Reaktor suhu sangat tinggi

**Very-high-temperature reactor / reaktor-suhu yang sangat tinggi** (VHTR), atau **high-temperature gas-cooled reactor/reaktor pendingin gas suhu tinggi** (HTGR), adalah reaktor konsep Generasi IV yang menggunakan reaktor nuklir moderator grafit dengan sekali siklus uranium bahan bakar. VHTR adalah jenis reaktor suhu tinggi (HTR) yang secara konseptual dapat memiliki suhu keluaran 1000&nbsp;°C. Teras inti reaktor dapat berupa "blok prisma".

Moderator neutron adalah grafit. sedangkan coolant adalah gas helium dan molten salt.

Semua reaktor HTGR yang ada menggunakan pendingin helium. Inti reaktor dapat berupa "blok prismatik" (mirip inti reaktor konvensional) atau inti "pebble-bed". China Huaneng Group saat ini mengoperasikan HTR-PM, pembangkit listrik HTGR berkapasitas 250 MW di Provinsi Shandong, Tiongkok.

## Sejarah

Penggunaan reaktor berpendingin gas suhu tinggi untuk produksi listrik diusulkan pada tahun 1944 oleh Farrington Daniels, yang saat itu menjabat sebagai direktur asosiasi divisi kimia di Laboratorium Metalurgi Universitas Chicago. Awalnya, Daniels membayangkan reaktor yang menggunakan moderator berilium. Pengembangan proposal desain suhu tinggi ini berlanjut di Divisi Power Pile di Laboratorium Clinton (sekarang dikenal sebagai Laboratorium Nasional Oak Ridge) hingga tahun 1947. Profesor Rudolf Schulten di Jerman juga berperan dalam pengembangan reaktor ini selama tahun 1950-an. Peter Fortescue, saat bekerja di General Atomics, adalah pemimpin tim yang bertanggung jawab atas pengembangan awal reaktor berpendingin gas suhu tinggi (HTGR), serta sistem reaktor cepat berpendingin gas (GCFR).

Reaktor Peach Bottom unit 1 di Amerika Serikat adalah HTGR pertama yang menghasilkan listrik, dan melakukannya dengan sangat sukses, beroperasi dari tahun 1966 hingga 1974 sebagai demonstran teknologi. Pembangkit Listrik Fort St. Vrain adalah salah satu contoh desain ini yang beroperasi sebagai HTGR dari tahun 1979 hingga 1989. Meskipun reaktor tersebut dibebani beberapa masalah yang menyebabkan penghentian operasionalnya karena faktor ekonomi, reaktor ini menjadi bukti konsep HTGR di Amerika Serikat (meskipun tidak ada HTGR komersial baru yang dikembangkan di sana sejak saat itu).[4][verifikasi gagal]

HTGR eksperimental juga telah ada di Britania Raya (reaktor Dragon) dan Jerman (reaktor AVR dan THTR-300), dan saat ini terdapat di Jepang (reaktor uji rekayasa suhu tinggi menggunakan bahan bakar prismatik dengan kapasitas 30 MWth) dan Tiongkok (HTR-10, desain pebble-bed dengan daya pembangkit 10 MWe). Dua reaktor HTGR pebble-bed skala penuh, reaktor HTR-PM, masing-masing dengan kapasitas produksi listrik 100 MW, telah beroperasi di Tiongkok pada tahun 2021..

## Desain Reaktor

### Moderator Neutron
Moderator neutron terbuat dari grafit, meskipun konfigurasi teras reaktor dalam blok prismatik grafit atau kerikil grafit bergantung pada desain HTGR.

### Bahan Bakar Nuklir
Bahan bakar yang digunakan dalam HTGR adalah partikel bahan bakar berlapis, seperti partikel bahan bakar TRISO. Partikel bahan bakar berlapis memiliki inti bahan bakar, biasanya terbuat dari uranium dioksida, namun uranium karbida atau uranium oksikarbida juga merupakan pilihan. Uranium oksikarbida menggabungkan uranium karbida dengan uranium dioksida untuk mengurangi stoikiometri oksigen. Kurangnya oksigen dapat menurunkan tekanan internal dalam partikel TRISO yang disebabkan oleh pembentukan karbon monoksida, akibat oksidasi lapisan karbon berpori di dalam partikel. Partikel TRISO didispersikan dalam kerikil untuk desain lapisan kerikil atau dicetak menjadi batang padat/kompak yang kemudian dimasukkan ke dalam blok grafit heksagonal. Konsep bahan bakar QUADRISO yang digagas di Laboratorium Nasional Argonne telah digunakan untuk mengelola kelebihan reaktivitas dengan lebih baik.

### Pendingin
Helium telah menjadi pendingin yang digunakan di semua HTGR hingga saat ini. Helium adalah gas inert, sehingga umumnya tidak akan bereaksi secara kimia dengan material apa pun. Selain itu, paparan helium terhadap radiasi neutron tidak membuatnya menjadi radioaktif, tidak seperti kebanyakan pendingin lainnya.

### Kontrol
Pada desain prismatik, batang kendali dimasukkan ke dalam lubang yang dipotong pada blok grafit yang membentuk inti. VHTR akan dikontrol seperti desain PBMR saat ini. Jika menggunakan inti pebble bed, batang kendali akan dimasukkan ke dalam reflektor grafit di sekitarnya. Kontrol juga dapat dicapai dengan menambahkan pebble yang berisi penyerap neutron.

## Daftar reaktor HTGR

### Reaktor yang dibangun
Pada tahun 2011, total tujuh reaktor HTGR telah dibangun dan dioperasikan.  Dua reaktor HTGR lainnya mulai beroperasi di lokasi HTR-PM Tiongkok pada tahun 2021/22.

Selain itu, dari tahun 1969 hingga 1971, Eksperimen Reaktor Suhu Ultra Tinggi (UHTREX) 3 MW dioperasikan oleh Laboratorium Nasional Los Alamos untuk mengembangkan teknologi reaktor berpendingin gas suhu tinggi.  Dalam UHTREX, tidak seperti reaktor HTGR, pendingin helium bersentuhan langsung dengan bahan bakar nuklir, mencapai suhu di atas 1300 °C.

### Desain yang diusulkan

* Reaktor modular lapisan kerikil (1994) – reaktor yang diusulkan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Koeberg , Afrika Selatan
* Reaktor helium modular turbin gas (1997) – reaktor yang diusulkan dengan konversi daya turbin gas
* Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Generasi Berikutnya (2005) – reaktor suhu sangat tinggi Generasi IV yang diusulkan
* X-energy (2016) – pengembang reaktor pebble-bed Generasi IV yang diusulkan
* U-Battery (2020) – upaya desain reaktor modular mikro-kecil, dihentikan pada tahun 2023

## Lihat pula
* Reaktor nuklir
* Reaktor berpendingin gas
* Reaktor bola kerikil
* Bahan bakar nuklir
* TRISO
* Silikon karbida
* Helium
* Nitrogen
* Karbon dioksida
* Farrington Daniels
* Rudolf Schulten
* Pebble bed modular reactor
* HTR-10
* HTR-PM

## Referensi

*
*
*