Monday, 22 April 2013

URANIUM



  • Uranium merupakan logam yang sangat berat yang dapat digunakan sebagai sumber berlimpah energi terkonsentrasi.
  • Uranium terjadi di sebagian besar batu di konsentrasi 2 sampai 4 bagian per juta dan adalah sebagai umum dalam kerak bumi sebagai timah, tungsten dan molibdenum. Uranium terjadi pada air laut, dan dapat pulih dari lautan.
  • Uranium ditemukan pada tahun 1789 oleh Martin Klaproth, seorang kimiawan Jerman, dalam mineral yang disebut bijih-bijih uranium. Hal ini dinamakan planet Uranus, yang telah ditemukan delapan tahun sebelumnya.
  • Uranium tampaknya terbentuk di supernova sekitar 6,6 miliar tahun yang lalu. Meskipun tidak umum di tata surya, hari ini peluruhan radioaktif yang lambat menyediakan sumber utama panas di dalam bumi, sehingga menyebabkan konveksi dan pergeseran benua.
  • Kepadatan tinggi uranium berarti bahwa ia juga menemukan menggunakan dalam keels dari yacht dan sebagai counterweights untuk permukaan kontrol pesawat, serta untuk perisai radiasi.
  • Uranium memiliki titik lebur adalah 1132 ° C. Simbol kimia untuk uranium U.
  • Uranium Atom
  • Pada skala diatur sesuai dengan massa meningkatnya inti mereka, uranium adalah salah satu yang terberat dari semua elemen yang terjadi secara alamiah (Hidrogen adalah yang paling ringan). Uranium adalah 18,7 kali lebih padat seperti air.
  • Seperti unsur-unsur lain, uranium terjadi dalam beberapa bentuk yang sedikit berbeda yang dikenal sebagai 'isotop'. Isotop ini berbeda satu sama lain dalam jumlah partikel bermuatan (neutron) dalam nukleus. Uranium alam sebagaimana ditemukan dalam kerak bumi sebagian besar adalah campuran dari dua isotop: uranium-238 (U-238), akuntansi untuk 99,3% dan uranium-235 (U-235) sekitar 0,7%
  • .The Atom diagram

    Isotop U-235 adalah penting karena dalam kondisi tertentu dapat dengan mudah dibelah, menghasilkan banyak energi. Oleh karena itu dikatakan 'fisi' dan kita menggunakan ungkapan 'fisi nuklir'. 
    Sementara itu, seperti semua isotop radioaktif, mereka membusuk. U-238 meluruh sangat lambat, paruh yang hampir sama dengan usia Bumi (4500000000 tahun). Ini berarti bahwa hampir tidak radioaktif, kurang begitu daripada banyak isotop lain di bebatuan dan pasir. Namun demikian menghasilkan 0,1 watt / ton sebagai peluruhan panas dan ini cukup untuk menghangatkan inti Bumi. U-235 sedikit lebih cepat membusuk. 

    Energi dari atom uranium 
    Inti dari atom U-235 terdiri dari 92 proton dan neutron 143 (92 + 143 = 235). Ketika inti dari atom U-235 menangkap neutron bergerak itu terbagi dalam dua (fisi) dan melepaskan beberapa energi dalam bentuk panas, juga dua atau tiga neutron tambahan terlempar. Jika cukup banyak neutron dikeluarkan ini menyebabkan inti U-235 lainnya atom untuk membagi, melepaskan neutron lanjut, 'reaksi berantai' fisi dapat dicapai. Ketika hal ini terjadi berulang-ulang, banyak jutaan kali, jumlah yang sangat besar panas yang dihasilkan dari jumlah yang relatif kecil dari uranium. 
    Ini adalah proses ini, pada dasarnya "membakar" uranium, yang terjadi pada reaktor nuklir. Panas digunakan untuk membuat uap untuk menghasilkan listrik.
    Fission chain

    Di dalam reaktor

    Pembangkit listrik tenaga nuklir dan pembangkit listrik berbahan bakar fosil kapasitas yang sama memiliki banyak fitur yang sama. Keduanya membutuhkan panas untuk menghasilkan uap untuk turbin drive dan generator. Dalam sebuah stasiun tenaga nuklir, namun, reaksi fisi atom uranium menggantikan pembakaran batu bara atau gas.In reaktor nuklir uranium dirakit sedemikian rupa sehingga reaksi berantai fisi terkontrol dapat dicapai. Panas yang diciptakan dengan memisahkan atom U-235 kemudian digunakan untuk membuat uap yang berputar turbin untuk menggerakkan generator, menghasilkan listrik.

    Reaksi berantai yang terjadi dalam inti reaktor nuklir dikontrol oleh batang yang menyerap neutron dan yang dapat dimasukkan atau ditarik untuk mengatur reaktor pada tingkat daya yang dibutuhkan.

    Elemen bahan bakar dikelilingi oleh zat yang disebut moderator untuk memperlambat kecepatan neutron dipancarkan sehingga memungkinkan reaksi berantai untuk melanjutkan. Air, grafit dan air berat digunakan sebagai moderator dalam berbagai jenis reaktor.

    Karena jenis bahan bakar yang digunakan (yaitu konsentrasi U-235, lihat di bawah), jika ada kerusakan diperbaiki besar dalam reaktor bahan bakar mungkin terlalu panas dan meleleh, tetapi tidak bisa meledak seperti bom.

    Tipikal 1.000 megawatt (MWe) reaktor dapat menyediakan listrik yang cukup untuk sebuah kota modern sampai satu juta orang.

    PWR Diagram

    Uranium dan Plutonium

    Sedangkan inti U-235 adalah 'fisi', bahwa U-238 dikatakan 'subur'. Ini berarti bahwa ia dapat menangkap salah satu neutron yang beterbangan dalam inti reaktor dan menjadi (tidak langsung) plutonium-239, yang fisi. Pu-239 sangat banyak seperti U-235, di bahwa fisi bila terkena neutron dan ini juga menghasilkan banyak energi.

    Karena ada begitu banyak U-238 dalam inti reaktor (sebagian besar bahan bakar), reaksi ini sering terjadi, dan bahkan sekitar sepertiga dari hasil energi bahan bakar berasal dari "pembakaran" Pu-239.

    Tapi kadang-kadang Pu-239 atom hanya menangkap neutron tanpa pemisahan, dan itu menjadi Pu-240. Karena Pu-239 adalah baik semakin "terbakar" atau menjadi Pu-240, semakin lama bahan bakar tetap dalam reaktor semakin Pu-240 yang ada di dalamnya. (Signifikansi hal ini adalah bahwa ketika bahan bakar bekas akan dihapus setelah sekitar tiga tahun, plutonium di dalamnya tidak cocok untuk membuat senjata namun dapat didaur ulang sebagai bahan bakar.)

    Dari bijih uranium untuk bahan bakar reaktor

    Bijih uranium dapat ditambang dengan metode bawah tanah atau open-cut, tergantung pada kedalaman. Setelah pertambangan, bijih dihancurkan dan digiling. Kemudian diobati dengan asam untuk melarutkan uranium, yang pulih dari solusi.

    Uranium juga dapat ditambang oleh dalam pencucian situ (ISL), di mana ia terlarut dari badan bijih bawah tanah berpori in situ dan dipompa ke permukaan.

    Produk akhir dari pertambangan dan tahap penggilingan, atau dari ISL, adalah oksida uranium konsentrat (U3O8). Ini adalah bentuk di mana uranium dijual.

    Sebelum dapat digunakan dalam reaktor untuk pembangkit listrik, bagaimanapun, ia harus menjalani serangkaian proses untuk menghasilkan bahan bakar bisa digunakan.

    Untuk sebagian besar dari reaktor dunia, langkah berikutnya dalam pembuatan bahan bakar adalah mengubah oksida uranium menjadi gas, uranium hexafluoride (UF6), yang memungkinkan untuk diperkaya. Pengayaan meningkatkan proporsi uranium-235 isotop dari tingkat alamiah sebesar 0,7% menjadi 4 - 5%. Hal ini memungkinkan efisiensi teknis yang lebih besar dalam desain dan operasi reaktor, terutama dalam reaktor yang lebih besar, dan memungkinkan penggunaan air biasa sebagai moderator.

    Setelah pengayaan, gas UF6 diubah menjadi uranium dioksida (UO2) yang dibentuk menjadi pelet bahan bakar. Ini pelet bahan bakar ditempatkan di dalam tabung logam tipis yang dirakit dalam bundel menjadi elemen bahan bakar atau rakitan untuk inti reaktor.

    Untuk reaktor yang menggunakan uranium alam sebagai bahan bakar mereka (dan karenanya yang memerlukan grafit atau air berat sebagai moderator) yang U3O8 konsentrat hanya perlu diperbaiki dan diubah secara langsung ke uranium dioksida.

    Ketika bahan bakar uranium telah dalam reaktor selama sekitar tiga tahun, bahan bakar yang digunakan dihapus, disimpan, dan kemudian diolah kembali atau dibuang bawah tanah (lihat Siklus bahan bakar nuklir atau Pengelolaan Limbah radioaktif dalam seri ini).

    Siapa yang menggunakan tenaga nuklir?

    Lebih dari 13% dari listrik dunia dihasilkan dari uranium dalam reaktor nuklir. Jumlah ini lebih dari 2500 milyar kWh setiap tahun, seperti halnya dari semua sumber listrik di seluruh dunia pada tahun 1960.

    Ini berasal dari beberapa 440 reaktor nuklir dengan kapasitas total output sekitar 377 000 megawatt (MWe) yang beroperasi di 30 negara. Lebih dari 60 reaktor lagi sedang dibangun dan 150 lagi direncanakan.

    Belgia, Bulgaria, Republik Ceko, Finlandia, Perancis, Hungaria, Jepang, Korea Selatan, Slovakia, Slovenia, Swedia, Swiss dan Ukraina semua mendapatkan 30% atau lebih dari listrik dari reaktor nuklir. Amerika Serikat memiliki lebih dari 100 operasi reaktor, memasok 20% dari listrik. Perancis mendapat tiga perempat dari listrik dari uranium.

      


    Siapa yang memiliki dan siapa yang tambang uranium?

    Uranium tersebar luas di banyak batu, dan bahkan dalam air laut. Namun, seperti logam lain, itu cukup jarang terkonsentrasi untuk menjadi ekonomi dipulihkan. Di mana itu, kita berbicara tentang sebuah bijih. Dalam mendefinisikan apa yang bijih, asumsi yang dibuat tentang biaya pertambangan dan harga pasar logam. Oleh karena itu cadangan uranium dihitung sebagai dipulihkan ton hingga biaya tertentu.

    Sumber daya Australia cukup meyakinkan dan disimpulkan sumber daya uranium adalah 1.673.000 ton uranium sampai dengan US $ 130/kg U (baik di bawah harga pasar 'spot'), Kazakhstan adalah 651.000 ton uranium dan Kanada adalah 485.000 tu. Sumber daya Australia dalam kategori ini adalah hampir sepertiga dari total dunia, Kazakhstan adalah 12%, Kanada 9%.

    Beberapa negara memiliki sumber daya yang signifikan uranium. Terlepas dari posisi tiga, mereka berada di urutan: Rusia, Afrika Selatan, Namibia, Brasil, Niger, Amerika Serikat, Cina, Yordania, Uzbekistan, Ukraina dan India. Negara-negara lain memiliki deposito yang lebih kecil yang dapat ditambang jika diperlukan.


    Kazakhstan adalah produsen uranium top dunia, diikuti oleh Kanada dan kemudian Australia sebagai pemasok utama uranium ke pasar dunia - sekarang lebih dari 50.000 tu per tahun.

    Uranium tersebut hanya dijual ke negara-negara yang merupakan penandatangan Traktat Non-Proliferasi Nuklir (NPT), dan yang mengizinkan inspeksi internasional untuk memverifikasi bahwa itu hanya digunakan untuk tujuan damai.

    Kegunaan lain dari energi nuklir

    Banyak orang, ketika berbicara tentang energi nuklir, hanya memiliki reaktor nuklir (atau mungkin senjata nuklir) dalam pikiran. Hanya sedikit orang yang menyadari sejauh mana penggunaan radioisotop telah mengubah kehidupan kita selama beberapa dekade terakhir.

    Menggunakan reaktor nuklir tujuan khusus yang relatif kecil adalah mungkin untuk membuat berbagai bahan radioaktif (radioisotop) dengan biaya rendah. Untuk alasan ini, penggunaan radioisotop artifisial yang diproduksi telah menyebar luas sejak awal 1950-an, dan kini ada lebih dari 200 "penelitian" reaktor di 56 negara memproduksi mereka. Ini adalah dasarnya pabrik neutron ketimbang sumber panas.

    Radioisotop

    Dalam kehidupan kita sehari-hari kita membutuhkan makanan, air dan kesehatan yang baik. Hari ini, isotop radioaktif memainkan peranan penting dalam teknologi yang menyediakan kita dengan ketiganya. Mereka diproduksi dengan membombardir sejumlah kecil elemen tertentu dengan neutron.

    Dalam dunia kedokteran, radioisotop secara luas digunakan untuk diagnosis dan penelitian. Pelacak kimia radioaktif memancarkan radiasi gamma yang menyediakan informasi diagnostik tentang seseorang anatomi dan fungsi organ tertentu. Radioterapi juga menggunakan radioisotop dalam pengobatan beberapa penyakit, seperti kanker. Lebih kuat sumber gamma digunakan untuk mensterilkan jarum suntik, perban dan peralatan medis lainnya. Sekitar satu orang dalam dua di dunia barat kemungkinan akan mengalami manfaat dari kedokteran nuklir di masa hidup mereka, dan gamma peralatan sterilisasi hampir universal.

     Dalam pengawetan makanan, radioisotop digunakan untuk menghambat tumbuh dari akar tanaman setelah panen, untuk membunuh parasit dan hama, dan untuk mengontrol pematangan buah dan sayuran disimpan. Iradiasi pangan diterima oleh dunia dan otoritas kesehatan nasional untuk konsumsi manusia dalam peningkatan jumlah negara. Mereka meliputi kentang, bawang, buah-buahan kering dan segar, biji-bijian dan produk biji-bijian, unggas dan ikan. Beberapa makanan dipak juga dapat disinari.

    Dalam tumbuhnya tanaman dan pemuliaan ternak, radioisotop juga memainkan peran penting. Mereka digunakan untuk memproduksi unggul, varietas tahan penyakit dan tahan cuaca tinggi tanaman, untuk mempelajari bagaimana pupuk dan insektisida kerja, serta meningkatkan produktivitas dan kesehatan hewan domestik.

     Industri, dan pertambangan, mereka digunakan untuk memeriksa lasan, untuk mendeteksi kebocoran, untuk mempelajari laju memakai logam, dan untuk analisis di-stream dari berbagai mineral dan bahan bakar.

    Ada banyak kegunaan lain. Sebuah radioisotop berasal dari plutonium yang terbentuk dalam reaktor nuklir digunakan dalam detektor yang paling householdsmoke.

    Radioisotop digunakan untuk mendeteksi dan menganalisis polutan di lingkungan, dan untuk mempelajari gerakan air permukaan di sungai dan juga air tanah.

    Reaktor lain

    Ada juga kegunaan lain untuk reaktor. Sekitar 200 kecil nuklir reaktor daya sekitar 150 kapal, sebagian besar kapal selam, tapi mulai dari pembuka percakapan ke kapal induk. Ini dapat tinggal di laut untuk waktu yang lama tanpa harus melakukan pengisian bahan bakar berhenti. Dalam Arktik Rusia di mana kondisi operasi berada di luar kemampuan pembuka percakapan konvensional, sangat kuat kapal bertenaga nuklir beroperasi hampir sepanjang tahun, dimana sebelumnya hanya dua bulan bisa digunakan setiap tahun.

    Panas yang dihasilkan oleh reaktor nuklir juga dapat digunakan langsung dan bukan untuk menghasilkan listrik. Di Swedia dan Rusia, misalnya, digunakan untuk memanaskan bangunan dan untuk menyediakan panas untuk berbagai proses industri seperti desalinasi air. Desalinasi nuklir kemungkinan akan menjadi daerah pertumbuhan utama dalam dekade berikutnya.

    Panas suhu tinggi dari reaktor nuklir kemungkinan akan digunakan dalam beberapa proses industri di masa depan, terutama untuk membuat hidrogen.

    Sumber militer

    Kedua uranium dan plutonium yang digunakan untuk membuat bom sebelum mereka menjadi penting untuk membuat listrik dan radioisotop. Jenis uranium dan plutonium untuk bom berbeda dari yang di pembangkit listrik tenaga nuklir. Uranium bom-grade sangat diperkaya (> 90% U-235, bukannya hingga 5%); plutonium bom kelas cukup murni Pu-239 (> 90%, bukan 60% dalam reaktor-grade) dan dibuat dalam reaktor khusus.

    Sejak 1990-an, karena perlucutan senjata, banyak uranium militer menjadi tersedia untuk produksi listrik. Uranium militer diencerkan tentang 25:1 dengan habis uranium (kebanyakan U-238) dari proses pengayaan sebelum digunakan dalam pembangkit listrik. Plutonium militer mulai digunakan sama, dicampur dengan uranium.

    No comments:

    Post a Comment

    Post a Comment