Torium-232
Torium-232 (232Th atau Th-232) adalah isotop alami utama torium, dengan kelimpahan relatif 99,98%. Ia memiliki waktu paruh 14 miliar tahun, yang menjadikannya isotop torium yang berumur paling lama. Ia meluruh melalui peluruhan alfa menjadi radium-228; rantai peluruhannya berakhir pada timbal-208 yang stabil.
| Umum | |
|---|---|
| Simbol | 232Th |
| Nama | torium-232, Th-232 |
| Proton (Z) | 90 |
| Neutron (N) | 142 |
| Data nuklida | |
| Kelimpahan alam | 99,98%[1] |
| Waktu paruh (t1/2) | 14×109 tahun[1] |
| Isotop induk | 236U (α) 232Ac (β−) |
| Produk peluruhan | 228Ra |
| Massa isotop | 232,0380536[2] u |
| Spin | 0+ |
| Mode peluruhan | |
| Mode peluruhan | Energi peluruhan (MeV) |
| Peluruhan alfa | 4,0816[3] |
| Isotop torium Tabel nuklida lengkap | |
Torium-232 adalah bahan yang subur; ia dapat menangkap neutron untuk membentuk torium-233, yang kemudian mengalami dua peluruhan beta berturut-turut menjadi uranium-233, yang bersifat fisil. Dengan demikian, ia telah digunakan dalam siklus bahan bakar torium pada reaktor nuklir; berbagai prototipe reaktor berbahan bakar torium telah dirancang; namun, hingga 2022, torium belum digunakan untuk tenaga nuklir komersial skala besar.
Keterjadian di alam
suntingWaktu paruh torium-232 (14 miliar tahun) lebih dari tiga kali usia Bumi; karena itu torium-232 terjadi di alam sebagai nuklida primordial. Isotop torium lainnya terjadi di alam dalam jumlah yang jauh lebih kecil sebagai produk peluruhan antara uranium-238, uranium-235, dan torium-232.[4]
Beberapa mineral yang mengandung torium antara lain apatit, titanit, zirkon, alanit, monasit, piroklor, torit, dan xenotim.[5]
Peluruhan
sunting
Torium-232 memiliki waktu paruh 14 miliar tahun dan sebagian besar meluruh melalui peluruhan alfa menjadi radium-228 dengan energi peluruhan 4,0816 MeV.[3] Rantai peluruhan ini berjalan mengikuti deret torium, yang berakhir pada timbal-208 yang stabil. Zat intermediat dalam rantai peluruhan thorium-232 semuanya relatif berumur pendek; produk peluruhan intermediat yang berumur panjang adalah radium-228 dan torium-224, dengan waktu paruh masing-masing 5,75 tahun dan 1,91 tahun. Semua produk peluruhan intermediat lainnya memiliki waktu paruh kurang dari empat hari.[5]
Tabel berikut mencantumkan produk peluruhan intermediat dalam rantai peluruhan torium-232:
| Nuklida | Mode peluruhan | Waktu paruh (a = tahun) |
Energi yang dilepaskan, MeV | Produk peluruhan |
|---|---|---|---|---|
| 232Th | α | 1.4×1010 a | 4,081 | 228Ra |
| 228Ra | β− | 5,75 a | 0,046 | 228Ac |
| 228Ac | β− | 6,15 jam | 2,134 | 228Th |
| 228Th | α | 1,9116 a | 5,520 | 224Ra |
| 224Ra | α | 3,6319 hri | 5,789 | 220Rn |
| 220Rn | α | 55,6 dtk | 6,405 | 216Po |
| 216Po | α | 0,145 dtk | 6,906 | 212Pb |
| 212Pb | β− | 10,64 jam | 0,569 | 212Bi |
| 212Bi | β− 64,06% α 35,94% |
60,55 mnt | 2,252 6,207 |
212Po 208Tl |
| 212Po | α | 299 ndtk | 8,954 [3] | 208Pb |
| 208Tl | β− | 3,053 mnt | 4,999 [3] | 208Pb |
| 208Pb | stabil | - | - | - |
Mode peluruhan langka
suntingMeskipun torium-232 meluruh terutama melalui peluruhan alfa, torium-232 juga mengalami fisi spontan 1,1×10−9% dari total waktu.[3] Selain itu, ia mampu meluruhkan gugus, membelah menjadi iterbium-182, neon-24, dan neon-26; batas atas untuk rasio percabangan dari mode peluruhan ini adalah 2,78×10−10%. Peluruhan beta ganda menjadi uranium-232 juga secara teoritis dimungkinkan, tetapi belum diamati.[1]
Kegunaannya dalam tenaga nuklir
suntingTorium-232 bersifat tidak fisil; oleh karena itu tidak dapat digunakan secara langsung sebagai bahan bakar dalam reaktor nuklir. Namun, 232Th merupakan bahan subur; ia dapat menangkap neutron untuk membentuk 233Th yang tidak stabil. 233Th mengalami peluruhan beta dengan waktu paruh 21,8 menit menjadi 233Pa, yang kemudian mengalami peluruhan beta dengan waktu paruh 27 hari untuk membentuk 233U yang fisil.[4]
Salah satu keuntungan potensial dari siklus bahan bakar nuklir berbasis torium adalah bahwa torium lebih berlimpah di alam daripada uranium, bahan bakar saat ini untuk reaktor nuklir komersial. Juga lebih sulit untuk memproduksi bahan yang cocok untuk senjata nuklir dari siklus bahan bakar torium dibandingkan dengan siklus bahan bakar uranium. Beberapa desain yang diusulkan untuk reaktor nuklir berbahan bakar thorium antara lain,reaktor garam cair dan reaktor neutron cepat. Meskipun reaktor nuklir berbasis torium telah diusulkan sejak tahun 1960-an dan beberapa reaktor prototipe telah dibangun, hanya ada sedikit penelitian tentang siklus bahan bakar torium dibandingkan dengan siklus bahan bakar uranium yang lebih mapan; penggunaan tenaga nuklir berbasis torium komersial skala besar belum terlihat pada tahun 2022. Namun demikian, beberapa negara seperti India telah secara aktif mengejar tenaga nuklir berbasis torium.[4]
Referensi
sunting- ^ a b c Kondev, F.G.; Wang, M.; Huang, W.J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.
- ^ Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references". Chinese Physics C. 45 (3): 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
- ^ a b c d e National Nuclear Data Center. "NuDat 3.0 database". Laboratorium Nasional Brookhaven. Diakses tanggal 24 Juni 2022.
- ^ a b c "Thorium - World Nuclear Association". World Nuclear Association. Diakses tanggal 24 Juni 2022.
- ^ a b "Thorium". usgs.gov. Diakses tanggal 24 Juni 2022.
| Lebih ringan: torium-231 |
Torium-232 adalah isotop torium |
Lebih berat: torium-233 |
| Produk peluruhan dari: uranium-236 aktinium-232 |
Rantai peluruhan dari torium-232 |
Meluruh menjadi: radium-228 |