2.018-Elemen bahan bakar nuklir

Elemen bahan bakar nuklir merupakan komponen inti dalam sistem reaktor nuklir yang berfungsi sebagai sumber energi utama melalui proses fisi nuklir. Bahan bakar ini umumnya terbuat dari logam berat seperti uranium atau plutonium yang mampu mengalami pembelahan inti saat ditembak dengan neutron. Bentuk bahan bakar ini bervariasi, tetapi yang paling umum adalah dalam bentuk pelet kecil uranium dioksida (UO₂) yang kemudian disusun dalam batang logam berbahan dasar zirkonium. Setiap batang bahan bakar kemudian disusun dalam rakitan (fuel assembly) untuk dimasukkan ke dalam teras reaktor.

Uranium yang digunakan dalam bahan bakar biasanya telah diperkaya, artinya kandungan isotop uranium-235 telah ditingkatkan dari kadar alami sekitar 0,7% menjadi antara 3% hingga 5%. Isotop U-235 ini lebih mudah mengalami reaksi fisi dibandingkan isotop U-238 yang dominan dalam alam. Dalam proses fisi, inti U-235 menyerap neutron, membelah menjadi dua inti yang lebih ringan, dan melepaskan energi dalam bentuk panas serta neutron baru yang dapat melanjutkan reaksi berantai. Panas yang dihasilkan kemudian digunakan untuk menghasilkan uap air yang menggerakkan turbin pembangkit listrik.

Elemen bahan bakar juga dirancang dengan sistem keselamatan dan efisiensi tinggi. Misalnya, kelongsong (cladding) zirkonium yang membungkus pelet berfungsi untuk menahan produk fisi berbahaya agar tidak mencemari pendingin reaktor. Selain itu, pengaturan jumlah dan konfigurasi rakitan bahan bakar memengaruhi laju reaksi fisi dan stabilitas operasi reaktor. Setelah beberapa waktu digunakan, bahan bakar akan mengalami penurunan efisiensi karena penumpukan produk fisi dan berkurangnya jumlah U-235, dan disebut sebagai bahan bakar bekas (spent fuel). Bahan bakar bekas ini masih sangat radioaktif dan memerlukan penanganan serta penyimpanan yang sangat hati-hati untuk menghindari dampak lingkungan dan kesehatan.