Energi nuklir dianggap sebagai salah satu cara untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil, namun bagaimana mengatasi limbah nuklir merupakan salah satu masalah yang mengiringinya. Limbah radioaktif dapat diubah menjadi elemen yang lebih stabil, tetapi proses ini belum dapat dilakukan secara efektif dalam skala besar. Penelitian baru yang dipimpin oleh fisikawan dari University of Tokyo mengungkapkan metode untuk mengukur, memprediksi, dan memodelkan bagian kunci dari proses untuk membuat limbah nuklir lebih stabil dengan lebih akurat. Hal ini dapat mengarah pada peningkatan fasilitas pengolahan limbah nuklir dan juga teori baru tentang bagaimana beberapa elemen yang lebih berat di alam semesta terbentuk.
Kata “nuklir” saja sudah cukup memicu perasaan tertentu bagi sebagian orang, terutama di Jepang, di mana bom atom dan bencana Fukushima adalah beberapa momen penting dalam sejarah modernnya. Namun, mengingat keterbatasan ruang yang cocok di Jepang untuk energi terbarukan seperti surya atau angin, energi nuklir dianggap sebagai bagian kritis dari upaya untuk mendekarbonisasi sektor energi. Oleh karena itu, para peneliti giat melakukan upaya untuk meningkatkan keamanan, efisiensi, dan hal lain yang berkaitan dengan energi nuklir. Profesor Asosiasi Nobuaki Imai dari Center for Nuclear Study di University of Tokyo dan rekan-rekannya berpikir bahwa mereka dapat berkontribusi untuk meningkatkan salah satu aspek kunci dari energi nuklir, yaitu pengolahan limbah.
Secara garis besar, energi nuklir bekerja dengan cara mendidihkan air menggunakan reaksi peluruhan nuklir yang mandiri. Elemen-elemen yang tidak stabil membelah dan mengalami peluruhan, melepaskan panas, yang mendidihkan air, mendorong turbin. Namun, proses ini akhirnya meninggalkan limbah yang tidak dapat digunakan yang masih bersifat radioaktif. Limbah tersebut dapat tetap radioaktif selama ratusan ribu tahun, sehingga biasanya dikubur di bawah tanah. Namun, ada cara lain untuk mengolah limbah radioaktif agar menjadi lebih stabil, menghindari peluruhannya yang radioaktif dan membuatnya jauh lebih aman untuk ditangani. Hal ini disebut transmutasi.
Transmutasi mirip dengan kebalikan dari peluruhan nuklir; bukannya sebuah elemen membelah dan melepaskan radiasi, sebuah neutron dapat ditambahkan ke elemen yang tidak stabil mengubahnya menjadi versi yang sedikit lebih berat dari dirinya sendiri. Bergantung pada zat awalnya, bentuk baru ini dapat cukup stabil untuk dianggap aman. Masalahnya adalah, meskipun proses ini umumnya sudah diketahui dalam beberapa waktu, belum mungkin untuk mengkuantifikasi dengan cukup akurat untuk melanjutkan gagasan tersebut ke tahap berikutnya dan idealnya menghasilkan fasilitas manajemen limbah generasi baru yang merupakan prototipe.
Ide tersebut sebenarnya datang dari bintang neutron yang bertabrakan. Berdasarkan observasi terbaru terkaita gelombang gravitasi yang berasal dari penggabungan bintang neutron, para peneliti telah dapat lebih memahami cara neutron berinteraksi dan kemampuannya untuk mengubah elemen lain. Berdasarkan hal tersebut, tim menggunakan berbagai instrumen untuk mempersempit fokus penelitian pada bagaimana elemen selenium, produk limbah nuklir umum, berperilaku saat ditabrak oleh neutron. Teknik yang digunakan memungkinkan tim untuk memprediksi bagaimana material menyerap neutron dan mengalami transmutasi. Pengetahuan ini dapat berkontribusi pada desain fasilitas transmutasi limbah nuklir.
Sulit bagi para peneliti untuk melakukan observasi semacam ini; sebenarnya, mereka tidak dapat langsung mengamati tindakan transmutasi. Sebaliknya, tim dapat mengamati seberapa banyak sampel yang tidak mengalami transmutasi, dan dengan mengambil pembacaan untuk mengetahui bahwa transmutasi sebenarnya telah terjadi, mereka dapat memperkirakan, meskipun sangat akurat, seberapa banyak dari sampel yang mengalami transmutasi.
Harapannya, pengetahuan ini akan digabungkan dengan bidang lain yang diperlukan untuk mewujudkan fasilitas pengolahan limbah nuklir, lebih jauh, bisa jadi ada hubungan timbal balik antara penelitian ini dan bidang astrofisika.
Referensi :
[1] https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00334.html diakses pada 26 Februari 2024
[2] N. Imai, M. Dozono, S. Michimasa, T. Sumikama, S. Ota, S. Hayakawa, J.W. Hwang, K. Iribe, C. Iwamoto, S. Kawase, K. Kawata, N. Kitamura, S. Masuoka, K. Nakano, P. Schrock, D. Suzuki, R. Tsunoda, K. Wimmer, D.S. Ahn, O. Beliuskina, N. Chiga, N. Fukuda, E. Ideguchi, K. Kusaka, H. Miki, H. Miyatake, D. Nagae, S. Ohmika, M. Ohtake, H.J. Ong, H. Otsu, H. Sakurai, H. Shimizu, Y. Shimizu, X. Sun, H. Suzuki, M. Takaki, H. Takeda, S. Takeuchi, T. Teranishi, Y. Watanabe, Y.X. Watanabe, K. Yako, H. Yamada, H. Yamaguchi, L. Yang, R. Yanagihara, Y. Yanagisawa, K. Yoshida, S. Shimoura. Neutron capture reaction cross-section of 79Se through the 79Se(d,p) reaction in inverse kinematics. Physics Letters B, 2024; 850: 138470 DOI: 10.1016/j.physletb.2024.138470
Alumni S1 Kimia Universitas Negeri Makassar. Pengajar kimia, penulis di warstek.com.