Reaktor BN

Reaktor BN adalah jenis reaktor nuklir breeder cepat (moderator kosong) berpendingin sodium-cooled versi daya dibangun di Rusia dari perusahaan OKBM Afrikantov. Dua reaktor BN sampai saat ini (2015) merupakan satu-satunya reaktor pemulia cepat komersial yang beroperasi di seluruh dunia.IAEA Fast Reactors general informationworld-nuclear.org, Fast Neutron Reactorshttps://www.neimagazine.com/features/featurea-new-breed-for-china-5919186https://www.rt.com/news/325593-fast-neutron-nuclear-reactor/Russia connects BN-800 fast reactor to grid, World Nuclear News, 11. Dezember 2015Groundbreaking Fast Neutron Reactor reaches full power, Cape Business News, 12. September 2016Rusia ensaya un prototipo del reactor nuclear del futuro, Sputnik Mundo, 2. September 2016http://www.world-nuclear-news.org/NN-Russias-BN-800-unit-enters-commercial-operation-01111602.htmlhttps://carnegieendowment.org/2017/02/17/rethinking-china-s-fast-reactor-pub-68079

Reaktor BN dikatakan mampu mencapai rasio pembiakan hingga 1,3, yaitu untuk menghasilkan 30% lebih banyak plutonium dari uranium-238 daripada yang mereka konsumsi dalam jumlah bahan fisil yang sama.http://www.neimagazine.com/news/newsrussias-bn-1200-fast-reactor-envisaged-for-2019-4933888http://www.world-nuclear-news.org/Articles/Rosatom-postpones-fast-reactor-project-report-sayhttps://www.gen-4.org/gif/upload/docs/application/pdf/2019-01/gifiv_webinar_pakhomov_19_dec_2018_final.pdfSodium-NaK Engineering Handbook Volume 1–6 1972https://www.degruyter.com/downloadpdf/j/nuka.2015.60.issue-1/nuka-2015-0034/nuka-2015-0034.pdfIAEA-CN-245-05 (2017) https://media.superevent.com/documents/20170620/11795dbfabe998cf38da0ea16b6c3181/fr17-405.pdf"Sodium Fast Reactors with Closed Fuel Cycle", Kapitel 12.2, von Baldev Raj, P. Chellapandi, P.R. Vasudeva Rao, CRC Press (2015)http://ecolo.org/documents/documents_in_english/SFRvsLFR-05.pdf Kelebihannya bisa digunakan dalam reaktor air ringan. Uranium alami dapat digunakan hingga 60 kali lebih efisien daripada di reaktor konvensional. Namun, sejak 2012 BN-600 telah digunakan sebagai reaktor pembakar untuk membakar plutonium dari senjata nuklir Rusia dengan rasio pemuliaan di bawah 1.https://www.nap.edu/read/11320/chapter/8https://www.ifnec.org/ifnec/upload/docs/application/pdf/2018-12/5.3_rosatom_khaperskaya.pdf Folien 17 und 23The Use of Sodium-Cooled Fast Reactors for Effectively Reprocessing Plutonium and Minor Actinides Long-lived Fission Products, www.radioactivity.eu, abgerufen am 18.12.2019  France cancels ASTRID fast reactor project, 2. September 2019 https://www.neimagazine.com/news/newsfrance-cancels-astrid-fast-reactor-project-7394432France drops plans to build sodium-cooled nuclear reactor, Reuters, 30.08.2019 

 Jenis  Daya  Perakitan bahan bakar  Sirkuit pendingin  Operasi Termal[MWth]  Listrik[MWe]   Tahun  Keterangan BN-350  750  135    1972–1999  Shut down BN-600  1470  600  369   1980–  Operasional BN-800  2100  864   4  2014–  Operasional; rencana operasi 60 tahun BN-1200  2900  1220   4  Nach 2030  Dalam rencana ; rencana operasi 60 tahun

 Efisiensi termal reaktor BN 
jmpl|Model reaktor BN-600, dipajang di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Beloyarsk, Rusia.
jmpl|Bangunan utama Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Beloyarsk seperti yang terlihat dari Waduk Beloyarskoye dekat Zarechny, Oblast Sverdlovsk, Rusia. Beloyarsk memiliki reaktor pembiak cepat terbesar di dunia (BN-600) dan saat ini sedang membangun satu lagi (BN-800).
jmpl|Reaktor cepat nuklir Shevchenko BN350 dan pabrik desalinasi: Terletak di tepi Laut Kaspia, pabrik ini menghasilkan 350 MW(e) dan menyediakan uap untuk pabrik desalinasi terkait.
jmpl|Reaktor BN-800
Reaktor BN memiliki efisiensi termal yang relatif tinggi, mencapai sekitar 42,6% pada model BN-600 dan 39,4% pada BN-800. Efisiensi ini lebih tinggi dibandingkan reaktor air bertekanan (PWR) dan reaktor air mendidih (BWR) konvensional, yang efisiensinya sekitar 33%.

Efisiensi termal yang lebih tinggi pada reaktor BN (Reaktor Cepat Berpendingin Natrium) dicapai melalui beberapa fitur utama:
 Pendingin natrium cair. BN menggunakan natrium cair sebagai pendingin, bukan air. 
 Titik didih tinggi: Natrium tetap cair pada suhu tinggi (hingga 550 °C dalam reaktor BN-600) sehingga reaktor tidak perlu beroperasi pada tekanan tinggi.
 Perpindahan panas superior: Kemampuan perpindahan panas natrium cair lebih baik daripada air, memungkinkan reaktor beroperasi pada suhu yang lebih tinggi.
 Operasi pada suhu tinggi. Suhu operasi yang lebih tinggi memungkinkan reaktor BN untuk mengubah lebih banyak energi panas menjadi listrik, sesuai dengan prinsip termodinamika.
 Reaktor cepat (fast reactor). Reaktor BN menggunakan neutron cepat yang tidak dimoderasi, yang memungkinkan penggunaan bahan bakar nuklir, seperti uranium-238, hingga 60 kali lebih efisien. Peningkatan efisiensi dalam penggunaan bahan bakar ini dapat mengurangi limbah radioaktif.
 Sistem tiga sirkuit. Reaktor BN-600 menggunakan tiga sirkuit pendingin untuk keselamatan: natrium primer, natrium sekunder, dan air/uap. Skema ini memisahkan natrium primer yang radioaktif dari sirkuit uap untuk menghindari kontak dengan lingkungan.

Meskipun sudah efisien, energi panas sisa yang besar (sekitar 60%) masih terbuang ke lingkungan. Penelitian sedang dilakukan untuk meningkatkan efisiensi lebih lanjut, seperti melalui kogenerasi atau dengan memanfaatkan panas sisa menggunakan pompa panas.

 Plutonium produksi reaktor BN 
Reaktor cepat seri BN menggunakan teras yang beroperasi dengan bahan bakar yang diperkaya, termasuk uranium atau plutonium yang sangat diperkaya (80%) atau sedang (20%). Desain ini menghasilkan banyak neutron yang keluar dari area teras. Neutron-neutron ini menciptakan reaksi tambahan dalam "selimut" material, biasanya uranium atau torium alami atau terdeplesi, tempat atom-atom plutonium atau 233U baru terbentuk. Atom-atom ini memiliki perilaku kimia yang unik dan dapat diekstraksi dari selimut melalui pemrosesan ulang. Logam plutonium yang dihasilkan kemudian dapat dicampur dengan bahan bakar lain dan digunakan dalam desain reaktor konvensional.

Agar reaksi pembiakan menghasilkan lebih banyak bahan bakar daripada yang digunakannya, neutron yang dilepaskan dari teras harus mempertahankan energi yang signifikan. Selain itu, karena teras sangat padat, beban pemanasannya tinggi. Persyaratan ini mendorong penggunaan pendingin natrium cair, karena merupakan konduktor panas yang sangat baik, dan sebagian besar transparan terhadap neutron. Natrium sangat reaktif, dan desain yang cermat diperlukan untuk membangun loop pendingin primer yang dapat beroperasi dengan aman. Desain alternatif menggunakan timbal.

Reaktor BN (singkatan dari Bystry Neitron atau "neutron cepat" dalam bahasa Rusia) merupakan jenis reaktor pembiak cepat (fast breeder reactor) yang dirancang untuk menghasilkan lebih banyak bahan bakar nuklir, termasuk plutonium, daripada yang dikonsumsinya.

Proses produksi plutonium di reaktor BN terjadi melalui serangkaian langkah:
 Bahan bakar utama: Reaktor BN menggunakan bahan bakar inti yang mengandung plutonium-239.
 Neutron cepat: Reaktor ini beroperasi tanpa moderator neutron sehingga neutron yang dihasilkan tetap "cepat" dan memiliki energi kinetik tinggi.
 Transmutasi uranium-238: Inti reaktor dikelilingi oleh lapisan selimut yang kaya akan uranium-238 (U-238). Saat neutron cepat dari reaksi fisi plutonium menghantam U-238, ia akan diserap dan mentransmutasi U-238 menjadi uranium-239 (U-239).
 Peluruhan radioaktif: U-239 kemudian mengalami peluruhan radioaktif menjadi neptunium-239 (Np-239), yang pada akhirnya meluruh menjadi plutonium-239 (Pu-239).
 Produksi bersih: Dengan cara ini, reaktor pembiak dapat menghasilkan jumlah plutonium-239 yang lebih banyak daripada yang dikonsumsi untuk menjaga reaksi fisi. Plutonium yang baru dihasilkan ini dapat diekstraksi dari bahan bakar bekas untuk didaur ulang.

Meskipun dirancang sebagai reaktor pembiak, penggunaan reaktor BN-600 dapat diubah. Contohnya, sejak tahun 2012, BN-600 di Rusia telah digunakan sebagai reaktor "pembakar" untuk membakar plutonium dari senjata nuklir yang telah dibongkar. Dalam mode ini, reaktor beroperasi dengan rasio pembiakan di bawah 1, yang berarti reaktor tersebut menghancurkan plutonium, bukan memproduksinya secara bersih.

Reaktor BN-800 adalah reaktor pembiak cepat berpendingin natrium yang dibangun di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Beloyarsk, di Zarechny, Oblast Sverdlovsk, Rusia. Reaktor ini dirancang untuk menghasilkan daya listrik sebesar 880 MW. Pembangkit ini dianggap sebagai bagian dari Perjanjian Pengelolaan dan Disposisi Plutonium tingkat senjata yang ditandatangani antara Amerika Serikat dan Rusia. Reaktor ini merupakan bagian dari langkah terakhir untuk inti pembakar plutonium (inti yang dirancang untuk membakar dan, dalam prosesnya, menghancurkan, dan memulihkan energi dari, plutonium). Pembangkit ini mencapai produksi daya penuhnya pada bulan Agustus 2016. Menurut jurnal bisnis Rusia Kommersant, proyek BN-800 menghabiskan biaya 140,6 miliar rubel (sekitar 2,17 miliar dolar).

Inti reaktor ini, dalam hal ukuran dan sifat mekanis, sangat mirip dengan inti reaktor BN-600, tetapi komposisi bahan bakarnya tidak. Walaupun BN-600 menggunakan uranium dioksida yang diperkaya sedang, pabrik ini membakar bahan bakar uranium–plutonium campuran, membantu mengurangi persediaan plutonium tingkat senjata dan memberikan informasi mengenai fungsi siklus bahan bakar uranium-plutonium tertutup, yang tidak memerlukan pemisahan plutonium atau pemrosesan kimia lainnya.

Meskipun plutonium yang dihasilkan oleh reaktor pembiak berguna untuk senjata, desain yang lebih tradisional, terutama reaktor dengan moderasi grafit, menghasilkan plutonium lebih mudah. ​​Namun, desain ini sengaja beroperasi pada tingkat energi rendah demi alasan keamanan, dan tidak ekonomis untuk pembangkit listrik. Kemampuan reaktor pembiak untuk menghasilkan lebih banyak bahan bakar baru daripada yang digunakan sekaligus menghasilkan listrik membuatnya menarik secara ekonomi (menggunakan 99% energi uranium, bukan 1%). Namun, hingga saat ini, rendahnya biaya bahan bakar uranium membuatnya kurang menarik, karena harganya empat kali lebih murah daripada BN600.

Lihat pula
 Pembangkit listrik tenaga nuklir
 Program Nuklir Indonesia
 Badan Tenaga Atom Internasional (IAEA) 
 Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN)
 Organisasi Riset Tenaga Nuklir (ORTN)
 Reaktor nuklir
 Bahan bakar nuklir
 Reaktor BN-350
 Reaktor BN-600
 Reaktor BN-800
 Reaktor BN-1200
 Reaktor Generasi IV
 Rosatom
 OKBM Afrikantov
 Atomstroyexport
 Reaktor pembiak
 Reaktor berpendingin logam cair
 Reaktor cepat berpendingin natrium
 Reaktor neutron cepat
 Garam cair
 Natrium
 Uranium
 Uranium dioksida
 Uranium alam
 Bahan bakar MOX
 Plutonium
 Torium
 isotop plutonium
 uranium-235 
 reaktor tenaga nuklir
 Uranium-238
 isotop 
 penangkapan neutron
 Bahan bakar nuklir bekas
 Pemrosesan ulang nuklir
 Peluruhan radioaktif
 Produk peluruhan
 Rantai peluruhan
 Tangkapan neutron
 Tangkapan elektron
 Radiasi pengion
 Racun neutron

 Referensi 

Kategori:Reaktor nuklir
Kategori:Teknologi nuklir di Uni Soviet
Kategori:Reaktor cepat logam cair
Kategori:Reka cipta Uni Soviet