Ketika salah satu lempeng tektonik besar bumi berdesakan di bawah lainnya di lepas pantai timur Jepang pada Maret 2011, itu menghasilkan gempa bumi dahsyat dan memicu tsunami dengan gelombang yang mencapai ketinggian 20 kaki atau lebih. Kombinasi yang menghancurkan ini menyebabkan puluhan ribu orang tewas dan memicu krisis nuklir ketika air laut membanjiri situs Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Fukushima Daiichi, memotong tenaga dan melumpuhkan peralatan keselamatan cadangan.
Kru tidak dapat menjaga reaktor tetap dingin, yang menyebabkan peleburan bahan bakar, ledakan hidrogen dan pelepasan bahan radioaktif. Lebih dari sembilan bulan berlalu sebelum pihak berwenang mengumumkan reaktor telah dimatikan dengan stabil. Masalah keamanan juga menyebabkan penutupan hampir semua pembangkit nuklir Jepang lainnya.
Peristiwa Fukushima - kecelakaan nuklir terburuk sejak Chernobyl pada tahun 1986 - telah membayangi energi atom dan harapan industri yang berkembang untuk "kebangkitan kembali nuklir". Lebih dari dua tahun kemudian, Jepang telah memulai kembali hanya dua dari 54 reaktor negara, dan bahaya tetap ada di Fukushima ketika pekerja berjuang untuk menahan kebocoran air limbah radioaktif. Jerman dan Swiss telah memutuskan untuk menghapus tenaga nuklir, dan banyak negara lain menilai kembali ambisi nuklir mereka. Pada Juni 2011, pemilih Italia menolak program nuklir negara mereka dalam referendum.
Namun untuk dunia yang semakin haus energi, nuklir tetap menjadi sumber listrik bebas karbon yang menggiurkan, dan cara yang menarik untuk mendiversifikasi pasokan energi dan menjauh dari sumber termasuk batubara yang berkontribusi terhadap perubahan iklim. "Kami membutuhkan kebangkitan beberapa teknologi yang dapat menggantikan batu bara, " kata Per Peterson, seorang profesor teknik nuklir di University of California, Berkeley. Baik pembangkit listrik tenaga batu bara dan nuklir mahal untuk dibangun tetapi mampu menyediakan daya yang andal sepanjang waktu dengan biaya bahan bakar yang relatif rendah. "Sulit untuk melihat bagaimana Anda bisa memindahkan batu bara jika Anda tidak memasukkan nuklir, " kata Peterson.
Secara global, masa depan nuklir semakin meningkat di Cina dan India. "Kebangkitan nuklir saat ini sedang berlangsung tetapi terutama di luar Amerika Serikat, " kata Dan Lipman, direktur eksekutif program pemasok strategis untuk Institut Energi Nuklir, sebuah kelompok industri. Tujuh dari 66 pabrik yang sekarang sedang dibangun di seluruh dunia berada di India. Dan China menghubungkan reaktor nuklirnya yang ke-17 dengan jaringan listrik pada bulan Februari.
Kisah ini lebih beragam di Amerika Serikat, meskipun negara memimpin dunia dalam output listrik nuklir. Hingga baru-baru ini, 104 reaktor di 31 negara menyediakan sekitar 19 persen listrik negara. Administrasi Informasi Energi AS mengantisipasi reaktor baru akan menambah sekitar 5, 5 gigawatt — sebanding dengan hampir tiga bendungan Hoover — kapasitas nuklir pada tahun 2025. Pada musim semi ini, konstruksi dua reaktor baru dimulai untuk pertama kalinya dalam 30 tahun.
Tetapi harga gas alam yang rendah telah menggigit pendapatan bagi pemilik pabrik. Armada turun ke 102 reaktor musim semi ini karena penutupan pabrik, contoh terbaru adalah stasiun nuklir Kewaunee Wisconsin, yang melihat keuntungannya dimakan oleh kekenyangan gas alam. Shutdown telah memicu prediksi bahwa lebih banyak penutupan mungkin di jalan karena pabrik nuklir yang lebih tua berjuang untuk bersaing. Duke Energy membatalkan rencana untuk dua reaktor baru di North Carolina dan secara resmi pensiun dengan reaktor Crystal River — offline selama dua tahun — di Florida setelah berpuluh-puluh tahun beroperasi, memilih untuk mematikan daripada memperbaiki. Prakiraan AMDAL melihat gas alam dan energi terbarukan mengambil irisan yang lebih besar dari pai energi AS yang sedang tumbuh, tergantung pada harga dan subsidi.
Kecelakaan nuklir 1979 di Three Mile Island di Pennsylvania tengah, seperti Fukushima, terjadi pada saat yang sama dengan pertumbuhan nuklir. Namun, pada saat bencana Chernobyl, pertumbuhan itu mulai melambat. Ini mandek tidak hanya karena masalah keamanan yang meningkat tetapi juga karena penurunan harga bahan bakar fosil dikombinasikan dengan penundaan yang lama, anggaran yang membengkak dan biaya pembiayaan yang tinggi yang menjadi ciri khas konstruksi pabrik baru pada 1980-an dan 90-an. Kemudian, seperti sekarang, ekonomi nuklir terbukti menakutkan.
Ketertarikan pada nuklir akhirnya hidup kembali. Dari sekitar tahun 2005, kata Lipman, pertemuan faktor memicu pembangunan. Pertumbuhan ekonomi mendorong permintaan listrik, dan harga gas alam yang historis bergejolak. Undang-Undang Kebijakan Energi 2005 memberikan jaminan pinjaman dan insentif lain untuk pembangkit nuklir baru, dan permintaan listrik perumahan di negara-negara bagian tenggara — khususnya Florida— "tumbuh seperti gangbuster, " katanya. Ditambah lagi, untuk sesaat, mungkin saja peraturan iklim mungkin membuat tenaga batubara lebih mahal.
Waktunya sempurna. "Generasi muda [telah] melupakan atau belum hidup melalui Three Mile Island dan Chernobyl, " kata Edwin Lyman, seorang ilmuwan senior dalam Program Keamanan Global di Union of Concerned Scientists di Washington, DC
Sementara beberapa orang Amerika telah menyambut gagasan peningkatan tenaga nuklir, publik tetap terpecah pada masalah ini. Lima bulan sebelum bencana Fukushima, 47 persen orang Amerika yang disurvei oleh Pew Research Center mendukung peningkatan penggunaan tenaga nuklir. Segera setelah krisis, dukungan turun menjadi 39 persen, tetapi pendapat agak melunak sejak itu.
Publik yang lebih reseptif hanya dapat membuka pintu untuk nuklir. "Mereka tidak bisa menyelesaikan masalah ekonomi tenaga nuklir, bahkan sebelum Fukushima terjadi, " kata Lyman. Krisis 2011 di Jepang "melempar kunci pas monyet lainnya ke dalam karya."
Nuklir terkadang dipromosikan sebagai senjata penting dalam perang melawan perubahan iklim, tetapi "tingkat penyebaran tenaga nuklir yang Anda perlukan selama beberapa dekade ke depan untuk mengurangi emisi pemanasan global akan sangat besar, hanya saja tidak layak, "Kata Lyman.
Dan setelah Fukushima, keamanan kembali menjadi perhatian. Di antara pelajaran yang muncul dari bencana adalah kebutuhan untuk mempersiapkan rangkaian peristiwa yang mustahil, kata Peterson dari Berkeley. Setelah 9/11, Komisi Pengaturan Nuklir, yang bertanggung jawab untuk mengatur industri nuklir AS, mulai memeriksa, jika tidak mungkin, ancaman kerusakan yang meluas — isu-isu, seperti "apa yang akan kita lakukan jika teroris membajak sebuah pesawat dan memutuskan untuk menerbangkannya. ke pabrik nuklir AS, "kata Peterson. NRC melihat kerusakan yang akan terjadi pada sistem keselamatan pabrik dalam skenario seperti itu, katanya, dan sekarang mengharuskan pabrik memperoleh peralatan darurat portabel sebagai cadangan.
Apa yang tidak diperhitungkan adalah kemungkinan satu peristiwa atau kombinasi bahaya alam yang menghancurkan banyak reaktor di sebuah pabrik, masing-masing menuntut tanggap darurat dan upaya staf terlatih. Lebih dari sepertiga pembangkit listrik tenaga nuklir di Amerika Serikat saat ini memiliki dua atau lebih reaktor. Namun rencana tanggap darurat hanya mengizinkan satu kegagalan. "Di AS, persiapan kami selalu bahwa itu akan terjadi pada salah satu unit, " kata Joe Pollock, wakil presiden operasi nuklir untuk Institut Energi Nuklir. "Kita harus dapat menangani semua unit secara bersamaan dalam semua rencana dan persiapan kita."
Pollock mengatakan pembangkit nuklir di AS sekarang lebih siap untuk keadaan darurat, tetapi para kritikus mengatakan reformasi belum berjalan cukup jauh. Persatuan Ilmuwan Peduli telah memperingatkan bahwa banyak reaktor di Amerika Serikat bisa bernasib jauh lebih buruk daripada Fukushima Daiichi jika terjadi kegagalan sistem pendingin, karena sumber bahan bakar yang dihabiskan lebih padat dan lebih sulit untuk tetap dingin dalam keadaan darurat. Kelompok ini berpendapat pabrik harus mampu menahan pemadaman stasiun 24 jam tanpa menggunakan peralatan portabel, daripada delapan jam yang direkomendasikan, meskipun tidak diperlukan, oleh gugus tugas NRC yang diselenggarakan dalam menanggapi Fukushima, dan mereka harus siap untuk berfungsi selama seminggu penuh tanpa dukungan di luar lokasi, berbeda dengan hanya tiga hari.
Reaktor yang lebih baru dengan sistem pendingin pasif, seperti Westinghouse's AP1000, menunjukkan langkah-langkah menuju peningkatan keselamatan. Alih-alih pompa dan generator diesel, AP1000 menggunakan konveksi alami, gravitasi, dan penguapan air untuk mencegah panas berlebih dan penumpukan tekanan tanpa memerlukan daya di luar lokasi atau bahkan tindakan operator. Ini dirancang untuk menahan 72 jam pemadaman stasiun penuh. Empat reaktor AP1000 sedang dibangun di China dan dua unit direncanakan untuk pembangkit nuklir VC Summer di South Carolina.
Bahkan dalam model canggih ini, Westinghouse mampu mengidentifikasi area potensial untuk perbaikan setelah kecelakaan Fukushima. Lipman mengatakan perusahaan "kembali dan memeriksa desain dengan sangat signifikan untuk melihat perubahan apa yang perlu dilakukan, " mendiskusikan perubahan desain seperti menempatkan baterai lebih tinggi atau memasang pintu kedap air untuk tahan terhadap banjir. Meskipun demikian, perusahaan telah menyimpulkan bahwa AP1000 bisa bertahan dalam acara yang mirip dengan yang melumpuhkan Fukushima Daiichi.
Reaktor nuklir di masa depan mungkin menghindari beberapa tantangan biaya dan keselamatan yang terkait dengan 1.000-megawatt raksasa saat ini dengan perampingan. Departemen Energi AS memiliki tujuan ambisius untuk melihat teknologi untuk reaktor yang lebih kecil, mandiri dan sebagian besar dibangun di pabrik dalam dekade berikutnya. Dikenal sebagai reaktor modular kecil, atau SMR, pembangkit nuklir mini ini akan memiliki daya listrik setara dengan kurang dari 300 megawatt dan akan cukup kompak untuk dikirim dengan kereta api atau truk. Sudah, para peneliti sedang mengerjakan puluhan konsep berbeda di seluruh dunia.
Salah satu jenis yang menjanjikan dikenal sebagai reaktor air bertekanan integral. Dinamakan mPower, model ini dari perusahaan peralatan nuklir Babcock & Wilcox membutuhkan sepasang modul setara 180-megawatt yang dapat berjalan selama empat tahun tanpa pengisian bahan bakar — dua kali lebih lama dari reaktor saat ini. Dan mereka cukup kecil untuk berpotensi menggunakan infrastruktur yang ada di pabrik batubara yang sudah tua, meningkatkan kemungkinan memberikan kehidupan baru, berbahan bakar nuklir untuk pembangkit batubara era 1950-an setelah pensiun. Perkiraan biaya untuk menyebarkan SMR berkisar dari $ 800 juta hingga $ 2 miliar per unit — sekitar seperlima biaya reaktor besar.
"Jauh lebih mudah untuk merancang reaktor kecil yang aman, " kata Peterson. Dengan reaktor besar, ada bahaya mengembangkan "titik panas" pada bahan bakar. "Setelah bahan bakar rusak, menjadi lebih sulit untuk didinginkan, dan dengan demikian kerusakan dapat merambat, " jelas Peterson. Reaktor kecil yang dirancang dengan baik yang dapat menghindari masalah ini dan mungkin bahkan menghancurkan kebutuhan untuk peralatan eksternal dan pengambilan keputusan manusia yang salah dalam masa krisis, dapat "lebih aman secara intrinsik, " katanya. Namun, sejauh mana reaktor modular kecil dapat meningkatkan keselamatan dalam penggunaan di dunia nyata, masih belum pasti.
Keuntungan biaya juga tidak dijamin. "Sejarah tenaga nuklir telah mendorong reaktor untuk menjadi lebih besar dan lebih besar, " untuk mengambil keuntungan dari skala ekonomi, kata Lyman. "Jika Anda ingin membuat reaktor kecil bersaing dengan reaktor besar, Anda harus mengurangi biaya operasi, " katanya. "Anda perlu memangkas biaya tenaga kerja dengan cara yang tidak bertanggung jawab. Tidak terbukti bahwa aman untuk mengurangi jumlah operator [dan] personel keamanan dan masih menjaga keselamatan. " Adalah mungkin untuk membuat reaktor kecil lebih aman daripada reaktor yang lebih besar, tambahnya, "tapi itu tidak akan terjadi secara otomatis."
Untuk setiap teknologi inovatif yang dapat menggantikan atau menyukseskan reaktor saat ini, jalan panjang ada di depan. "Bahkan tanaman yang paling banyak dipelajari memiliki banyak misteri, " kata Lyman. Dorongan pasca-Fukushima untuk meneliti yang tidak diketahui dan menghilangkan risiko yang tidak perlu mungkin terlalu singkat untuk menghasilkan perubahan yang berkelanjutan. Kali ini, Lyman berkata, "Itu akan menjadi bagus jika perubahan terjadi sebelum bencana terjadi. "
