Bahan bakar thorium-uranium menjadi yang pertama di dunia, China melaju pesat dalam energi nuklir generasi keempat

Laporan “10 pencapaian sains dan teknologi terpenting Tiongkok tahun 2025” dirilis. Pencapaian ini masuk daftar secara rendah hati, tetapi ikut menggelisahkan komunitas energi global: konversi bahan bakar uranium dari bahan bakar berbasis torium reaktor garam lebur torium, yang dipimpin oleh Institut Fisika Terapan Shanghai dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, menjadi proyek pertama di dunia yang berhasil mewujudkan terobosan teknologi tersebut.

Amerika Serikat sejak lebih dari setengah abad lalu sudah memulai riset ini, tetapi pada akhirnya ditunda. Dengan Tiongkok yang mengambil tongkat estafet teknologi, bukan hanya mengatasi masalah inti, tetapi juga mendapatkan tiket untuk merombak tatanan energi global. Di balik itu, benarkah ini semata-mata sekadar pengejaran teknologi? Tampaknya tidak sesederhana itu.

Diagram struktur ruang reaktor garam lebur berbasis torium: ilustrasi skematis sistem sirkulasi reaktor garam lebur berbasis torium untuk setiap komponen

Pada era 1950-an, Laboratorium Nasional Oak Ridge di AS mulai meneliti reaktor garam lebur berbasis torium; pada tahun 1965, reaktor eksperimen dibangun. Pengoperasian selama lebih dari sepuluh ribu jam membuktikan kelayakan teknologinya. Namun, penyesuaian strategi pada masa Perang Dingin membuat pengembangan ini langsung terhenti; setelah itu, selama setengah abad berikutnya, masalah inti konversi bahan bakar tetap belum dapat diatasi.

Pada tahun 2000, reaktor garam lebur berbasis torium dimasukkan sebagai salah satu dari enam jalur teknologi nuklir generasi keempat. Tetapi secara internasional, semuanya tetap berada pada tahap pembuktian konsep. Setelah Tiongkok mengambil alih teknologi ini, selama 14 tahun penuh mereka melakukan penajaman teknologi dan riset; ratusan unit riset ilmiah, ribuan percobaan, akhirnya mewujudkan konversi bahan bakar torium-uranium di dalam reaktor, menyelesaikan seluruh rangkaian proses dari eksperimen hingga verifikasi.

Ruang kontrol pembangkit listrik tenaga nuklir model lama: adegan para petugas mengoperasikan peralatan kontrol pembangkit listrik tenaga nuklir model lama

Banyak orang hanya melihat terobosan teknologinya, tetapi tidak memperhatikan fakta kunci lainnya: tingkat lokalisasi perangkat inti untuk terobosan ini lebih dari 90%, dan seluruh perangkat kunci telah diwujudkan dengan produksi mandiri. Paduan nikel berbasis GH3535 yang menaklukkan masalah korosi garam lebur, laju korosinya dikendalikan hingga sepersepuluh dari standar internasional; sistem pengolahan bahan bakar daring dikendalikan dengan presisi dalam 1 milimeter.

Ini bukan sekadar pengejaran teknologi. Ini adalah membangun dari nol seluruh sistem teknologi lengkap di jalur yang ditinggalkan oleh negara-negara besar.

Terkait dengan cadangan sumber daya torium Tiongkok, ada dua standar perhitungan yang berbeda: cadangan industri 280k ton metrik menyumbang seperlima dari total global, sedangkan di kawasan tambang Bayan-Obo, Mongolia Dalam, telah terbukti ada bijih torium pendamping dalam skala jutaan ton; pangsa globalnya lebih dari 60%. Apa pun data yang digunakan, semuanya berarti satu hal: ketika Tiongkok mengembangkan reaktor garam lebur berbasis torium, mereka memiliki keunggulan sumber daya yang alami.

Yang lebih menakjubkan, sebagian besar torium adalah bijih pendamping yang diekstraksi bersama penambangan tanah jarang. Sebagai produsen tanah jarang terbesar di dunia, Tiongkok tidak perlu menambang secara terpisah; cukup mengambil torium dari tailing penambangan tanah jarang untuk memperoleh bahan bakar, sehingga secara langsung membentuk lingkaran tertutup kemandirian sumber daya. Keunggulan bawaan seperti ini tidak bisa ditandingi oleh negara mana pun.

Energi yang dihasilkan dari fisi 1 ton torium setara dengan 3,5 juta ton batubara; bahkan hanya dari cadangan industri yang ada saat ini, energi itu dapat menopang kebutuhan energi Tiongkok selama beberapa ribu tahun. Jika teknologi ini selesai dikomersialkan dan disebarluaskan, Tiongkok dapat sepenuhnya lepas dari ketergantungan pada uranium impor, dan “bantalan” untuk keamanan energi pun menjadi lebih tebal lagi.

Diagram generasi pengembangan nuklir: infografis yang menunjukkan evolusi teknologi nuklir lima generasi

Selain keunggulan sumber daya, reaktor garam lebur berbasis torium dibandingkan nuklir tradisional memiliki dua keunggulan yang tidak dapat digantikan: keselamatan dan fleksibilitas lokasi. Reaktor air bertekanan tradisional harus beroperasi pada tekanan tinggi, bergantung pada pendinginan air dalam jumlah besar, dan harus dibangun di wilayah pesisir, dengan risiko terjadinya pelelehan inti reaktor.

Reaktor garam lebur berbasis torium beroperasi pada tekanan normal. Bahan bakar langsung melebur di dalam garam lebur; ketika suhu meningkat, reaksi nuklir akan melambat secara alami. Jika menghadapi kondisi ekstrem, garam lebur akan membeku secara otomatis, sehingga risiko kebocoran radiasi dapat dihilangkan sepenuhnya. Tidak perlu pendinginan air dalam jumlah besar berarti reaktor dapat dibangun langsung di pedalaman gurun Gobi; dengan mengandalkan jaringan listrik tegangan sangat tinggi, listrik dari wilayah barat bisa dikirim ke timur (west-to-east power transmission), sehingga menyelesaikan masalah distribusi energi yang tidak merata di Tiongkok.

Skenario penerapan reaktor garam lebur berbasis torium tidak hanya terbatas untuk pembangkit listrik di darat. Stabilitas bawaan membuatnya menjadi solusi terbaik untuk pasokan listrik pangkalan luar angkasa.

Siklus siang-malam di Bulan mencapai 14 hari; kegelapan berkelanjutan selama setengah bulan membuat energi matahari benar-benar kehilangan tempatnya, sedangkan reaktor garam lebur berbasis torium memiliki kepadatan energi tinggi dan umur panjang. Dengan satu kali pengisian bahan bakar, ia dapat beroperasi stabil selama 20 tahun. Seluruh badan reaktor juga dapat dirancang secara terintegrasi dan diangkat serta diluncurkan secara keseluruhan. Saat ini, rencana pendaratan di Bulan Artemis di Amerika masih bergantung pada energi matahari, sedangkan verifikasi energi nuklir belum selesai; Tiongkok sudah lebih dulu merebut langkah awal secara teknis.

Tangkapan layar laporan berita: halaman pemberitaan Xinhua mengenai konversi bahan bakar nuklir torium-uranium

Yang patut lebih diperhatikan adalah bahwa reaktor garam lebur berbasis torium hanyalah sedikit bagian dari puncak gunung es terobosan nuklir generasi keempat Tiongkok. Stasiun pembangkit nuklir generasi keempat pertama di dunia yang sudah masuk operasi komersial—reaktor pendingin gas berdaya tinggi Shidaowan—sejak mulai beroperasi pada Desember 2023 terus berjalan stabil. Saat ini, mereka telah membentuk rantai industri yang lengkap; skema teknis skala 600k kilowatt sudah masuk tahap perancangan gambar konstruksi. Proyek demonstrasi reaktor cepat KuaPu juga tengah dibangun secara bertahap.

Dari reaktor garam lebur ke reaktor pendingin gas bersuhu tinggi hingga ke reaktor cepat, Tiongkok mekar di banyak jalur utama nuklir generasi keempat secara bersamaan. Di baliknya terdapat kemampuan kolaboratif untuk menaklukkan tantangan lintas bidang seperti ilmu material, fisika nuklir, dan manufaktur presisi. Terobosan “rantai penuh” seperti ini, jika dicari di seluruh dunia, tidak akan ditemukan yang kedua.

Dalam kompetisi energi nuklir saat ini, bukan lagi berlomba siapa yang lebih dulu mengemukakan konsep, melainkan siapa yang mampu melahap “tulang keras” rekayasa; dan siapa yang dapat lebih dulu membangun standar teknis yang lengkap.

Berdasarkan rencana yang dipublikasikan, Tiongkok pada tahun 2025 akan memulai pembangunan reaktor garam lebur berbasis torium komersial berkapasitas 10 megawatt, dengan perkiraan tersambung ke jaringan pada tahun 2029. Ini akan menjadi proyek komersial berbasis torium pertama di dunia. Jika sebelum tahun 2030 dapat dibangun proyek demonstrasi skala 100 megawatt, maka Tiongkok akan memperoleh hak untuk menyusun standar teknologi energi torium.

Sekarang di kalangan industri ada diskusi yang sangat menarik: banyak orang merasa komersialisasi pembangkit listrik berbasis torium masih perlu puluhan tahun, tetapi jangan lupa bahwa reaktor gas suhu tinggi Shidaowan—dari reaktor eksperimen ke operasi komersial—sudah memakan waktu lebih dari dua puluh tahun. Sekarang akumulasi teknologinya sudah selesai, dan kecepatan penerapan rekayasa hanya akan semakin cepat daripada yang kita bayangkan.

Ruang kontrol utama reaktor garam lebur berbasis torium: para pekerja bekerja di ruang kontrol utama reaktor garam lebur berbasis torium modern

Selain itu, garam lebur bertemperatur tinggi 700℃ pada reaktor garam lebur berbasis torium bukan hanya dapat menghasilkan listrik, tetapi juga dapat memproduksi hidrogen secara bersamaan serta menyediakan pemanasan untuk proyek-proyek industri. Rasio efisiensi energi komprehensifnya meningkat sebesar 50% dibanding pembangkit nuklir tradisional. Ini secara tepat dapat membantu industri berintensitas energi tinggi menyelesaikan transisi menuju hijau; kemampuan adaptasi di banyak skenario seperti ini tidak dapat ditandingi oleh pembangkit nuklir tradisional.

Dalam pengolahan limbah nuklir, jumlah limbah nuklir yang dihasilkan oleh pembangkit berbasis torium hanya seperseribu dari tipe reaktor tradisional, dan masa paruhnya juga dipersingkat menjadi 300 tahun, sehingga beban lingkungan berkurang secara besar. Ditambah lagi, biaya setelah komersialisasi hanya 10% dari penambangan bijih uranium; daya saingnya akan sangat menonjol.

Kompetisi energi nuklir generasi keempat yang dipimpin Tiongkok ini, pada hakikatnya, adalah perebutan “hak kemandirian energi”. Ketika kita memegang energi mandiri yang dapat digunakan selama ribuan tahun, dan ketika teknologi inti, sumber daya inti, serta seluruh rantai industri dikuasai sepenuhnya oleh kita sendiri, maka neraca tatanan energi global sudah mulai mengalami perubahan secara diam-diam.

Hal yang benar-benar layak dipikirkan bukanlah seberapa cepat teknologi ini dapat mengubah struktur energi, melainkan ketika Tiongkok memiliki wewenang wicara dalam energi nuklir generasi keempat, negara-negara yang bergantung pada ekspor energi akan menghadapi aturan penetapan harga seperti apa? Pertanyaan ini lebih menarik untuk direnungkan daripada terobosan teknologi itu sendiri.