Fakta-Fakta Tentang Uranium

Fakta-Fakta Tentang Uranium - Pada tanggal 6 Agustus 1945, sebuah bom berukuran 10 kaki (3 meter) jatuh dari langit di atas kota Hiroshima di Jepang. Kurang dari satu menit kemudian, segala sesuatu yang berada dalam jarak satu mil dari ledakan bom itu dilenyapkan. Sebuah badai besar dengan cepat menghancurkan mil lebih, membunuh puluhan ribu orang.
Uranium
Ini adalah penggunaan pertama bom atom dalam peperangan, dan menggunakan satu unsur terkenal untuk menimbulkan malapetaka: uranium. Logam radioaktif ini unik karena salah satu isotopnya, uranium-235, adalah satu-satunya isotop alami yang mampu mempertahankan reaksi fisi nuklir. (Isotop adalah versi elemen dengan jumlah neutron yang berbeda di nukleusnya.)

Untuk memahami uranium, penting untuk memahami radioaktivitas. Uranium secara alami bersifat radioaktif: Nukleusnya tidak stabil, jadi unsurnya dalam keadaan konstan membusuk, mencari pengaturan yang lebih stabil. Sebenarnya, uranium adalah unsur yang membuat penemuan radioaktivitas menjadi mungkin. Pada tahun 1897, fisikawan Prancis Henri Becquerel meninggalkan beberapa garam uranium di piring fotografi sebagai bagian dari beberapa penelitian tentang bagaimana cahaya mempengaruhi garam ini. Yang mengejutkan, piring itu berkabut, menunjukkan semacam emisi dari garam uranium. Becquerel berbagi Hadiah Nobel dengan Marie dan Pierre Curie pada tahun 1903 untuk penemuan ini.

Fakta

Menurut Jefferson National Linear Accelerator Laboratory, sifat uranium adalah:
  • Nomor atom (jumlah proton di dalam nukleus): 92
  • Simbol atom (pada Tabel Periodik Unsur): U
  • Berat atom (massa rata-rata atom): 238.02891
  • Kepadatan: 18,95 gram per sentimeter kubik
  • Fase pada suhu kamar: Padat
  • Titik lebur: 2,075 derajat Fahrenheit (1,135 derajat celcius)
  • Titik didih: 7,468 F (4,131 C)
  • Jumlah isotop (atom dari unsur yang sama dengan jumlah netron yang berbeda): 16, 3 terjadi secara alami
  • Isotop yang paling umum: U-234 (0,0054 persen kelimpahan alami), U-235 (kelimpahan alami 0,-0,9204 persen), U-238 (99,2742 persen kelimpahan alami)

Sejarah Uranium

Martin Heinrich Klaproth, seorang ahli kimia Jerman, menemukan uranium pada tahun 1789, meskipun telah diketahui sejak setidaknya 79, ketika oksida uranium digunakan sebagai bahan pewarna untuk kaca keramik dan kaca, menurut Chemicool. Klaproth menemukan unsur dalam mineral pitchblende, yang pada saat itu dianggap sebagai seng dan bijih besi. Mineral dilarutkan dalam asam nitrat, dan kemudian kalium (garam potassium) ditambahkan ke endapan kuning yang tersisa. Klaproth menyimpulkan bahwa ia telah menemukan unsur baru ketika reaksi antara kalium dan endapan tidak mengikuti reaksi unsur-unsur yang diketahui. Penemuannya ternyata uranium oksida dan bukan uranium murni seperti yang ia yakini semula.

Menurut Laboratorium Nasional Los Alamos, Klaproth menamai elemen baru setelah planet Uranus yang baru ditemukan ini, yang dinamai untuk dewa langit Yunani. Eugène-Melchior Péligot, seorang ahli kimia Prancis, mengisolasi uranium murni pada tahun 1841 dengan memanaskan uranium tetraklorida dengan potasium.

Uranium ditemukan radioaktif pada tahun 1896 oleh Antoine H. Becquerel, seorang fisikawan Prancis. Becquerel telah meninggalkan sampel uranium di atas piring fotografi yang tidak terpapar, yang menjadi mendung. Dia menyimpulkan bahwa itu memberi sinar tak kasat mata, menurut Royal Society of Chemistry. Ini adalah contoh pertama bahwa radioaktivitas telah dipelajari dan membuka bidang sains baru. Marie Curie, seorang ilmuwan Polandia, menciptakan istilah radioaktivitas sesaat setelah penemuan Becquerel, dan dengan Pierre Curie, seorang ilmuwan Prancis, melanjutkan penelitian untuk menemukan unsur radioaktif lainnya, seperti polonium dan radium, dan propertinya.

Kekuasaan dan Perang

Uranium alam terbentuk 6,6 miliar tahun yang lalu di supernova, menurut Asosiasi Nuklir Dunia. Ini ada di seluruh planet ini, dan membentuk sekitar 2 sampai 4 bagian per juta batuan paling banyak. Ini adalah ke-48 di antara unsur-unsur paling melimpah yang ditemukan di batu kerak alam, menurut Departemen Energi A.S., dan 40 kali lebih banyak daripada perak.

Meskipun uranium sangat terkait dengan radioaktivitas, tingkat pembusukannya sangat rendah sehingga elemen ini sebenarnya bukan yang paling radioaktif di luar sana. Uranium-238 memiliki masa paruh yang luar biasa 4,5 miliar tahun. Uranium-235 memiliki masa paruh lebih dari 700 juta tahun. Uranium-234 memiliki masa paruh terpendek dari semuanya 245.500 tahun, namun hanya terjadi secara tidak langsung dari pembusukan U-238.

Sebagai perbandingan, unsur radioaktif paling banyak adalah polonium. Ini memiliki waktu paruh hanya 138 hari.

Namun, uranium memiliki potensi eksplosif, berkat kemampuannya untuk mempertahankan reaksi berantai nuklir. U-235 adalah "fisil," yang berarti bahwa nukleusnya dapat dipecah oleh neutron termal - neutron dengan energi yang sama dengan lingkungan sekelilingnya. Begini cara kerjanya, menurut Asosiasi Nuklir Dunia: Inti atom U-235 memiliki 143 neutron. Ketika sebuah benjolan neutron bebas ke dalam atom, ia membagi nukleus, melepaskan neuron tambahan, yang kemudian bisa masuk ke nukleus atom U-235 di dekatnya, menciptakan fase pembelahan nuklir yang mandiri. Peristiwa fisi masing-masing menghasilkan panas. Dalam reaktor nuklir, panas ini digunakan untuk merebus air, menciptakan uap yang mengubah turbin untuk menghasilkan tenaga, dan reaksinya dikendalikan oleh bahan seperti kadmium atau boron, yang dapat menyerap neutron ekstra untuk mengeluarkannya dari rantai reaksi.

Dalam bom fisi seperti yang menghancurkan Hiroshima, reaksinya berjalan superkritis. Apa artinya ini adalah fisi terjadi pada tingkat yang terus meningkat. Reaksi superkritis ini mengeluarkan sejumlah besar energi: Ledakan yang menghancurkan Hiroshima memiliki kekuatan sekitar 15 kiloton TNT, semuanya diciptakan dengan kurang dari satu kilogram (2,2 pon) uranium yang mengalami pembelahan.

Untuk membuat fisi uranium lebih efisien, insinyur nuklir memperkayanya. Natural uranium hanya sekitar 0,7 persen U-235, isotop fisil. Sisanya adalah U-238. Untuk meningkatkan proporsi U-235, para insinyur melakukan gasifikasi uranium untuk memisahkan isotop atau menggunakan sentrifugal. Menurut Asosiasi Nuklir Dunia, uranium yang paling diperkaya untuk pembangkit listrik tenaga nuklir terdiri dari antara 3 persen dan 5 persen U-235.

Di ujung lain dari skala uranium yang habis, yang digunakan untuk tank armor dan untuk membuat peluru. Depleted uranium adalah apa yang tersisa setelah memperkaya uranium dihabiskan di pembangkit listrik. Ini sekitar 40 persen lebih sedikit radioaktif daripada uranium alami, menurut Departemen Urusan Veteran A.S. Uranium yang habis ini hanya berbahaya jika dihirup, tertelan atau masuk ke tubuh dalam pengambilan gambar atau ledakan.

Siapa yang tahu?

  • Hanya 1,38 persen uranium di bom "Little Boy" yang menghancurkan Hiroshima yang mengalami pembelahan, menurut Atomic Heritage Foundation. Bom tersebut berisi sekitar 140 kilogram (64 kg) total uranium.
  • Bom "Little Boy" meledakkan 1.670 kaki (509 meter) di atas Hiroshima dan hanya menyisakan bingkai beberapa bangunan beton bertulang yang berada di radius mil di sekitar Ground Zero, menurut sebuah laporan Badan Pertahanan Nuklir 1980. Serangan bom menghancurkan segalanya dengan radius 4,4 mil (7 kilometer) ledakan.
  • Waktu paruh uranium-238 adalah 4,5 miliar tahun. Ini meluruh menjadi radium-226, yang kemudian meluruh menjadi radon-222. Radon-222 menjadi polonium-210, yang akhirnya meluruh menjadi nukleida stabil, timbal.
  • Marie Curie, yang bekerja dengan uranium untuk menemukan beberapa unsur radioaktif bahkan lebih (polonium dan radium), kemungkinan menyerah pada paparan radiasi yang terlibat dalam pekerjaannya. Dia meninggal pada tahun 1934 karena anemia aplastik, defisiensi sel darah merah mungkin disebabkan oleh kerusakan radiasi pada sumsum tulangnya.
  • Uranium murni adalah logam keperakan yang cepat teroksidasi di udara.
  • Uranium kadang-kadang digunakan untuk mewarnai kaca, yang bersinar kuning kehijauan di bawah cahaya hitam - tapi bukan karena radioaktivitas (kaca hanya merupakan radioaktif terkecil). Menurut Kolektor Mingguan, fluoresensi ini disebabkan oleh sinar UV yang mengasyikkan senyawa uranyl di kaca, menyebabkannya mengeluarkan foton saat mengendap kembali.
  • Yellowcake adalah oksida uranium padat. Ini adalah bentuk di mana uranium biasanya dijual sebelum diperkaya.
  • Uranium ditambang di 20 negara, dengan lebih dari separuh berasal dari Kanada, Kazakhstan, Australia, Niger, Rusia dan Namibia, menurut Asosiasi Nuklir Dunia.
  • Menurut Lenntech, semua manusia dan hewan secara alami terpapar dengan jumlah uranium dalam jumlah sedikit dari makanan, air, tanah dan udara. Untuk sebagian besar, populasi umum dapat dengan aman mengabaikan jumlah yang tertelan, kecuali jika mereka tinggal di dekat lokasi limbah berbahaya, tambang, atau jika tanaman ditanam di tanah yang terkontaminasi atau disiram air yang terkontaminasi.

Penelitian saat ini

Mengingat pentingnya bahan bakar nuklir, para periset sangat tertarik pada bagaimana fungsi uranium - terutama selama krisis. Meltdowns terjadi ketika sistem pendingin di sekitar reaktor gagal dan panas yang dihasilkan oleh reaksi fisi di teras reaktor melelehkan bahan bakar. Ini terjadi selama bencana nuklir di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl, menghasilkan gumpalan radioaktif yang dijuluki "kaki Gajah."

Memahami bagaimana bahan bakar nuklir bekerja saat meleleh sangat penting bagi insinyur nuklir yang membangun kapal pengangkut, kata John Parise, seorang ahli kimia dan ahli mineral di Universitas Stony Brook dan Laboratorium Nasional Brookhaven.

Pada bulan November 2014, Parise dan rekan dari Lab Nasional Argonne dan institusi lainnya menerbitkan sebuah makalah di jurnal Science yang menjelaskan cara kerja dioksida uranium dioksida, komponen utama bahan bakar nuklir, untuk pertama kalinya. Uranium dioksida tidak meleleh sampai suhu di atas 5.432 F (3.000 C), jadi sulit untuk mengukur apa yang terjadi saat bahan habis, Parise mengatakan kepada Live Science - tidak ada wadah yang cukup kuat.

"Solusi untuk itu adalah kita memanaskan bola uranium dioksida dari atas dengan laser karbon dioksida, dan bola ini dilepas pada aliran gas," kata Parise. "Anda memiliki bola bahan yang melayang di arus gas, jadi Anda tidak memerlukan wadah."

Para peneliti kemudian memancarkan sinar-X melalui gelembung uranium dioksida dan mengukur hamburan sinar-x tersebut dengan detektor. Sudut penyebaran menunjukkan struktur atom di dalam uranium dioksida.

Para peneliti menemukan bahwa di dalam uranium dioksida padat, atom disusun seperti serangkaian kubus yang bergantian dengan ruang kosong dalam pola seperti grid, dengan delapan atom oksigen mengelilingi setiap atom uranium. Saat bahan mendekati titik lelehnya, oxygens menjadi "gila," peneliti Laboratorium Nasional Argonne Lawrie Skinner mengatakan dalam sebuah video tentang hasilnya. Atom oksigen mulai bergerak, mengisi ruang kosong dan mengendap dari satu atom uranium ke atom lainnya.

Akhirnya, ketika bahan itu meleleh, strukturnya menyerupai lukisan Salvador Dali saat batu-batu itu berubah menjadi polihedral yang tidak beraturan. Pada titik ini, Parise mengatakan, jumlah atom oksigen di sekitar masing-masing atom uranium - yang dikenal sebagai nomor koordinasi - turun dari delapan menjadi sekitar tujuh (beberapa atom uranium memiliki enam oksitos di sekitar mereka, dan beberapa memiliki tujuh, menghasilkan rata-rata 6,7 Oxygens per uranium).

Mengetahui jumlah ini memungkinkan untuk memodelkan bagaimana uranium dioksida akan bertindak pada suhu tinggi ini, kata Parise. Langkah selanjutnya adalah menambah kompleksitas. Inti nuklir bukan hanya uranium dioksida, katanya. Mereka juga termasuk bahan seperti zirkonium dan apapun yang digunakan untuk melindungi bagian dalam reaktor. Tim peneliti sekarang berencana untuk menambahkan bahan-bahan ini untuk melihat bagaimana reaksi material berubah.

"Anda perlu tahu bagaimana cairan uranium dioksida murni berfungsi sehingga ketika Anda mulai melihat efek aditif ringan, Anda bisa melihat apa bedanya?" Kata Parise.

Sebagian besar uranium digunakan untuk listrik, biasanya dalam reaksi nuklir terkendali. Limbah sisa, uranium yang habis, dapat didaur ulang untuk memanfaatkan jenis daya lainnya, seperti kekuatan matahari. Paten 2017 oleh Igor Usov dan Milan Sykora, para ilmuwan di Laboratorium Nasional Los Alamos, membahas penggunaan uranium yang habis dari reaksi nuklir untuk menciptakan sel surya. Penulis menulis bahwa oksida uranium habis berlimpah dan murah seperti sisa proses pengayaan bahan bakar nuklir dan dapat dioptimalkan untuk digunakan sebagai sel surya dengan mengendalikan ketebalan, rasio uranium / oksigen, kristalinitas, dan doping.

Uranium dioksida adalah semikonduktor yang sangat baik, menurut sebuah makalah 2000 oleh Thomas Meek di Oak Ridge National Laboratory, dan berpotensi menjadi perbaikan untuk kegunaan tertentu dari penggunaan tradisional silikon, germanium atau gallium arsenide. Pada suhu kamar, oksida uranium akan memberikan efisiensi sel surya setinggi mungkin bila dibandingkan dengan unsur dan senyawa tradisional untuk penggunaan yang sama.

Demikian penjelasan mengenai Fakta-Fakta Tentang Uranium. Semoga artikel ini bermanfaat.


EmoticonEmoticon

 

Start typing and press Enter to search