisan yang tinggi. Karena prinsip Modularity, Scalability menjadikan TMSR sebagai desain reaktor yang paling sederhana menjadikan biaya pembangunan murah bahkan lebih murah dari PLTU di perkirakan rata-rata dibawah USD 2,5 Juta per MW bandingkan dengan LWR yang di kisaran 7 – 8 Juta per MW . Di tambah harga thorium juga sangat murah dan efisiensi yang tinggi maka biaya produksi listrik TMSR tidak akan lebih dari USD 3 sen/kwh, sementara rata-rata biaya produksi listrik PLN saat ini di atas 10 – 12 sen dan tarif listrik di kisaran 9 sen maka dari tahun ke tahun subsidi listrik naik terus dan mungkin dapat membuat PLN menjadi untung karena selama rugi terus – Bayangkan pemerintah tidak perlu lagi mensubsidi PLN bahkan tarif listrik mungkin dapat turun.
Walaupun perusahaan Nuklir besar yang membangun PLTN saat ini mencoba mendesain generasi berikut reaktor jenis PWR generasi berikutnya (Next Gen) dengan beberapa fitur pasive safety, modularity dan keekonomisan yang lebih tinggi seperti , AP1000 (Westinghouse), Areva EPR (Areva), ACP 100 (CNNC china), Korea SMART, NuSclae (NuScale), M-Power (Babcock & Wilcox), dan banyak lagi, tetapi tetap pada akhirnya tidak dapat menandingi TMSR dari sisi keselamatan dan keekonomisan - TMSR akan menjadi reaktor yang termurah biayanya. Analoginya adalah ketika tahun 80'an pertama muncul Personal Computer dan saat itu ada berbagai jenis operating sistem yang meniru Microsoft DOS dan Apple yang sudah muncul terdahulu dengan Apple II nya. Bahkan ketika Microsoft merelis windows pada tahun 1985 banyak yang mencemooh termasuk Apple tapi 10 tahun kemudian Windows menguasai 87% pasar operating system termasuk apple akhirnya menyerah dan membiarkan aplikasi Windows dapat di pakai di Mac OS.
Saat Ini?
Sejak terjadinya Fukushima pembahasan tentang TMSR mulai hidup kembali bahkan sebuah forum International, International Thorium Energy Organisation sudah di bentuk dan melakukan konprensi internasional, International Thorium Energy Confenrences (IThEC) setiap tahun sejak 2010. Bahkan Sekjen Badan Dunia Energi Nuklir, IAEA, Hans Blix dan Carlo Rubbia, pemenang Hadiah Nobel Fisika dan juga menjabat Direktur CERN yang keduanya hadir sebagai pembicara pada IThEC 2013 untuk memberikan dukungan terhadap Thorium yang di sampaikan sebagai sumber energi masa depan -- Hadirnya kedua tokoh Nuklir yang terpandang tersebut menunjukan bahwa Thorium Energy bukanlah lagi sebuah wacana tetapi merupakan sebuah realita yang akan terjadi dalam waktu dekat.
