CIPUTAT — Selama berdekade-dekade, ketakutan terbesar masyarakat terhadap energi nuklir selalu bermuara pada satu hal: limbahnya. Banyak orang membayangkan limbah nuklir sebagai cairan hijau menyala di dalam tong besi yang sewaktu-waktu bisa bocor dan merusak lingkungan selama ribuan tahun.

Namun, dunia fisika material dan teknologi nuklir kini punya jawaban konkret untuk menghapus mimpi buruk tersebut. Teknologi itu bernama Vitrifikasi, sebuah proses mutakhir yang sering dijuluki sebagai “Reaktor Kaca”.

Bagaimana cara kerjanya, dan mengapa teknologi ini diklaim mampu menjinakkan zat radioaktif paling berbahaya sekalipun?

Mengunci Monster di Penjara Kristal

Limbah yang dihasilkan dari sisa bahan bakar Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) biasanya dikategorikan sebagai High-Level Waste (HLW) atau limbah tingkat tinggi. Di dalamnya terkandung sisa-sisa pembelahan inti (fisi) yang sangat radioaktif, seperti Sesium-137 dan Stronsium-90. Kedua unsur ini terus memancarkan radiasi tinggi dan menghasilkan panas spontan (decay heat) selama ratusan tahun.

Jika hanya disimpan dalam bentuk cair, risiko kebocoran akibat korosi wadah sangatlah besar. Di sinilah reaktor vitrifikasi mengambil peran.

Bukan sekadar mencampur limbah ke dalam tong kaca, teknologi ini benar-benar mengubah limbah tersebut menjadi bagian dari molekul kaca itu sendiri.

Rahasia Fisika di Balik Kaca Borosilikat

Mengapa harus kaca? Dan mengapa kaca ini tidak pecah saat menampung material nuklir yang super panas?

Kuncinya ada pada pemilihan jenis material bernama Kaca Borosilikat—jenis kaca yang mirip dengan peralatan laboratorium tahan panas. Secara fisika, kaca memiliki keunggulan yang tidak dimiliki oleh material lain:

Struktur Amorf yang Fleksibel

Perbandingan struktur kristal vs amorf. Struktur amorf kaca memberikan fleksibilitas untuk mengunci unsur radioaktif.. Sumber: VectorMine / Getty Images

Berbeda dengan logam atau kristal yang memiliki susunan atom kaku, kaca memiliki struktur atom amorf (acak dan tidak teratur). Struktur yang fleksibel ini ibarat sebuah jaringan jala yang elastis. Ketika limbah nuklir dicampur dalam fase cair bersuhu di atas 1000 atom-atom radioaktif seperti Sesium dan Stronsium akan menyelinap ke ruang kosong di antara jaringan silika dan terikat secara kimiawi di sana. Mereka terkunci di tingkat molekul.

Tahan Shock Termal

Karena limbah nuklir terus memancarkan radiasi, bagian dalam blok limbah tersebut akan selalu terasa panas. Kaca borosilikat dipilih karena memiliki koefisien muai yang sangat rendah. Artinya, ia tidak akan retak atau pecah meskipun mengalami perbedaan suhu yang sangat ekstrem antara bagian dalam yang panas dan bagian luar yang dingin.

Tangguh Menghadapi Waktu

Kaca adalah salah satu material paling awet di bumi. Penelitian fisika menunjukkan bahwa laju pengikisan kaca borosilikat oleh air mengalir sangatlah lambat. Dibutuhkan waktu hingga ratusan ribu bahkan jutaan tahun bagi air tanah untuk bisa mengikis habis satu blok kaca ini. Ini lebih dari cukup untuk menunggu zat radioaktif di dalamnya meluruh hingga benar-benar habis dan menjadi stabil.

Proses dari Cairan Asam Menjadi Blok Padat

Di dalam fasilitas vitrifikasi, proses “penjinakan” ini dilewati melalui beberapa tahapan termal yang sangat ketat:

Kalsinasi: Limbah cair radioaktif dipanaskan terlebih dahulu pada suhu sekitar 400 hingga 600 untuk menguapkan seluruh kandungan airnya. Proses ini mengubah cairan berbahaya menjadi bubuk oksida logam padat yang lebih stabil.

Peleburan : Bubuk padat tersebut kemudian dicampur dengan pecahan kaca (frits) di dalam tungku induksi khusus bersuhu di atas 1100 Pada titik ini, campuran berubah menjadi cairan lava homogen yang membara.

Penuangan: Cairan lava radioaktif ini dituang ke dalam tabung silinder besar yang terbuat dari baja tahan karat tebal, lalu dibiarkan mendingin hingga memadat menjadi balok kaca hitam yang masif.

Akhir dari Era Ketakutan Limbah Nuklir

Dengan teknologi vitrifikasi, volume limbah nuklir dapat menyusut secara drastis. Ribuan liter cairan asam yang mengerikan kini diringkas menjadi beberapa blok padat yang jauh lebih mudah dikelola, dipindahkan, dan disimpan dengan aman di dalam fasilitas penyimpanan geologis dalam (Deep Geological Repository).

Reaktor kaca ini membuktikan bahwa dengan pendekatan fisika material yang tepat, tantangan terbesar teknologi nuklir bukan lagi sesuatu yang mustahil untuk ditaklukkan. Masa depan energi bersih yang aman tampaknya tidak lagi sejauh yang kita kira.

Ditulis Oleh: Ahmad Ramdhan, Mahasiswa UIN Jakarta

Syarat dan Ketentuan Penulisan di Siaran-Berita.com :
Setiap penulis setuju untuk bertanggung jawab atas berita, artikel, opini atau tulisan apa pun yang mereka publikasikan di siaran-berita.com - Syarat dan Ketentuan - Kebijakan Privasi - Panduan Komunitas - Disclaimer

Tags: Limbah Nuklir reaktor kaca