TRIPWIRE: Memimpin dalam bidang deteksi radiasi

IDAHO JATUH – Ketika negara-negara mencari cara untuk mengurangi emisi karbon, energi nuklir semakin diakui sebagai pilihan yang aman dan dapat diandalkan untuk mengatasi peningkatan penggunaan listrik.

Selain itu, reaktor nuklir masa depan yang canggih lebih kecil dan lebih fleksibel dibandingkan armada reaktor saat ini, sehingga memungkinkan mereka untuk mengintegrasikan lebih banyak energi terbarukan ke dalam jaringan listrik, menyediakan panas untuk industri, dan memberi daya pada aplikasi jarak jauh seperti pertambangan dan pusat data.

Sama seperti dunia yang membutuhkan reaktor nuklir generasi berikutnya untuk mencapai tujuan iklim, dunia juga memerlukan opsi baru untuk menyimpan bahan radioaktif dengan aman. Pada tahun 2022, terdapat sekitar 400.000 metrik ton bahan bakar bekas yang disimpan di seluruh dunia, dan sekitar 90.000 ton di antaranya berada di Amerika Serikat saja.

Para ahli nuklir mengatakan penyimpanan geologi yang dalam merupakan solusi jangka panjang yang diperlukan untuk menyimpan limbah nuklir dengan aman. Meskipun saat ini tidak ada gudang nuklir komersial, Finlandia berencana membuka gudang geologi dalam pertama di dunia pada pertengahan dekade ini. Swiss, Kanada dan Perancis memberi izin pada fasilitas pembuangan mereka sendiri.

Di Amerika Serikat, fasilitas penyimpanan bahan bakar bekas yang terkonsolidasi akan menjembatani kesenjangan antara penyimpanan di tempat dan penyimpanan nasional.

Demikian pula, negara-negara perlu mengamankan bahan nuklir untuk tujuan pengendalian senjata, memenuhi kewajiban perjanjian, dan mencegah proliferasi bahan nuklir di dunia yang semakin bergejolak.

Skenario penyimpanan nuklir ini memerlukan peralatan deteksi yang andal untuk menjamin kepercayaan masyarakat dan non-proliferasi bahan nuklir.

Di Laboratorium Nasional Idaho, para peneliti mengembangkan TRIPWIRE untuk memungkinkan deteksi radiasi di area luas yang tidak dapat diakses, seperti gudang bahan nuklir. TRIPWIRE memenangkan penghargaan R&D 100 tahun 2024 dan menawarkan kepada pemerintah dan industri pilihan yang hemat biaya, tahan lama, dan unik untuk memantau bahan radioaktif.

Program Penelitian dan Pengembangan yang Dipimpin Laboratorium INL pada awalnya mendanai pekerjaan ini. TRIPWIRE juga menerima dana dari Administrasi Keamanan Nuklir Nasional.

Serat berkelap-kelip

TRIPWIRE menggunakan serat berkilau halus untuk mendeteksi radiasi. Terbuat dari plastik, balok-balok besar bahan gemerlap terkadang digunakan untuk mendeteksi radiasi di lokasi di atas tanah, seperti penyeberangan perbatasan.

“Radiasinya menggairahkan molekul-molekul dalam serat yang berkilauan,” kata David Chichester, seorang insinyur nuklir dan anggota dewan INL. “Ketika energinya dihilangkan, mereka akan memancarkan foton yang terlihat; ada sensor untuk mendeteksi cahaya itu.”

Dengan TRIPWIRE, plastik berkilau diubah menjadi serat setebal sekitar 1 mm. Pada ketebalan tersebut, serat menunjukkan sifat yang mirip dengan serat optik kaca yang disebut refleksi internal total. Pemantulan internal total berarti cahaya akan dipantulkan sepanjang serat hingga mencapai ujung.

“Dengan sintilator plastik ini, panjang maksimum yang dapat mentransmisikan cahaya secara efektif hanya di bawah 50 meter,” kata Chichester. “Tapi kita bisa memasangkan serat yang berkelap-kelip ke serat optik kaca dan kemudian sensornya bisa berjarak beberapa kilometer.”

50 meter tersebut (panjang kolam renang Olimpiade) memungkinkan pendeteksian dengan jarak yang jauh lebih besar dan lipat lebih panjang dibandingkan detektor radiasi gamma saat ini, yang biasanya dibatasi hingga beberapa sentimeter.

Hasil dari TRIPWIRE adalah teknologi ini menghilangkan kebutuhan untuk mengubur peralatan elektronik di dalam repositori. Sebaliknya, peralatan elektronik tetap berada di atas tanah, sehingga mudah untuk diperbaiki atau diganti, jika diperlukan.

“Awalnya, sponsor kami tertarik untuk mendeteksi aktivitas yang tidak dilaporkan,” kata Chichester. “Bayangkan sebuah gudang tertutup dan negara tuan rumah mencoba untuk kembali ke sana. “Memiliki sensor bawah tanah secara real-time dengan bahan bakar bekas memberikan pencegahan yang kuat terhadap pencurian atau pengalihan.”

Menyebar seperti jaring laba-laba

Dengan instalasi dan terowongan bawah tanah, TRIPWIRE dapat menyebar seperti jaring laba-laba dan mencakup area tiga dimensi.

Serat optik TRIPWIRE berbiaya rendah dan mudah didapat, menjadikan teknologi ini pilihan yang baik untuk secara signifikan mengurangi paparan personel terhadap radiasi yang berpotensi berbahaya dan biaya pemeliharaan di fasilitas penyimpanan nuklir jangka panjang.

Serat binar dilapisi dengan bahan pelindung yang tahan terhadap abrasi, degradasi kimia, serta perubahan suhu dan kelembapan. Serat ini tahan terinjak atau terbentur batu yang berjatuhan, hal ini penting untuk penempatan jangka panjang di gudang tertutup karena serat mungkin perlu dioperasikan tanpa pengawasan selama beberapa dekade, atau bahkan berabad-abad.

TRIPWIRE juga memiliki aplikasi di luar repositori, termasuk memantau radiasi latar alami di sepanjang jaringan pipa minyak dan gas, memantau radiasi di pelabuhan masuk untuk keamanan nasional, dan kewaspadaan perimeter untuk tanggap darurat.

Para peneliti bahkan telah mempertimbangkan untuk menggunakan TRIPWIRE di dalam sarung tangan yang digunakan untuk memindahkan dan memeriksa bahan radioaktif sebagai pemantau keselamatan radiasi.

“TRIPWIRE adalah teknologi serbaguna dan hemat biaya untuk pemantauan radiasi, memiliki potensi untuk memberikan dampak yang luar biasa di beberapa bidang dan kami menantikan potensi penerapannya di tahun-tahun mendatang,” kata Chichester.