Language
Country/Area
No result found
Neutron termal vs. neutron cepat: Apa perbedaan batang kendali di berbagai reaktor nuklir?
Pengembangan teknologi energi nuklir bergantung pada kemampuan untuk mengendalikan reaksi nuklir, dan batang kendali merupakan elemen kunci dalam proses ini. Perbedaan dalam desain dan material memungkinkan batang kendali ini dipilih untuk kombinasi yang paling tepat dalam berbagai jenis reaktor nuklir. Hal ini tidak hanya memengaruhi efisiensi reaksi nuklir, tetapi juga memainkan peran penting dalam keselamatan.
Batang kendali biasanya terbuat dari unsur kimia yang menyerap neutron termal atau cepat, termasuk boron, kadmium, perak, hafnium, atau indium.
Cara kerja batang kendali
Fungsi utama batang kendali adalah untuk mengatur laju terjadinya fisi nuklir di reaktor, sehingga mengendalikan pembangkitan panas. Ketika batang kendali dimasukkan ke dalam inti reaktor, batang kendali menyerap neutron, sehingga memperlambat laju reaksi nuklir. Bila perlu meningkatkan laju reaksi nuklir, operator dapat menarik sebagian batang kendali, atau mendorongnya masuk untuk menekan reaksi.
Bila reaktivitas reaktor lebih besar dari 1, berarti reaksi fisi nuklir akan berakselerasi dengan cepat; sebaliknya, bila aktivitasnya kurang dari 1, laju reaksi akan menurun secara bertahap seiring waktu.
Dalam reaktor air bertekanan (PWR) dan reaktor air mendidih (BWR) modern, desain batang kendali sangat penting. Sementara PWR biasanya memasukkan batang kendali dari atas reaktor, BWR dirancang untuk dimasukkan dari bawah guna menghindari pembentukan uap yang dapat memengaruhi operasi reaktor.
Berbagai material yang digunakan untuk batang kendali
Berbagai reaktor menggunakan material batang kendali yang berbeda. Misalnya, reaktor air bertekanan sering menggunakan paduan perak-indium-kadmium, yang disukai karena kemampuan penangkapan neutronnya yang sangat baik; reaktor air berat (HWR) dapat menggunakan bahan yang berbeda untuk mengakomodasi kebutuhan neutron cepat.
Selain perak, indium, dan kadmium, pemilihan bahan juga dapat mencakup paduan baja, borida, atau bahan kimia lainnya untuk meningkatkan sifat mekanis dan masa pakai.
Dengan evolusi teknologi, banyak bahan batang kendali baru sedang dikembangkan, seperti zirkonium dioksida dan torium untuk menggantikan paduan perak-indium-kadmium tradisional. Bahan-bahan ini memiliki stabilitas yang lebih baik di lingkungan bersuhu tinggi. .
Keselamatan reaktor dan tindakan darurat
Desain batang kendali tidak hanya melibatkan kontrol daya tetapi juga keselamatan. Di sebagian besar reaktor, batang kendali dihubungkan ke mesin pengangkat melalui perangkat elektromagnetik. Jika terjadi pemadaman listrik, batang kendali akan otomatis jatuh ke inti karena gravitasi, yang merupakan tindakan pengamanan. Namun, BWR memerlukan penggunaan air bertekanan tinggi khusus untuk memasukkan batang kendali dengan cepat untuk penghentian darurat.
Proses penghentian reaktor dengan cepat disebut scramming dan merupakan langkah penting dalam operasi keselamatan nuklir.
Menjaga stabilitas reaktor
Dalam beberapa desain, penyerap neutron terlarut seperti asam borat ditambahkan sebagai tambahan pada batang kendali untuk lebih menstabilkan operasi reaktor. Penyesuaian kimia tersebut memungkinkan batang kendali ditarik sepenuhnya selama operasi kondisi stabil, mempertahankan daya dan distribusi fluks yang seragam.
Berbagai jenis reaktor nuklir, seperti reaktor neutron cepat dan reaktor neutron termal, memerlukan kemampuan penyerapan neutron yang berbeda, yang juga menyebabkan perbedaan dalam desainnya.
Seiring berkembangnya teknologi, kita akan memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang bagaimana bahan dan struktur ini memengaruhi keselamatan dan efisiensi reaktor. Lagi pula, dapatkah inovasi lebih lanjut dalam bahan batang kendali membawa perubahan revolusioner bagi masa depan energi nuklir?
