Uranium yang diperkaya

Halaman ini tentang zat terproduski oleh proses pengayaan. Untuk proses itu lihat halaman pengayaan uranium.

Uranium yang diperkaya adalah jenis uranium dengan persentase komposisi uranium-235 yang telah ditingkatkan melalui proses pemisahan isotop. Uranium alam adalah 99,284% ²³⁸U isotop, dengan ²³⁵U yang hanya sekitar 0,711% dari massanya. ²³⁵U adalah satu-satunya nuklida yang ada di alam (dalam jumlah berapapun) yaitu fisil dengan neutron thermal.^[1]

Uranium yang diperkaya merupakan komponen penting untuk pembangkit tenaga nuklir bagi warga sipil dan sebagai senjata nuklir bagi militer. Badan Tenaga Atom Internasional berupaya memantau dan mengendalikan suplai dan proses uranium yang diperkaya dalam upayanya untuk memastikan keselamatan pembangkit tenaga nuklir dan mengekang proliferasi nuklir.

Selama Proyek Manhattan uranium yang diperkaya diberi nama kode oralloy, versi singkat dari Oak Ridge alloy, diambil dari nama lokasi pabrik tempat uranium diperkaya. Istilah oralloy kadang-kadang masih digunakan untuk merujuk kepada uranium yang diperkaya. Saat ini ada sekitar 2.000 ton (t, Mg) lebih uranium yang sangat diperkaya di dunia,^[2] sebagian besar diproduksi untuk tenaga nuklir, senjata nuklir, propulsi kelautan nuklir, dan untuk reaktor penelitian dengan jumlah yang lebih kecil.

²³⁸U yang tersisa dikenal sebagai uranium terdeplesi (DU), dan dianggap mengandung radioaktif yang lebih sedikit dibandingkan dengan uranium alam, meskipun masih amat padat dan sangat berbahaya dalam bentuk butiran-butiran seperti itu – yang merupakan produk sampingan alami yang membuatnya berguna untuk senjata penetrasi-perisai kendaraan dan perlindungan radiasi. Saat ini, 95% uranium terdeplesi yang ada di dunia disimpan di tempat yang aman.

Nilai grade

Slightly Enriched Uranium

Drum yellowcake (campuran uranium mendak)

Cascade sentrifugal gas pengaya pemisah isotop yang menghasilkan uranium yang diperkaya. Drbelumnya oksida uranium digabungkan dengan fluor untuk membentuk gas uranium heksafluorida (UF 6). Selanjutnya, gas mengalami pemisahan isotop melalui proses difusi gas, atau dalam gas centrifuge

Slightly enriched uranium (SEU) memiliki konsentrasi ²³⁵U 0,9% sampai 2%. Kelas baru ini dapat menggantikan uranium alami (NU) dalam beberapa reaktor air berat seperti CANDU. Bahan bakar yang dirancang dangan SEU bisa memberikan manfaat tambahan berupa perbaikan keamanan atau fleksibilitas operasional, biasanya manfaat dipertimbangkan di area aman sementara tetap mempertahankan sampul operasional. Perbaikan keamanan bisa menurunkan umpan balik reaktivitas positif seperti koefisien kebatalan reaktivitas. Perbaikan operasional akan terdiri dalam meningkatkan pembakaran bahan bakar yang memungkinkan pengurangan biaya bahan bakar karena lebih sedikit uranium dan bundel yang diperlukan untuk bahan bakar reaktor. Hal ini pada gilirannya mengurangi jumlah bahan bakar yang digunakan dan biaya manajemen berikutnya.^{[butuh rujukan]}

Reprocessed Uranium

Reprocessed uranium (RepU) adalah produk siklus bahan bakar nuklir yang melibatkan proses daur ulang terhadap bahan bakar bekas. RepU yang pulih dari bahan bakar bekas reaktor air ringan (LWR) biasanya mengandung sedikit lebih banyak U-235 dari uranium alami, dan karena itu dapat digunakan untuk bahan bakar reaktor yang lazim menggunakan uranium alami sebagai bahan bakar, seperti reaktor CANDU. RepU juga berisi isotop uranium-236 yang tidak diinginkan yang ditangkap neutron, membuang-buang neutron (dan membutuhkan pengayaan U-235 yang lebih tinggi) dan menciptakan neptunium-237 yang akan menjadi salah satu radionuclides yang lebih dapat bergerak bebas dan mengganggu repositori geologi pembuangan limbah nuklir.

Low Enriched Uranium

Low enriched uranium (LEU) memiliki konsentrasi ²³⁵U lebih rendah dari 20%. Untuk digunakan dalam reaktor air ringan (LWR) komersial, reaktor listrik paling lazim di dunia, uranium diperkaya 3% sampai 5% ²³⁵U. LEU segar yang digunakan di reaktor penelitian biasanya diperkaya 12% sampai 19,75% ²³⁵U, konsentrasi kedua yang digunakan untuk menggantikan bahan bakar HEU ketika mengkonversi LEU.^[3]

Highly Enriched Uranium

Bilet metal dari highly enriched uranium

Highly enriched uranium (HEU) memiliki konsentrasi ²³⁵U atau ²³³U lebih dari 20%. Fisi uranium di senjata nuklir primer biasanya berisi 85% atau lebih ²³⁵U yang dikenal sebagai weapon(s)-grade, meskipun secara teoretis untuk desain implosi, minimal 20% bisa (disebut weapon(s)-usable) walaupun hal itu akan memerlukan ratusan kilogram bahan dan ''tidak akan praktis untuk desain'';^[4]^[5] pengayaan lebih rendah mungkin secara hipotesis, tetapi sebagai pengayaan persentase pengurangan massa kritis untuk moderator neutron cepat meningkat, dengan misalnya, massa tak terbatas 5,4% ²³⁵U diperlukan.^[4] Untuk percobaan kritis, pengayaan uranium lebih dari 97% telah dicapai.^[6]

Bom atom pertama Little Boy dijatuhkan oleh Amerika Serikat di Hiroshima pada tahun 1945, menggunakan 64 kilogram uranium yang diperkaya 80%. Membungkus senjata fisil utama dalam sebuah reflektor neutron (yang merupakan standar pada semua bahan peledak nuklir) dapat secara dramatis mengurangi massa kritis. Karena inti dikelilingi oleh sebuah reflektor neutron yang baik, ledakan itu terdiri dari hampir 2,5 kali massa kritis. Reflektor neutron, mengompresi inti fisi melalui ledakan, peningkatan fisi dan tamping, yang memperlambat perluasan inti fisi dengan inersia, memungkinkan desain senjata nuklir menggunakan kurang dari apa yang akan menjadi massa kritis satu bola dalam kepadatan normal. Kehadiran terlalu banyak isotop ²³⁵U menghambat pelarian reaksi nuklir berantai yang bertanggung jawab atas kekuatan senjata.

Lihat pula

Referensi

^ OECD Nuclear Energy Agency (2003). Nuclear Energy Today. OECD Publishing. hlm. 25. ISBN 9789264103283.
^ Thomas B. Cochran (Natural Resources Defense Council) (12 June 1997). "Safeguarding Nuclear Weapon-Usable Materials in Russia" (PDF). Proceedings of international forum on illegal nuclear traffic. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 22 July 2012.
^ Alexander Glaser (6 November 2005). "About the Enrichment Limit for Research Reactor Conversion : Why 20%?". Princeton University. Diakses pada 18 April 2014.
^ ^a ^b Forsberg, C. W.; Hopper, C. M.; Richter, J. L.; Vantine, H. C. (March 1998). "Definition of Weapons-Usable Uranium-233" (PDF). ORNL/TM-13517. Oak Ridge National Laboratories. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2013-11-02. Diakses tanggal 30 October 2013.
^ Sublette, Carey (4 October 1996). "Nuclear Weapons FAQ, Section 4.1.7.1: Nuclear Design Principles – Highly Enriched Uranium". Nuclear Weapons FAQ. Diakses tanggal 2 October 2010.
^ Mosteller, R.D. (1994). "Detailed Reanalysis of a Benchmark Critical Experiment: Water-Reflected Enriched-Uranium Sphere" (PDF). Los Alamos technical paper (LA–UR–93–4097): 2. Diakses tanggal 19 December 2007. The enrichment of the pin and of one of the hemispheres was 97.67 w/o, while the enrichment of the other hemisphere was 97.68 w/o.

[1] OECD Nuclear Energy Agency (2003). Nuclear Energy Today. OECD Publishing. hlm. 25. ISBN 9789264103283.

[2] Thomas B. Cochran (Natural Resources Defense Council) (12 June 1997). "Safeguarding Nuclear Weapon-Usable Materials in Russia" (PDF). Proceedings of international forum on illegal nuclear traffic. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 22 July 2012.

[3] Alexander Glaser (6 November 2005). "About the Enrichment Limit for Research Reactor Conversion : Why 20%?". Princeton University. Diakses pada 18 April 2014.

[DefWpnsUsable-4] Forsberg, C. W.; Hopper, C. M.; Richter, J. L.; Vantine, H. C. (March 1998). "Definition of Weapons-Usable Uranium-233" (PDF). ORNL/TM-13517. Oak Ridge National Laboratories. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2013-11-02. Diakses tanggal 30 October 2013.

[NWFAQ-5] Sublette, Carey (4 October 1996). "Nuclear Weapons FAQ, Section 4.1.7.1: Nuclear Design Principles – Highly Enriched Uranium". Nuclear Weapons FAQ. Diakses tanggal 2 October 2010.

[6] Mosteller, R.D. (1994). "Detailed Reanalysis of a Benchmark Critical Experiment: Water-Reflected Enriched-Uranium Sphere" (PDF). Los Alamos technical paper (LA–UR–93–4097): 2. Diakses tanggal 19 December 2007. The enrichment of the pin and of one of the hemispheres was 97.67 w/o, while the enrichment of the other hemisphere was 97.68 w/o.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]