Kemajuan Teknologi Nuklir untuk Energi dan Misi Luar Angkasa

Astral Systems, sebuah perusahaan fusi komersial swasta asal Inggris, berhasil memproduksi tritium menggunakan reaktor fusi operasionalnya. Ini adalah pencapaian penting karena tritium adalah bahan bakar esensial yang sangat langka untuk reaktor fusi. Kerjasama dengan University of Bristol memungkinkan deteksi tritium secara real-time selama kampanye iradiasi fusi. Teknologi yang digunakan adalah Multi-State Fusion (MSF), yang memungkinkan dua reaksi fusi berbeda terjadi sekaligus dalam satu reaktor. Teknologi ini menggabungkan plasma dan kondisi bahan bakar dalam bentuk padat untuk mencapai efisiensi dan performa yang lebih besar dibandingkan pendekatan konvensional. Salah satu inovasi utama adalah penggunaan lattice confinement fusion, yang meningkatkan kepadatan bahan bakar hingga 400 juta kali lebih tinggi dibandingkan plasma biasa. Selain itu, desain reaktor yang memiliki lingkungan electron-screened menurunkan suhu fusi yang dibutuhkan, membuat proses lebih hemat energi dan lebih efektif. Kemampuan memproduksi tritium di dalam reaktor adalah terobosan yang penting karena tritium harus dihasilkan lebih banyak daripada yang dikonsumsi agar energi fusi bisa berkelanjutan. Dengan target fusi lebih dari 10 triliun DT fusi per detik per sistem, ini membuka peluang aplikasi luas seperti produksi isotop medis, pengujian material, hingga pengelolaan limbah nuklir. Para ilmuwan yang terlibat, termasuk Profesor Tom Scott, sangat optimistis untuk terus mengembangkan dan mengoptimalkan teknologi ini. Keberhasilan ini dapat menjadi langkah awal menuju realisasi energi fusi yang praktis dan komersial di masa depan.

Holtec International, bersama Hyundai Engineering & Construction, berencana membangun reaktor modular kecil SMR-300 di situs pembangkit listrik nuklir Palisades di Michigan. Proyek ini adalah bagian dari program Mission 2030 yang menargetkan operasi komersial pertama pada tahun 2030. Palisades adalah pembangkit listrik tenaga nuklir berkapasitas 800 MW yang akan dihidupkan kembali setelah ditutup pada 2022. Holtec tidak hanya merestart pembangkit ini tetapi juga akan memasang dua unit SMR-300 yang menggunakan teknologi reaktor air ringan (LWR). Holtec meyakini biaya pembangunan SMR di Palisades lebih rendah karena memanfaatkan fasilitas yang sudah ada. SMR-300 adalah reaktor generasi 3+ yang dilengkapi sistem keselamatan pasif dengan mekanisme gravitasi, sehingga aman tanpa perlu intervensi manusia secara langsung. Selain Palisades, Holtec berencana mengembangkan hingga empat unit SMR di lokasi pembangkit listrik nuklir Oyster Creek di New Jersey dan melihat peluang besar di wilayah Gunung Barat seperti Utah dan Wyoming, didukung oleh regulasi dan penelitian di Idaho National Laboratory. Dengan teknologi SMR-300 yang dapat menghasilkan 300 MW per unit dan memiliki kemampuan pengelolaan bahan bakar hingga dekomisioning, Holtec menargetkan posisi sentral di pasar global serta memperkuat kepemimpinan AS di bidang energi nuklir bersih dan inovatif.

Allseas, perusahaan besar asal Belanda yang terkenal dengan kapal beratnya, berencana mengintegrasikan reaktor modular kecil atau Small Modular Reactors (SMR) sebagai sumber energi yang ramah lingkungan untuk kapal-kapal besar mereka. Tujuan utama adalah mengurangi emisi karbon dan menyediakan alternatif selain bahan bakar seperti hidrogen dan amonia yang punya kendala dalam pasokan dan biaya. Rencana awal Allseas adalah memulai penggunaan SMR di darat terlebih dahulu. Ini bertujuan untuk mengatasi biaya energi yang tinggi, masalah kemacetan jaringan listrik, serta ketidakpastian pasokan energi terbarukan. Penggunaan SMR di darat juga bisa memberikan tenaga listrik dan panas bersih secara stabil, sehingga membantu mengurangi emisi lebih cepat. Setelah sukses di darat, Allseas akan mulai memasang SMR pada beberapa kapal besar yang memerlukan energi besar dan intensif, seperti kapal Pioneering Spirit, Solitaire, Audacia, dan Hidden Gem. Tidak semua kapal akan menggunakan SMR, hanya kapal-kapal yang sesuai kebutuhannya saja agar manfaatnya maksimal. Teknologi reaktor yang akan digunakan adalah generasi keempat yang dikenal sebagai High-Temperature Gas-Cooled Reactor (HTGR) bertenaga 25 MWe dengan bahan bakar TRISO. Perusahaan juga berkomitmen dalam pengelolaan limbah nuklir secara berkelanjutan dengan metode daur ulang bahan bakar dan material lainnya agar dampak lingkungannya minimal. Industri pelayaran dunia saat ini menghasilkan sekitar 3% dari emisi karbon global dan menargetkan nol emisi pada tahun 2050. Dengan teknologi SMR ini, Allseas berharap bisa menjadi pelopor transformasi energi yang aman, bersih, dan andal bagi masa depan industri pelayaran dan lingkungan.

Meta telah menandatangani perjanjian selama 20 tahun dengan Constellation Energy untuk mendapatkan tenaga nuklir dari Clinton Clean Energy Center di Illinois. Ini adalah langkah penting agar pembangkit nuklir terus beroperasi setelah program kredit nol emisi berakhir pada 2027. Kesepakatan ini juga menjadi yang pertama bagi Meta dalam membeli tenaga nuklir jangka panjang untuk memenuhi peningkatan kebutuhan listrik dari pusat data dan kecerdasan buatan. Intensitas penggunaan listrik yang terus bertambah mendorongnya mencari sumber energi bersih dan stabil. Clinton Clean Energy Center sebelumnya terancam ditutup karena masalah keuangan, namun sekarang kesepakatan ini menjamin operasi pembangkit sampai tahun 2047 dengan memperbarui lisensi dari badan regulasi nuklir AS. Kesepakatan ini juga melindungi ribuan pekerjaan lokal dan pendapatan pajak. Selain Meta, beberapa perusahaan teknologi besar lain seperti Microsoft, Amazon, dan Google juga mulai berinvestasi dalam energi nuklir, baik dari pembangkit nuklir klasik maupun reaktor modular kecil dan teknologi nuklir canggih untuk memenuhi kebutuhan energi mereka. Meta secara luas berencana memperluas kapasitas nuklir melalui proses RFP yang telah menerima puluhan proposal guna menciptakan sinyal permintaan yang kuat bagi proyek nuklir baru di seluruh AS. Ini menunjukkan dukungan industri yang kuat untuk pengembangan energi nuklir di tengah kebutuhan energi bersih yang meningkat.

Pembangkit listrik nuklir Clinton Clean Energy Center di Illinois sempat akan ditutup tahun 2017 karena kerugian finansial. Namun, berkat dukungan dari Meta melalui kesepakatan dengan perusahaan energi Constellation, pembangkit ini bisa terus beroperasi selama 20 tahun ke depan. Investasi dari Meta tidak hanya memberi jaminan keuangan, tetapi juga memungkinkan pembaruan yang menambah kapasitas pembangkit sebesar 30 megawatt sehingga total kapasitas menjadi 1,121MW yang cukup untuk menyalakan listrik sekitar 800 ribu rumah. Langkah ini merupakan bagian dari strategi Meta dalam mengurangi jejak karbon mereka yang justru meningkat karena pemakaian energi untuk teknologi kecerdasan buatan (AI). Meta membeli atribut energi bersih dari pembangkit sebagai bagian dari target net-zero emisi karbon di tahun 2030. Kerjasama antara perusahaan teknologi besar seperti Meta, Google, dan Microsoft dengan industri nuklir menunjukkan bahwa kebutuhan energi yang besar akibat AI mendorong revitalisasi tenaga nuklir sebagai solusi energi bersih dan andal di masa depan. Selain memperpanjang operasi pembangkit lama, Meta juga mendukung pengembangan teknologi reaktor nuklir generasi baru yang diharapkan dapat menyediakan kapasitas energi yang lebih besar dan ramah lingkungan, membantu memenuhi permintaan data center yang terus bertumbuh.

Para peneliti di Amerika Serikat menerima dana USD 3,2 juta untuk mengembangkan akselerator partikel yang lebih kecil dan murah guna mengatasi limbah nuklir berbahaya. Limbah nuklir yang sudah ada sangat banyak dan berbahaya, sehingga diperlukan cara yang lebih efektif untuk mengolahnya agar lebih aman dan cepat terurai. Teknologi akselerator saat ini menggunakan kavitas besar dari bahan niobium murni yang mahal dan memerlukan pendinginan dingin dengan helium cair. Sistem ini juga memiliki risiko mati total jika sistem pendinginan utama mengalami kerusakan, yang bisa berdampak buruk bagi proses pengurangan limbah. Untuk mengatasi masalah itu, tim peneliti berfokus pada bahan baru bernama niobium-timah-tiga (Nb₃Sn) yang dapat dilapiskan tipis pada kavitas akselerator. Penggunaan bahan ini dapat membuat proses pendinginan lebih efisien dan memungkinkan penggunaan cryocooler kecil yang tersebar, sehingga mengurangi risiko kegagalan sistem secara keseluruhan. Inovasi ini berpotensi mengurangi ukuran akselerator menjadi hanya sepertiga atau seperlima ukuran saat ini, sehingga membuat perangkat menjadi lebih mudah dipasang dan biaya produksinya turun drastis. Dengan kemampuan akselerator yang terus stabil beroperasi minimal 95%, proses transmutasi limbah nuklir dapat berjalan aman dan lancar. Kolaborasi antara Argonne dan Fermilab sangat penting dalam pengembangan teknologi pendukung seperti coating Nb₃Sn dan sistem cryogenic. Proyek ini adalah bagian dari upaya AS untuk mengelola dan mendaur ulang limbah bahan bakar nuklir komersial secara ekonomi dan berkelanjutan dalam beberapa dekade mendatang.

Penelitian terbaru dari dua CEO perusahaan antariksa India membahas bagaimana teknologi propulsi berbasis tenaga nuklir fisi dapat membuka peluang baru untuk eksplorasi luar angkasa menuju planet-planet jauh seperti Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Teknologi propulsi saat ini menggunakan bahan bakar kimia dan tenaga surya yang kurang efektif untuk misi berjangka panjang di luar angkasa dalam jarak yang sangat jauh dari Matahari, sehingga dibutuhkan sistem yang lebih kuat dan tahan lama. Sistem propulsi nuklir fisi menjanjikan daya tahan bertahun-tahun dengan energi tinggi yang tak tergantung pada sinar matahari, berbagai tantangan seperti perlindungan dari radiasi dan berat sistem masih terus dikembangkan untuk mewujudkan penggunaan praktisnya. Namun, pengembangan teknologi ini masih terhambat oleh keterbatasan dana, seperti yang terlihat pada pembatalan program NASA di masa lalu dan kebutuhan investasi besar oleh perusahaan swasta di masa kini. Para peneliti optimis kalau sistem propulsi nuklir bisa menjadi kunci untuk membawa manusia menjelajah hingga ke tepi Tata Surya dan bahkan ke sistem bintang lainnya di masa depan.

Rusia sedang meningkatkan kekuatan nuklirnya di kawasan Arktik dengan kapal selam bertenaga nuklir terbaru bernama Knyaz Pozharsky, yang dijadwalkan bergabung dengan Armada Utara pada tahun 2025. Ini merupakan bagian dari strategi jangka panjang Rusia untuk mengamankan dominasi di wilayah Arktik yang kaya sumber daya. Kapal selam Knyaz Pozharsky adalah yang kedelapan dari seri Borei dan termasuk tipe Borei-A yang lebih canggih. Kapal ini memiliki teknologi siluman, penggerak jet air, dan membawa rudal balistik antar-benua yang memiliki banyak hulu ledak nuklir, sehingga memberikan kemampuan serangan kedua yang kuat bagi Rusia. Investasi besar-besaran sedang dilakukan Rusia untuk ekspansi angkatan laut hingga 2035 dengan fokus pada kapal selam kelas Borei-A dan Yasen-M, yang dilengkapi dengan senjata terbaru, termasuk rudal hipersonik. Kapal selam ini akan memperpanjang jangkauan strategis Rusia terutama di kawasan Arktik dan Atlantik Utara. Arktik sendiri telah menjadi zona persaingan yang ketat tidak hanya antara Rusia dan NATO, tetapi juga dengan China yang ingin memperluas pengaruhnya di kawasan tersebut. Para negara ini meningkatkan aktivitas militer dan ekonomi di wilayah yang terbuka akibat berkurangnya es laut. Selain kapal selam nuklir militer, Rusia juga bereksperimen dengan kapal selam nuklir pengangkut LNG untuk mengelabui sanksi Barat dan mempermudah pengangkutan gas alam di tengah medan Arktik yang keras. Semua upaya ini dikoordinasi oleh badan khusus yang bertanggung jawab atas keamanan dan pengembangan maritim di Rusia.

TAE Technologies berhasil mengumpulkan pendanaan lebih dari Rp 2.47 triliun ($150 juta) dari investor besar seperti Chevron dan Google untuk mempercepat pengembangan energi fusi komersial. Perusahaan ini bertujuan menyediakan sumber energi yang bersih dan aman untuk memenuhi kebutuhan listrik dunia yang terus meningkat, terutama dari sektor teknologi seperti pusat data dan kecerdasan buatan. Perusahaan mengumumkan teknologi baru bernama 'Norm' yang mampu menghasilkan plasma stabil dengan suhu lebih dari 70 juta derajat Celsius. Keberhasilan ini menjadi langkah besar dalam membuat reaktor fusi yang lebih sederhana dan siap untuk digunakan secara komersial. Google telah berkolaborasi dengan TAE sejak 2014, mengaplikasikan machine learning untuk meningkatkan efisiensi dan kontrol plasma di dalam reaktor. Kolaborasi ini melibatkan insinyur Google yang bekerja bersama tim TAE untuk mengembangkan algoritma canggih yang meningkatkan performa reaktor. Energi fusi yang dikembangkan oleh TAE menjanjikan tenaga listrik berskala besar dan bebas karbon tanpa risiko seperti kerusakan bahan bakar nuklir atau limbah radioaktif jangka panjang. Teknologi ini juga memiliki fleksibilitas tinggi dalam penempatannya, bisa di kota besar ataupun daerah terpencil. Dengan total modal tertanam lebih dari Rp 21.38 triliun ($1,3 miliar) dan lebih dari 1.500 paten yang dimiliki, TAE Technologies berada di garis depan teknologi energi masa depan yang dapat mengubah lanskap energi global melalui solusi yang efisien, aman, dan ramah lingkungan.

Para peneliti di Argonne National Laboratory mendapatkan dana dari DOE untuk mengembangkan teknologi baru dalam mengolah limbah bahan bakar nuklir bekas. Teknologi ini bertujuan mengubah limbah berbahaya menjadi bahan yang lebih aman lewat proses transmutasi, yang dapat mengurangi bahaya dan volume limbah nuklir. Teknologi transmutasi ini menggunakan akselerator proton dan reaktor subkritis berisi timbal cair serta partikel partikel kecil aktinida. Proses ini memungkinkan pemecahan isotop radioaktif berbahaya menjadi unsur yang lebih cepat meluruh, yang secara keseluruhan dapat mengurangi waktu pengelolaan limbah hingga ratusan kali lipat. Para peneliti menggunakan metode inovatif berupa pemisahan dengan gaya sentrifugal untuk memisahkan produk limbah hasil proses transmutasi dari partikel aktinida. Metode ini lebih aman dan tidak mengandalkan proses kimia, yang biasanya lebih kompleks dan berisiko. Proyek ini mendapat dana sebesar Rp 115.11 miliar ($7 juta) dan ditargetkan mampu mengolah seluruh limbah aktinida minor di Amerika Serikat dalam waktu 30 tahun. Proyek lain yang bekerja sama dengan Fermilab juga menerima dana untuk teknologi mirip yang berfokus pada pengembangan energi nuklir yang lebih bersih dan aman. Selain itu, Argonne juga mengembangkan teknologi digital twin berbasis AI untuk reaktor nuklir yang dapat meningkatkan efisiensi dan keamanan operasi reaktor lewat simulasi dan prediksi yang akurat.