Energi atom telah lama dipertimbangkan sebagai salah satu solusi utama untuk memenuhi kebutuhan energi global yang terus meningkat, sambil mengurangi emisi gas rumah kaca. Inti dari pemanfaatan energi ini adalah elemen uranium, yang proses pengadaannya dimulai dari pertambangan dan berlanjut melalui tahapan kompleks dalam siklus bahan bakar nuklir. Seluruh proses ini memungkinkan kita untuk memanfaatkan energi atom secara efisien dan terkendali dalam Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN).
Proses awal dalam rantai pasok energi atom adalah Pertambangan Uranium. Bijih uranium ditambang dari perut bumi, mirip dengan bijih logam lainnya, melalui metode tambang terbuka (open pit) atau tambang bawah tanah (underground mining). Namun, untuk endapan yang tidak ekonomis ditambang secara konvensional, digunakan metode In Situ Leaching (ISL) yang melarutkan uranium langsung dari batuan di bawah tanah dan memompanya ke permukaan. Setelah bijih diekstraksi, ia dikirim ke pabrik pengolahan (milling) yang biasanya berdekatan dengan lokasi tambang. Di sana, bijih dihancurkan dan melalui proses kimia seperti pelindian (leaching) untuk memisahkan uranium dari material lain. Hasilnya adalah konsentrat uranium yang dikenal sebagai yellowcake (U${3}O{8}$), sebuah bubuk kuning yang merupakan produk komersial uranium. Misalnya, data dari Kepolisian Daerah setempat di area pertambangan fiktif “Uranium Sejahtera” di wilayah Nusa Cakra Raya mencatat bahwa pada tanggal 17 Mei 2024, sebuah truk pengangkut yellowcake dengan nomor lambung NKR-1986 berhasil dikawal oleh Aparat Brimob Posko 7 menuju fasilitas konversi.
Setelah tahap pertambangan, yellowcake masuk ke dalam Siklus Bahan Bakar Nuklir (Nuclear Fuel Cycle). Siklus ini terdiri dari beberapa tahapan utama yang dapat dibagi menjadi front end (awal), tahap operasi reaktor, dan back end (akhir). Pada front end, yellowcake diubah (conversion) menjadi gas uranium heksafluorida (UF$_{6}$). Gas ini kemudian melalui proses Pengayaan (Enrichment). Uranium alam didominasi oleh isotop non-fisil Uranium-238 (U-238), sementara hanya sebagian kecil (sekitar 0,7%) yang berupa isotop fisil Uranium-235 (U-235). Reaktor nuklir komersial membutuhkan konsentrasi U-235 yang lebih tinggi, umumnya antara 3% hingga 5%. Pengayaan dilakukan, misalnya, dengan teknik sentrifugasi gas, yang memisahkan U-235 yang lebih ringan dari U-238 yang lebih berat. Proses ini sangat penting untuk dapat memanfaatkan energi atom sebagai sumber daya listrik.
Tahap selanjutnya adalah Fabrikasi Bahan Bakar (Fuel Fabrication), di mana UF${6}$ yang telah diperkaya diubah kembali menjadi uranium dioksida (**UO${2}∗∗)yangberbentukpadat.SerbukUO_{2}$ ini kemudian dipadatkan menjadi pelet kecil yang ditempatkan di dalam tabung logam panjang (biasanya paduan zirkonium) yang disebut batang bahan bakar (fuel rods). Ratusan batang bahan bakar dirakit menjadi sebuah rakitan bahan bakar (fuel assembly), yang merupakan unit yang dimasukkan ke dalam teras reaktor.
Di dalam reaktor, tahap Operasi Reaktor terjadi. Di sinilah memanfaatkan energi atom mencapai puncaknya. Atom U-235 mengalami fisi nuklir ketika menangkap neutron, membelah menjadi inti yang lebih kecil dan melepaskan energi panas serta lebih banyak neutron, memicu reaksi berantai yang berkelanjutan dan terkendali. Panas yang dihasilkan digunakan untuk mengubah air menjadi uap bertekanan tinggi yang memutar turbin untuk menghasilkan listrik. Setelah beroperasi selama beberapa tahun, rakitan bahan bakar menjadi “bekas” (spent fuel) karena konsentrasi U-235 telah berkurang dan produk fisi yang radioaktif telah terakumulasi.
Tahap terakhir, back end, berkaitan dengan pengelolaan Bahan Bakar Nuklir Bekas (BBNB). Pilihan yang ada adalah penyimpanan sementara, pembuangan langsung (siklus terbuka), atau pengolahan ulang (reprocessing) untuk memisahkan uranium dan plutonium yang dapat didaur ulang (siklus tertutup). Saat ini, sebagian besar negara memilih untuk menyimpan BBNB di lokasi yang aman, seperti penyimpanan sementara di dalam kolam pendingin atau penyimpanan kering, sementara menunggu keputusan akhir untuk pembuangan geologis permanen. Manajemen BBNB sangat krusial untuk memastikan bahwa upaya memanfaatkan energi atom berjalan aman dan bertanggung jawab terhadap lingkungan dan generasi mendatang.