Pengayaan Uranium


Pengayaan Uranium 

Kadek Fendy Sutrisna

12 Januari 2010

Dukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini -> Catatan Fendy Sutrisna

Pertama-tama perlu diketahui bahwa di dalam Uranium alam hasil penambangan terkandung 3 jenis isotop, yaitu U-238 dengan kadar 99,285 % dan U-235 dengan kadar 0,715 % (isotop U-234 dengan kadar yang sangat kecil).  Dalam reaktor nuklir, seperti yang ditunjukan pada Gambar 1, U-235  berperan penting dalam proses reaksi fisi sehingga dapat menghasilkan energi panas yang sangat besar yang berguna untuk  memanaskan air di reaktor sehingga menghasilkan uap  air yang mampu menggerakan generator dan menghasilkan listrik (proses pembangkitan listrik pada PLTN). Sedangkan sebagian kecil U-238 yang mampu menyerap neutron akan bereaksi menjadi Plutonium (18 kg U-238 akan berubah menjadi plutonium, dan 8kg Plutonium akan bereaksi fisi dan menghasilkan energi yang energi hasil reaksinya setara dengan energi hasil reaksi fisi U-235) atau bereaksi fisi namun menghasilkan energi yang tidak terlalu besar, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2. (dalam 1 ton bahan bakar PLTN hanya 20 kg U-238 yang mampu menyerap neutron,  dan hanya 2 kg yang menghasilkan energi dari reaksi fisi)

Gambar 1. Reaksi Fisi yang Terjadi di Dalam Reaktor Nuklir

Gambar 2. Perubahan Reaksi Fisi yang Terjadi di Dalam Reaktor Nuklir

Proses pengayaan ini bertujuan  untuk meningkatkan kadar U-235 dalam Uranium hasil penambangan  agar dapat digunakan sebagai bahan bakar (dari 0,715 % menjadi 2-4 %) seperti lazimnya dibutuhkan oleh suatu Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) (1 ton bahan bakar PLTN mengandung 30 kg U-235 seperti ditunjukan pada Gambar 2).

Memang ada beberapa jenis PLTN yang dapat menggunakan bahan bakar Uranium alam  langsung tanpa melalui proses pengayaan ( U-235 : 0,715 % dan U-238 : 99,285 %), seperti PLTN CANDU 「Canadian Deuterium Uranium」 dan PLTN Air Berat (Magnox). Teknologi PLTN CANDU berguna untuk negara yang memiliki sumber alam uranium yang besar, seperti Kanada, Australia dan lainnya. Dalam perkembangan teknologinya, kedua PLTN jenis ini dapat juga menggunakan bahan bakar Torium sebagai alternatif pengganti Uranium.

Gambar 3. (a) CANDU Reactor Schematic (b) Magnox Reactor Schematic

Produk yang diperoleh dari proses pengayaan uranium alam, dapat dibedakan menjadi 2 jenis, low enriched uranium (LEU) dan highly enriched uranium (HEU) seperti ditunjukan pada Gambar 4. LEU biasa digunakan di reaktor nuklir air ringan (contoh : BWR dan PWR), karena pada PLTN ini, neutron hasil reaksi fisi sering bertumbukan dengan air rendah (sebagai media penyalur energi) sehingga neutron yang bertumbukan ini memiliki kecepatan yang rendah. Sangat sulit untuk PLTN jenis ini apabila hanya menggunakan bahan bakar dari Uranium Alami. HEU biasa digunakan untuk membuat bom nuklir. Teknologi bom nuklir memerlukan pengayaan U-235 dengan kadar lebih dari 90% (Untuk membuat reaksi fisi berantai setidaknya perlu bahan bakar uranium dengan kadar U-235 minimal 70 %).

Gambar 4. Hasil Proses Pengayaan Uranium

Secara umum, U-235 dan U-238 merupakan senyawa isotop yang jika dilihat dari masa intinya memiliki perbedaan 3 buah neutron. Namun dalam aplikasinya, proses pemisahannya tidaklah mudah. Isotop dari suatu unsur yang sama memiliki sifat-sifat yang sangat mirip. Kemiripan sifat yang bahkan hampir bisa dikatakan identik inilah yang menyebabkan pemisahan isotop dengan cara kimia biasa hampir mustahil. (perkecualian untuk deuterium)

Ada tiga jenis teknik yang digunakan dalam proses pemisahan ini :

  1. Teknologi pemisahan isotop dan perbedaan massa menggunakan gas difusi
  2. Teknologi pemisahan isotop dan perbedaan massa menggunakan gaya sentrifugal
  3. Dan beberapa metode lain seperti Metode Laser, Metode Nozzle, metode kimia (ion exchange), dll

Gambar 4. (a) Zippe type gas centrifuge (b) Aerodynamic enrichment nozzle (c)Electromagnetic separation

Dukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini -> Catatan Fendy Sutrisna

Referensi :

1. http://ja.wikipedia.org/wiki/ウラン濃縮

2. http://www.elektroindonesia.com/elektro/ener33.html

3. http://id.wikipedia.org/wiki/Pemisahan_isotop

4. http://www.indonesiapower.co.id/index.php?option=com_content&view=article&id=923:pembangkit-nuklir-terkendala-lima-faktor-benahi-manajemen-sumber-sumber-energi&catid=1:beritaterkini&Itemid=18

Artikel menarik lainnya tentang nuklir di kategori tenaga nuklir:

About these ads

2 thoughts on “Pengayaan Uranium

  1. Pingback: Sekilas Mengenai Konverter DC-DC « Indone5ia

  2. Pingback: PLTN di Dunia « Indone5ia

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s