Pemrosesan ulang nuklir

Pemrosesan ulang nuklir atau Nuclear reprocessing adalah pemisahan kimia produk fisi dan uranium yang tidak terpakai dari bahan bakar nuklir bekas. Awalnya, pemrosesan ulang hanya digunakan untuk mengekstrak plutonium untuk memproduksi senjata nuklir. Dengan komersialisasi tenaga nuklir, plutonium yang diproses ulang didaur ulang kembali menjadi bahan bakar nuklir MOX untuk reaktor termal. Reprocessed uranium, juga dikenal sebagai bahan bakar bekas, bisa pada prinsipnya juga akan digunakan kembali sebagai bahan bakar, tetapi itu hanya ekonomis bila volume pasokan uranium rendah dan harga tinggi. Sebuah reaktor breeder tidak diizinkan pada penggunaan plutonium dan uranium bekas daur ulang. Ia dapat menggunakan semua aktinida, menutup siklus bahan bakar nuklir dan berpotensi melipatgandakan energi yang diekstraksi dari uranium alam sekitar 60 kali.MOX fuel can extend the energy extracted by about 12% but slightly reduces plutonium stocks. Information from the World Nuclear Association about MOX 

Pemrosesan ulang harus sangat dikontrol dan dilakukan dengan hati-hati di fasilitas canggih oleh personel yang sangat terspesialisasi. Bundel bahan bakar yang tiba di lokasi dari pembangkit listrik tenaga nuklir (setelah didinginkan selama beberapa tahun) benar-benar larut dalam rendaman kimia, yang dapat menimbulkan risiko kontaminasi jika tidak dikelola dengan benar. Dengan demikian, pabrik pemrosesan ulang harus dianggap sebagai situs kimia tingkat lanjut, bukan pabrik nuklir.Nuclear Fuel Reprocessing: U.S. Policy Development. (PDF). Retrieved 10 December 2011.New Doubts About Turning Plutonium Into a Fuel, 10 April 2011

Biaya yang relatif tinggi terkait dengan pemrosesan ulang bahan bakar bekas dibandingkan dengan siklus bahan bakar sekali pakai, tetapi penggunaan bahan bakar dapat ditingkatkan dan volume limbah berkurang. Pemrosesan ulang bahan bakar nuklir dilakukan secara rutin di Eropa, Rusia dan Jepang. Di Amerika Serikat, pemerintahan Obama mundur dari rencana Presiden Bush untuk pemrosesan ulang skala komersial dan kembali ke program yang berfokus pada penelitian ilmiah terkait pemrosesan ulang.

Komponen yang berpotensi berguna yang dibahas dalam pemrosesan ulang nuklir terdiri dari aktinida spesifik (plutonium, uranium, dan beberapa aktinida minor). Komponen elemen ringan meliputi produk fisi, produk aktivasi, dan cladding.

materialdispositionplutonium, minor actinides, reprocessed uraniumfission in fast, fusion, or subcritical reactorreprocessed uranium, cladding, filters  less stringent storage as intermediate-level wastelong-lived fission and activation products nuclear transmutation or geological repositorymedium-lived fission products 137Cs and 90Srmedium-term storage as high-level wasteuseful radionuclides, rare earths (lanthanides), and noble metals industrial and medical uses

Uranium yang diproses ulang atau Reprocessed uranium (RepU) adalah uranium yang diperoleh dari pemrosesan ulang nuklir, seperti yang dilakukan secara komersial di Prancis, Inggris dan Jepang dan oleh program produksi plutonium militer negara - negara senjata nuklir. Uranium ini sebenarnya merupakan bagian terbesar dari material yang dipisahkan selama pemrosesan ulang. Bahan bakar nuklir bekas LWR komersial mengandung rata-rata (tidak termasuk kelongsong) hanya empat persen plutonium, aktinida minor dan produk fisi menurut beratnya. Penggunaan kembali uranium yang diproses ulang belum umum karena harga rendah di pasar uranium selama dekade terakhir, dan karena mengandung isotop uranium yang tidak diinginkan .

+Isotopic composition of reprocessed uraniumIsotopeProportionCharacteristicsuranium-23898.5%Fertile materialuranium-2370%Around 0.001% at discharge, but half-life only 1 week. Produces soluble, long-lived neptunium-237 which is hard to contain in a geological repository.uranium-2360.4%-0.6%Neither fissile nor fertile. Affects reactivity.uranium-2350.5%-1.0%Fissile materialuranium-234>0.02%Fertile material but can affect reactivity differentlyuranium-233traceFissile materialuranium-232traceFertile material, decay product thallium-208 emits strong gamma radiation making handling difficult

Mengingat harga uranium yang cukup tinggi, uranium yang telah diproses ulang dapat diperkaya kembali dan digunakan kembali. Tingkat pengayaan yang lebih tinggi diperlukan untuk mengkompensasi 236 U yang lebih ringan dari 238 U dan oleh karena itu terkonsentrasi dalam produk yang diperkaya.Juga, jika reaktor pemulia cepat digunakan secara komersial, uranium yang diproses ulang, seperti uranium bekas, akan dapat digunakan dalam selimut pemuliaan.

Ada beberapa penelitian yang melibatkan penggunaan uranium yang diproses ulang dalam reaktor CANDU. CANDU dirancang untuk menggunakan uranium alam sebagai bahan bakar; 235 U konten yang tersisa di menghabiskan bahan bakar PWR / BWR biasanya lebih besar daripada yang ditemukan dalam uranium alam, yaitu sekitar 0,72% 235 U, yang memungkinkan langkah re-pengayaan akan dilewati. Uji siklus bahan bakar juga telah menyertakan siklus bahan bakar DUPIC (Penggunaan Langsung bahan bakar PWR bekas Dalam CANDU), di mana bahan bakar bekas dari Reaktor Air Bertekanan (PWR) dikemas ke dalam bundel bahan bakar CANDU hanya dengan pemrosesan ulang fisik (dipotong-potong) tetapi tidak pemrosesan ulang kimia.

Penggunaan langsung uranium yang dipulihkan untuk bahan bakar reaktor CANDU pertama kali ditunjukkan di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Qinshan di Cina. Penggunaan pertama uranium yang diperkaya ulang dalam LWR komersial adalah pada tahun 1994 di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Cruas di Prancis.

 Metode pemrosesan ulang nuklir 
Metode utama pemrosesan ulang nuklir adalah PUREX (Plutonium and Uranium Recovery by EXtraction), yang merupakan metode standar untuk mengekstrak uranium dan plutonium dari bahan bakar bekas menggunakan ekstraksi cair-cair. Metode lain yang lebih canggih atau khusus termasuk UREX+ (yang dapat memulihkan uranium dan teknesium) dan berbagai metode ekstraksi aktinida seperti DIAMEX-SANEX, yang dirancang untuk memisahkan aktinida minor seperti amerisium dan kurium dari limbah PUREX.

Langkah-langkah kunci dalam pemrosesan ulang
 Pembongkaran: Rakitan bahan bakar bekas dibongkar, dan batang bahan bakar dipotong menjadi potongan-potongan yang lebih kecil.
 Pelarutan: Bahan bakar dilarutkan dalam asam kuat, paling umum asam nitrat dalam kasus PUREX.
 Pemisahan: Proses kimia atau fisika digunakan untuk memisahkan unsur-unsur yang diinginkan (seperti uranium dan plutonium) dari produk fisi lainnya.
 Pemurnian: Material yang dipisahkan diproses lebih lanjut untuk mencapai kemurnian yang dibutuhkan agar dapat digunakan kembali.
 Pengelolaan limbah: Limbah radioaktif tinggi yang tersisa diproses agar stabil untuk penyimpanan dan pembuangan jangka panjang, seringkali dengan pembakaran limbah padat atau penguapan limbah cair.

 Jenis 
 Metode utama PUREX merupakan metode standar industri yang paling banyak digunakan saat ini. Menggunakan proses ekstraksi cair-cair untuk memisahkan uranium dan plutonium secara terpisah dari produk fisi (sisa-sisa reaksi nuklir). Proses ini juga dapat memisahkan aktinida minor jika diterapkan pada bahan bakar yang sudah diolah. PUREX, adalah proses kimia yang digunakan oleh sebagian besar fasilitas pemrosesan ulang. Batang bahan bakar bekas dipotong-potong. Potongan-potongan tersebut dilarutkan dalam asam nitrat panas. Ekstraksi kimia kemudian digunakan untuk memisahkan uranium dan plutonium.
 Pirometalurgi: Proses suhu tinggi di mana panas digunakan untuk memisahkan logam dari konsentratnya. Metode ini sering dikaitkan dengan desain reaktor suhu tinggi canggih yang dapat memproses lebih banyak jenis aktinida secara bersamaan.
 Volatilitas Fluorida: Menggunakan gas fluor yang sangat reaktif untuk memisahkan dan memurnikan unsur-unsur seperti uranium. Proses ini mungkin melibatkan langkah-langkah dehidrasi suhu tinggi.

Metode lanjutan dan spesifik seperti UREX (Uranium Extraction) merupakan tahap pertama dari proses pemrosesan ulang bahan bakar bekas yang dapat memulihkan uranium dan teknesium.  DIAMEX-SANEX (Direct Actinide Extraction - Selective ActiNide EXtraction) merupakan sistem ekstraksi multi-tahap untuk memisahkan aktinida minor dari limbah PUREX, terutama setelah proses PUREX selesai.  TRUEX (Transuranic Extraction) digunakan untuk memisahkan aktinida minor (seperti amerisium dan kurium) dari produk yang tersisa setelah proses PUREX.  UREX+ adalah varian proses UREX yang lebih kompleks, dapat menghasilkan hingga tujuh aliran produk yang berbeda dan mampu memulihkan uranium dan teknesium di tahap awal, diikuti pemrosesan untuk neptunium dan aktinida minor lainnya.

Metode historis/khusus adalah Proses ThorEX metode khusus yang digunakan di India untuk memisahkan U 233 dari bahan bakar torium yang diiradiasi, dengan mengekspos bahan bakar menggunakan larutan asam nitrat dan fluoride sebelum diekstraksi.  Proses PUREX tanpa pemisahan aktinida minor, tujuan dari proses ini adalah untuk mendapatkan kembali uranium dan plutonium untuk digunakan kembali sebagai bahan bakar nuklir.

Daftar situs
Berikut adalah daftar situs pemrosesan ulang bahan bakar nuklir
 Negara Situs pemrosesan ulang Jenis bahan bakar Prosedur Kapasitaspemrosesan tHM/tahun Periode komisioningatau operasi   Mol  LWR, MTR (Material test reactor)   80  1966–1974   intermediate pilot plant    60–100  1968-early 1970s   Plant 404All Things Nuclear • China and Reprocessing: Separating Fact from Fiction . Allthingsnuclear.org (11 January 2011). Retrieved 10 December 2011.    50  2004   Karlsruhe, WAK  LWR  35  1971–1990   Marcoule, UP 1  Military   1200  1958-1997   Marcoule, CEA APM  FBR  PUREX DIAMEX SANEX  6  1988–sekarang   La Hague, UP 2  LWR PUREX  900 1967–1974   La Hague, UP 2–400  LWR  PUREX  400 1976–1990   La Hague, UP 2–800  LWR  PUREX  800  1990   La Hague, UP 3  LWR  PUREX  800  1990   Windscale, B204 Magnox, LWR  BUTEX  750  1956–1962, 1969-1973   Sellafield, Magnox Reprocessing Plant  Magnox, LWR, FBR  PUREX  1500  1964-2022   Dounreay  FBR   8  1980   THORP  AGR, LWR  PUREX  900  1994-2018   Rotondella  Thorium   5  1968 (shutdown)   Trombay  Military  PUREX  60  1965   Tarapur  PHWR  PUREX  100  1982   Kalpakkam  PHWR and FBTR  PUREX  100 1998   Tarapur  PHWR   100PM to dedicate Tarapur nuke reprocessing unit next week . Business-standard.com. Retrieved 10 December 2011.  2011   Dimona  Military   60–100  ~1960–sekarang   Tokaimura  LWR   210  1977-2006   Rokkasho  LWR   800  under construction (2024)   New Labs, Rawalpindi  Military/Plutonium/Thorium   80 1982–sekarang  Khushab Nuclear Complex, Atomic City of PakistanHWR/Military/Tritium   22 kg 1986–sekarang   Mayak Plant B  Military   400  1948-196?   Mayak Plant BB, RT-1  LWR  PUREX + Np separation  400  1978   Tomsk-7 Radiochemical Plant  Military   6000Global Fissile Material Report 2010, International Panel on Fissile Materials http://fissilematerials.org/library/gfmr10.pdf   1956   Zheleznogorsk (Krasnoyarsk-26)  Military   3500  1964–~2010   Zheleznogorsk, RT-2  VVER   800  under construction (2030) , WA  Hanford Site  Military  bismuth phosphate, REDOX, PUREX   1944–1988 , SC  Savannah River Site  Military/LWR/HWR/Tritium PUREX, REDOX, THOREX, Np separation  5000  1952–2002 , NY  West Valley  LWR  PUREX  300  1966–1972, NCBarnwellLWRPUREX1500never permitted to operate, IDINLLWRPUREX –

Lihat pula
 Bahan bakar nuklir bekas
 Limbah radioaktif
 Kecelakaan dan insiden nuklir
 Pencemaran radioaktif
 Radiasi alam
 Peluruhan radioaktif
 Produk peluruhan
 Rantai peluruhan
 Deret radioaktif
 Tangkapan neutron
 Tangkapan elektron
 Radiasi pengion
 Racun neutron

 Referensi 

Kategori:Limbah radioaktif
Kategori:Pemrosesan ulang nuklir
Kategori:Tenaga nuklir
Kategori:Bahan bakar nuklir
Kategori:Teknologi nuklir
Kategori:Daur ulang
Kategori:Fisika nuklir
Kategori:Kimia nuklir