Kisah Reaktor nuklir zaman purba bermula pada tahun 1972. Saat itu, di fasilitas pengolahan bahan bakar nuklir Pierrelatte, Ilmuwan Perancis bernama Bougzigues sedang bekerja melakukan analisa rutin terhadap uranium yang telah diekstrak dari biji uranium. kemudian ia menyadari sesuatu yang aneh dari biji uranium yang ditelitinya.
Uranium memiliki tiga isotop yang memiliki massa atom yang berbeda dengan proporsi yang berbeda, yaitu : U 238 sebanyak 99.274%, U 235 sebanyak 0.720% dan U 234 sebanyak 0.005%.
Uranium 235 adalah uranium yang paling dicari diseluruh dunia karena kemampuannya menahan reaksi nuklir dan uranium inilah yang dipakai di reaktor nuklir modern. Dimanapun di bumi ini, atom uranium 235 membentuk 0,720 persen dari total uranium. Namun sampel yang dipegang olehnya hanya memiliki 0,717 persen. Ini menunjukkan bahwa sampel uranium ini pernah mengalami reaksi pelepasan energi (reaksi fisi). Badan tenaga atom Perancis segera bergerak untuk menyelidiki penyebabnya. Sampel itu dilacak hingga ke sebuah pertambangan di Oklo, Gabon, Afrika. Para ilmuwan bergegas ke Oklo. Penelitian lanjutan yang dilakukan menemukan ada enam belas lokasi yang berfungsi sama seperti reaktor nuklir modern dan reaktor purba itu diperkirakan berumur 2 milyar tahun.
Bagaimana Oklo bisa berfungsi seperti reaktor nuklir purba ? Badan tenaga atom Perancis berusaha mencari jawabannya. Dan kemudian mereka mendapatkan jawabannya dari sebuah tulisan tahun 1956 yang dibuat oleh Paul Kazuo Kuroda, seorang ahli kimia dari universitas Arkansas. Kuroda mengatakan apabila jumlah U235 cukup banyak dan ada moderator neutron seperti aliran air tanah, maka reaktor nuklir alami bisa terjadi. Kondisi pertambangan Oklo menyerupai apa yang diprediksi Kuroda.Misteri reaktor nuklir purba sebenarnya telah terjawab secara ilmiah oleh Paul Kuroda, jadi faktor misterinya boleh dibilang hampir lenyap
Di alam , uranium ditemukan sebagai uranium-238 (99.2742%), uranium-235 (0.7204%), dan jumlah yang sangat kecil dari uranium-234 (0,0054%). Uranium meluruh perlahan-lahan dengan memancarkan sebuah partikel alpha . The paruh uranium-238 adalah sekitar 4,47miliar tahun dan bahwa uranium-235 adalah 704 juta tahun, [4] membuat mereka berguna dalam berkencan dengan usia Bumi .
Banyak kontemporer menggunakan uranium mengeksploitasi unik nuklir properti. Uranium-235 memiliki perbedaan menjadi satu-satunya alami fisi isotop . Uranium-238 adalah terfissi oleh neutron cepat, dan subur , yang berarti dapat ditransmutasikan untuk fisi plutonium-239dalam reaktor nuklir . Lain isotop fisil, uranium-233 , bisa dihasilkan dari alam thorium dan juga penting dalam teknologi nuklir. Sementara uranium-238 memiliki kemungkinan kecil untuk fisi spontan atau diinduksi fisi bahkan dengan neutron cepat, uranium-235 dan ke tingkat yang lebih rendah uranium-233 memiliki jauh lebih tinggi fisi-cross section untuk neutron lambat. Dalam konsentrasi yang cukup, isotop ini menjaga berkelanjutan reaksi berantai nuklir . Hal ini menghasilkan panas dalam reaktor nuklir, dan memproduksi bahan fisil untuk senjata nuklir . Depleted uranium (U-238) digunakan dalam penembus energi kinetik dan armor plating . [5]
Uranium digunakan sebagai pewarna dalam kaca uranium , memproduksi oranye-merah untuk warna kuning lemon. Ini juga digunakan untuk Pewarnaan dan bayangan pada awalfotografi . The 1789 Penemuan uranium dalam mineral bijih-bijih uranium dikreditkan padaMartin Heinrich Klaproth , yang bernama unsur baru setelah planet Uranus . Eugène-Melchior Péligot adalah orang pertama untuk mengisolasi logam dan sifat radioaktif perusahaan telah ditemukan pada tahun 1896 oleh Antoine Becquerel . Penelitian olehEnrico Fermi dan lain-lain dimulai pada tahun 1934 menyebabkan penggunaannya sebagai bahan bakar dalam industri tenaga nuklir dan di Little Boy , yang senjata nuklir pertama digunakan dalam perang . Sebuah berikutnya perlombaan senjata selama Perang Dinginantara Amerika Serikat dan Uni Soviet yang diproduksi puluhan ribu senjata nuklir yang digunakan memperkaya uranium dan plutonium yang diturunkan dari uranium. Keamanan senjata-senjata dan bahan fisil mereka setelah pecahnya Uni Soviet pada tahun 1991 adalah sebuah keprihatinan yang berkelanjutan bagi kesehatan masyarakat dan keselamatan. [6]Lihat proliferasi nuklir .
Karakteristik
Sebuah peristiwa fisi nuklir yang melibatkan diinduksi uranium-235
Ketika halus , uranium adalah, putih keperakan lemah radioaktif logam , yang sedikit lebih lembut daripada baja , sangat elektropositif dan miskin konduktor listrik . Hal inilunak , ulet , dan sedikit paramagnetik . logam Uranium memiliki sangat tinggi densitas , menjadi sekitar 70% lebih padat daripada memimpin , tapi sedikit kurang padat dariemas .
Uranium logam bereaksi dengan hampir semua unsur non-logam serta senyawa , dengan reaktivitas meningkat dengan suhu. klorida dan asam nitrat larut uranium, tapi nonoxidizing asam serangan elemen sangat lambat. Ketika halus dibagi, dapat bereaksi dengan air dingin , di udara, logam uranium menjadi dilapisi dengan lapisan gelap oksida uranium .Uranium pada bijih diekstraksi kimia dan diubah menjadi uranium dioksida atau bentuk kimia lain dapat digunakan dalam industri.
Uranium-235 adalah isotop pertama yang ditemukan fisi . Isotop alami lainnya yang terjadi adalah terfissi, tetapi tidak fisi. Setelah penembakan dengan neutron lambat, uranium-235 isotop akan sebagian besar membagi waktu menjadi dua yang lebih kecil inti , melepaskan nuklir energi mengikat dan neutron lebih. Jika neutron yang diserap oleh lain inti uranium-235, suatu reaksi berantai nuklir yang mungkin terjadi ledakan kecuali reaksi diperlambat oleh moderator neutron, menyerap mereka. Cukup 15 lb (7 kg) uranium-235 dapat digunakan untuk membuat bom atom. [10] Bom nuklir pertama digunakan dalam perang, Little Boy, mengandalkan fisi uranium, sedangkan nuklir pertama eksplosif dan bom yang menghancurkan Nagasaki ( Fat Man ) adalah bom plutonium.
Depleted uranium digunakan oleh berbagai militer sebagai-kepadatan penembus tinggi.
Aplikasi utama uranium di sektor militer di penembus kepadatan tinggi. amunisi ini terdiri dariuranium (DU) paduan dengan unsur lainnya 1-2%. Pada kecepatan dampak tinggi, densitas, kekerasan, dan pyrophoricity proyektil memungkinkan penghancuran target lapis baja berat.Tangki baja dan lainnya, removable armor kendaraan juga mengeras dengan piring depleted uranium. Penggunaan DU politik dan lingkungan menjadi perdebatan setelah penggunaan amunisi DU oleh AS, Inggris dan negara-negara lain selama perang di Teluk Persia dan Balkan mengangkat pertanyaan senyawa uranium tertinggal dalam tanah (lihat Perang Teluk Syndrome ).
Depleted uranium juga digunakan sebagai bahan perisai dalam beberapa wadah yang digunakan untuk menyimpan dan transportasi bahan radioaktif. Sementara logam itu sendiri adalah radioaktif, kepadatan tinggi membuatnya lebih efektif daripada timah dalam radiasi menghentikan dari sumber yang kuat seperti radium . Kegunaan lain DU termasuk counterweight untuk kontrol permukaan pesawat, sebagai pemberat untuk rudal -masuk kendaraan kembali dan sebagai bahan perisai. Karena kepadatan tinggi, bahan ini ditemukan dalam sistem bimbingan inersial dan digyroscopic kompas . DU lebih disukai daripada padat logam yang sama karena kemampuannya untuk dapat dengan mudah mesin dan cor serta nya biaya yang relatif rendah. Counter dengan kepercayaan populer, risiko utama yang terkena DU adalah keracunan kimia dengan oksida daripada radioaktivitas uranium (uranium hanya menjadi lemah pemancar alfa ).
Selama tahap akhir Perang Dunia II , seluruh Perang Dingin , dan pada tingkat lebih rendah setelah itu, uranium telah digunakan sebagai bahan peledak fisil untuk memproduksi senjata nuklir. Dua jenis utama dari bom fisi dibangun: perangkat yang relatif sederhana yang menggunakan uranium-235 dan mekanisme yang lebih rumit yang menggunakan uranium-238 yang diturunkan -plutonium 239 . Kemudian, rumit dan jauh lebih kuat fusi bom lebih banyak yang menggunakan perangkat berbasis plutonium dalam uranium casing menyebabkan campuran tritium dan deuterium untuk menjalani fusi nuklir dibangun. Sipil
Para sipil menggunakan uranium yang paling terlihat adalah sebagai sumber tenaga panas yang digunakan dalam pembangkit listrik tenaga nuklir .
Penggunaan utama uranium di sektor sipil adalah untuk bahan bakar pembangkit listrik tenaga nuklir . Satu kilogram uranium-235 secara teoritis dapat menghasilkan sekitar 80 terajoules energi (8 × 10 13 joule ), dengan asumsi fisi lengkap; sebanyak energi yang 3000 ton dari batubara .
Komersial tenaga nuklir pembangkit menggunakan bahan bakar yang biasanya diperkaya menjadi sekitar 3% uranium-235. The reaktor CANDU adalah reaktor komersial hanya mampu menggunakan bahan bakar uranium unenriched. Bahan bakar yang digunakan untuk Angkatan Laut Amerika Serikat reaktor biasanya sangat diperkaya dengan uranium-235 (nilai-nilai yang tepat yang diklasifikasikan ). Dalam reaktor peternak , uranium-238 juga dapat diubah menjadiplutonium melalui reaksi berikut: 238 U (n, gamma) → 239 U - (beta) → 239 Np - (beta) → 239Pu.
Sebelum penemuan radioaktivitas, uranium terutama digunakan dalam jumlah kecil untuk kaca kuning dan glazes gerabah, seperti kaca uranium dan Fiestaware .
Penemuan dan isolasi radium dalam bijih uranium (bijih-bijih uranium) oleh Marie Curie memicu pengembangan pertambangan uranium untuk mengekstrak radium, yang digunakan untuk membuat-in-the-cat gelap cahaya untuk dan memanggil pesawat jam. kiri ini kuantitas yang luar biasa uranium sebagai produk limbah, karena ini membutuhkan tiga metrik ton uranium untuk mengambil satu gram radium. Produk ini limbah dialihkan ke industri kaca, membuat uranium glazes sangat murah dan berlimpah. Selain glazes tembikar, uranium ubin glazes dicatat sebagian besar menggunakan, termasuk kamar mandi umum dan ubin dapur yang dapat diproduksi di, kuning, ungu muda, hitam, biru, merah dan lainnya warna hijau.
Uranium kaca digunakan sebagai timbal-dalam stempel dalam ruang hampa kapasitor
Uranium juga digunakan dalam fotografi bahan kimia (terutama uranium nitrat sebagai toner ),dalam filamen lampu, untuk meningkatkan penampilan gigi palsu , dan dalam dan kayu industri kulit untuk noda dan pewarna. garam uranium adalah mordant dari sutra atau wol. Uranium asetat dan formiat uranil digunakan sebagai elektron-padat "noda" dalam mikroskop elektron transmisi , untuk meningkatkan kontras spesimen biologi dalam bagian ultrathin dan pewarnaan negatif darivirus , terisolasi organel sel dan makromolekul .
Penemuan radioaktivitas uranium diantar dalam menggunakan ilmiah dan praktis tambahan dari elemen. Panjang paruh dari isotop uranium-238 (4,51 × 10 9 tahun) membuatnya cocok untuk digunakan dalam mengestimasi usia awal batuan beku dan untuk jenis lain radiometrik , termasukuranium-thorium dating dan uranium- memimpin kencan . Uranium logam digunakan untuk X-raytarget dalam pembuatan energi tinggi sinar-X.
Sejarah
Prasejarah alami fisi
Artikel utama: fisi reaktor nuklir Alam
Pada tahun 1972 fisikawan Perancis Francis Perrin menemukan lima belas kuno dan tidak lagi aktif fisi reaktor nuklir alami di tiga endapan bijih yang terpisah di Oklo tambang di Gabon , Afrika Barat , yang dikenal sebagai Fosil Reaktor Oklo . Deposit bijih 1,7 miliar tahun, kemudian, uranium-235 mewakili tiga persen dari total uranium di Bumi. [15] Ini cukup tinggi untuk memungkinkan rantai reaksi fisi nuklir berkelanjutan terjadi, asalkan ada kondisi pendukung lainnya. Kapasitas sedimen sekitarnya untuk mengandung limbah nuklir produk telah dikutip oleh pemerintah federal AS sebagai pendukung bukti kelayakan untuk menyimpan bahan bakar nuklir yang dihabiskan di Gunung limbah nuklir Yucca repositori . [
Pra-penemuan menggunakan
Penggunaan uranium di alam oksida formulir tanggal kembali ke setidaknya 79 tahun Masehi , ketika digunakan untuk menambahkan warna kuning untuk keramik glasir. kaca Kuning dengan uranium oksida% 1 ditemukan di Romawi villa di Cape Posillipo di Teluk Napoli , Italiaoleh RT Gunther dari Universitas Oxford pada tahun 1912. [16] Dimulai pada akhir Abad Pertengahan , bijih-bijih uranium diekstraksi dariHabsburg tambang perak di Joachimsthal , Bohemia (sekarang Jáchymov di Republik Ceko ) dan digunakan sebagai pewarna dalam lokalglassmaking industri. Pada awal abad ke 19, dunia hanya diketahui sumber dari bijih uranium adalah tambang ini.
Penemuan
Antoine Henri Becquerel menemukan fenomena radioaktivitas dengan mengekspos sebuah pelat fotografi untuk uranium (1896).
The Penemuan unsur ini dikreditkan ke kimiawan Jerman Martin Heinrich Klaproth . Sementara ia sedang bekerja di laboratorium eksperimental di Berlin pada 1789, Klaproth mampu endapan senyawa kuning (mungkin diuranate natrium ) dengan melarutkan bijih-bijih uranium dalam asam nitrat dan menetralkan larutan dengan natrium hidroksida . Klaproth diasumsikan substansi kuning adalah oksida dari unsur-yang belum ditemukan dan belum dipanaskan dengan aranguntuk mendapatkan bubuk hitam, yang menurutnya adalah ditemukan logam baru itu sendiri (pada kenyataannya, bahwa tepung adalah oksida uranium). Dia menyebutkan nama baru menemukan elemen setelah planet Uranus , yang telah ditemukan delapan tahun sebelumnya oleh William Herschel (yang bernama planet setelah purba dewa Yunani dari langit ).
Pada tahun 1841, Eugène-Melchior Péligot , Profesor Kimia Analitik di Konservatorium Nasional des Arts et Métiers (Sekolah Pusat Seni dan Manufaktur) di Paris , terisolasi sampel pertama dari logam uranium dengan memanaskan tetraklorida uranium dengan kalium . Uranium tidak dilihat sebagai sangat berbahaya selama sebagian besar abad ke-19, mengarah ke pengembangan berbagai kegunaan elemen. Salah satu penggunaan tersebut untuk oksida adalah tersebut tetapi tidak lagi rahasia pewarna keramik dan kaca.
Antoine Henri Becquerel menemukan radioaktivitas dengan menggunakan uranium pada tahun 1896. [9] Becquerel membuat penemuan di Paris dengan meninggalkan sampel garam uranium, K 2 UO 2 (SO 4) 2, di atas sebuah tidak terpapar pelat fotografi di dalam laci dan mencatat bahwa piring telah menjadi 'berkabut'. Ia ditentukan bahwa bentuk cahaya tidak terlihat atau sinar yang dipancarkan oleh uranium telah terkena piring.
Fission penelitian
Enrico Fermi (kiri bawah) dan sisanya dari tim yang memulai pertama buatan mandiri reaksi nuklir berantai (1942).
Kubus uranium yang dihasilkan selama proyek Manhattan
Sebuah tim yang dipimpin oleh Enrico Fermi pada tahun 1934 mengamati bahwa membombardir uranium dengan neutron menghasilkan emisi sinar beta ( elektron atau positron dari unsur-unsur yang dihasilkan, lihat partikel beta ). Para produk fisi pada awalnya keliru untuk unsur-unsur baru dari nomor atom 93 dan 94, yang Dekan Fakultas Roma, Orso Mario Corbino, dibaptisausonium dan hesperium , masing-masing. Penelitian yang mengarah pada penemuan kemampuan uranium untuk fisi (pecah ) menjadi elemen-elemen ringan dan melepaskan energi yang mengikat dilakukan oleh Otto Hahn dan Fritz Strassmann di's laboratorium Hahn di Berlin. Lise Meitner dan keponakannya, fisikawan Otto Robert Frisch , menerbitkan penjelasan fisik pada bulan Februari 1939 dan disebut proses ' fisi nuklir '. Segera setelah itu, Fermi hipotesis bahwa fisi uranium akan merilis neutron cukup untuk mempertahankan reaksi fisi. Konfirmasi hipotesis ini datang pada tahun 1939, dan kemudian bekerja menemukan bahwa rata-rata sekitar 2,5 neutron yang dilepaskan oleh masing-masing fisi dari uranium langka isotop uranium-235. Pekerjaan lebih lanjut menemukan bahwa jauh lebih umum uranium-238 isotop dapat ditransmutasikan menjadi plutonium, yang, seperti uranium-235, juga terfissi oleh neutron termal. Penemuan ini menyebabkan banyak negara untuk mulai bekerja pada pengembangan senjata nuklir dan tenaga nuklir .
Pada tanggal 2 Desember 1942, sebagai bagian dari Proyek Manhattan , tim lain yang dipimpin oleh Enrico Fermi mampu memulai buatan pertama diri berkelanjutan reaksi nuklir berantai ,Chicago Pile-1 . Bekerja di sebuah laboratorium di bawah tegakan Stagg Field di University of Chicago , tim menciptakan kondisi yang diperlukan untuk reaksi seperti dengan menumpuk bersama 400 ton (360 ton) dari grafit , 58 ton (53 ton) dari oksida uranium , dan enam ton (lima setengah ton) dari logam uranium. [22]
Bom
The awan jamur atasHiroshima setelah menjatuhkan bom atom berdasarkan-uranium dijuluki ' Little Boy '(1945)
Dua jenis utama dari bom atom yang dikembangkan oleh Amerika Serikat selama Perang Dunia II : sebuah perangkat berbasis uranium (nama kode " Little Boy ") yang bahan fisil sangat diperkaya uranium , dan perangkat berbasis plutonium (lihat uji Trinity dan " Fat Man ") yang plutonium berasal dari uranium-238.Berdasarkan Little Boy-perangkat uranium menjadi senjata nuklir pertama digunakan dalam perang saat itu meledak di atas Jepang kota Hiroshima pada tanggal 6 Agustus 1945. Meledak dengan hasil setara dengan 12.500 ton TNT , dan termal gelombang ledakan bom menghancurkan hampir 50.000 bangunan dan menewaskan sekitar 75.000 orang (lihat bom atom Hiroshima dan Nagasaki ). [21] Pada awalnya diyakini bahwa uranium relatif jarang , dan bahwa proliferasi nuklir dapat dihindari dengan hanya membeli seluruh saham uranium yang dikenal, tetapi dalam satu dekade deposito besar itu ditemukan di banyak tempat di seluruh dunia. [28]
Reaktor
Empat bola lampu menyala dengan listrik yang dihasilkan dari buatan reaktor nuklir yang memproduksi listrik pertama, EBR-I(1951)
The X-10 Graphite Reaktor di Oak Ridge National Laboratory (ORNL) di Oak Ridge, Tennessee, yang sebelumnya dikenal sebagai Pile Clinton dan X-10 tiang, yang kedua buatan nuklir dunia reaktor (setelah Enrico Fermi Chicago Pile) dan adalah yang pertama reaktor dirancang dan dibangun untuk terus beroperasi. The Experimental Breeder Reaktor saya di Idaho National Laboratory (INL) di dekat Arco, Idahomenjadi reaktor nuklir pertama untuk menciptakan listrik pada tanggal 20 Desember 1951.Awalnya, empat 150-watt lampu dinyalakan oleh reaktor, namun perbaikan akhirnya memungkinkannya untuk menyalakan fasilitas keseluruhan (kemudian, Arco menjadi kota pertama di dunia yang memiliki semua perusahaan listrik berasal dari tenaga nuklir). [29 ] skala komersial pertama dunia pembangkit listrik nuklir, Obninsk di Uni Soviet , mulai generasi dengan reaktor AM-1 pada tanggal 27 Juni 1954. Lainnya awal pembangkit listrik tenaga nuklir adalahCalder Hall di Inggris yang dimulai generasi pada 17 Oktober 1956 [30] dan Shippingport Atom Power Station di Pennsylvania yang dimulai pada tanggal 26 Mei 1958. Tenaga nuklir digunakan untuk pertama kalinya untuk propulsi oleh kapal selam , yang USS Nautilus , pada tahun 1954.[22]
Pencemaran dan warisan Perang Dingin
AS dan Uni Soviet / Rusia nuklir senjata cadangan, 1945-2005
Di atas tanah tes nuklir oleh Uni Soviet dan Amerika Serikat pada 1950-an dan awal 1960-an dan dengan Prancis ke tahun 1970-an dan 1980-an [12] menyebarkan jumlah yang signifikan kejatuhandari putri isotop uranium di seluruh dunia. [31] kejatuhan tambahan dan pencemaran terjadi dari beberapa kecelakaan nuklir .
penambang Uranium memiliki insiden yang lebih tinggi dari kanker . Risiko kelebihan kanker paru-paru antara Navajo penambang uranium, misalnya, telah didokumentasikan dan terkait dengan pekerjaan mereka.The Paparan Radiasi Undang-Undang Kompensasi , hukum 1990, diperlukan $ 100.000 dalam "pembayaran belas kasih" untuk penambang uranium didiagnosis dengan kanker atau penyakit pernapasan lainnya.
Selama Perang Dingin antara Uni Soviet dan Amerika Serikat, stok besar uranium yang mengumpulkan dan puluhan ribu senjata nuklir yang dibuat dengan menggunakan uranium yang diperkaya dan plutonium yang terbuat dari uranium. Sejak pecahnya Uni Soviet pada tahun 1991, diperkirakan 600 ton (540 ton) yang sangat senjata uranium yang diperkaya kelas (cukup untuk membuat 40.000 hulu ledak nuklir) telah disimpan dalam fasilitas yang tidak cukup dijaga sering di Federasi Rusia dan beberapa mantan negara Uni Soviet. Polisi di Asia , Eropa , dan Amerika Selatan pada setidaknya 16 kesempatan 1993-2005 telah dicegat pengirimanuranium bom-grade diselundupkan atau plutonium, yang sebagian besar dari sumber-sumber ex-Soviet. [10] Dari 1993-2005 Perlindungan, Pengendalian, dan Akuntansi Program Material, dioperasikan oleh pemerintah federal Amerika Serikat , menghabiskan sekitar US $ 550 juta untuk membantu menjaga persediaan uranium dan plutonium di Rusia. [10] Uang ini digunakan untuk perbaikan dan keamanan perangkat tambahan di fasilitas penelitian dan penyimpanan. Scientific American melaporkan pada Februari 2006 bahwa beberapa fasilitas keamanan terdiri dari pagar rantai yang dalam keadaan rusak parah. Menurut sebuah wawancara dari artikel, satu fasilitas telah sampel penyimpanan diperkaya (grade senjata) uranium di dalam lemari sapu sebelum proyek perbaikan; lain telah melacak sahamnya hulu ledak nuklir menggunakan kartu indeks disimpan dalam kotak sepatu.
Uranium di lingkungan
Berupa uraninit, juga dikenal sebagai bijih-bijih uranium, adalah yang paling umum bijih ditambang untuk mengekstrak uranium.
Uranium adalah alami elemen yang dapat ditemukan dalam tingkat yang rendah di semua, batu, dan air tanah. Uranium juga merupakan nomor-unsur yang tertinggi dapat ditemukan secara alami dalam jumlah yang signifikan di bumi dan selalu ditemukan dikombinasikan dengan unsur lainnya.[7] Seiring dengan semua unsur yang memiliki berat atom lebih tinggi dari besi , hanya secara alami terbentuk dalam supernova . [37] The peluruhan uranium, thorium , dan potassium-40 di Bumi mantel dianggap sumber utama panas [38] [39] yang menjaga inti luar cair dan drive mantel konveksi , yang drive gilirannya di lempeng tektonik .
konsentrasi rata-rata's Uranium di Bumi s ' kerak adalah (tergantung pada referensi) 2 sampai 4 bagian per juta, [8] [12] atau sekitar 40 kali melimpah seperti perak . [9] Bumi Kerak bumi dari permukaan sampai 25 km (15 mil) down dihitung untuk mengandung 10 17 kg (2 × 10 17 lb) uranium sementara lautan mungkin berisi 10 13 kg (2 × 10 13 lb). [8] Konsentrasi uranium di tanah berkisar dari 0,7 sampai 11 bagian per juta (untuk 15 bagian per juta di lahan pertanian karena tanah sampai penggunaan fosfat pupuk ), dan konsentrasi dalam air laut adalah 3 bagian per milyar.
Uranium lebih banyak daripada yang lebih antimony , timah , kadmium , merkuri , atau perak, dan ini adalah tentang yang melimpah sepertiarsenik atau molybdenum . Uranium ditemukan dalam ratusan mineral termasuk berupa uraninit (yang umum uranium paling bijih ),carnotite , autunite , uranophane , torbernite , dan coffinite . signifikan konsentrasi uranium terjadi pada beberapa zat seperti fosfatdeposito batuan, dan mineral seperti lignit , dan monasit pasir di-kaya bijih uranium (itu sudah pulih kembali secara komersial dari sumber-sumber dengan sesedikit uranium 0,1% ).
Citrobacter spesies dapat memiliki konsentrasi uranium dalam tubuh mereka 300 kali lebih tinggi daripada di lingkungan sekitarnya.
Beberapa bakteri seperti S. putrefaciens dan G. metallireducens telah ditunjukkan untuk mengurangi U (VI) U (IV). [40]
Beberapa organisme, seperti Trapelia involuta lumut atau mikroorganisme seperti bakteriCitrobacter , dapat menyerap konsentrasi uranium yang sampai 300 kali lebih tinggi daripada di lingkungan mereka. Citrobacter spesies menyerap uranil ion ketika diberikan gliserol fosfat(atau serupa lainnya fosfat organik). Setelah satu hari, satu gram bakteri dapat menatah diri dengan sembilan gram kristal fosfat uranil, ini menciptakan kemungkinan bahwa organisme ini dapat digunakan dalam bioremediasi untuk dekontaminasi -tercemar air uranium.
Di alam, uranium (VI) membentuk kompleks karbonat yang sangat larut pada pH basa. Hal ini menyebabkan peningkatan mobilitas dan ketersediaan uranium ke air tanah dan tanah dari limbah nuklir yang menyebabkan bahaya kesehatan. Namun, sulit untuk mengendapkan uranium sebagai fosfat di hadapan karbonat kelebihan pada pH basa. Sebuah sp Sphingomonas. strain bsar-1 telah ditemukan untuk mengekspresikan alkali fosfatase aktivitas yang tinggi (PhoK) yang telah diterapkan untuk bioprecipitation uranium sebagai spesies uranil fosfat dari larutan alkali. Kemampuan curah hujan telah disempurnakan oleh overexpressing protein PhoK dalam E. coli. [43]
Tanaman menyerap beberapa uranium dari tanah. Berat kering konsentrasi uranium pada tanaman berkisar dari 5 sampai 60 bagian per miliar, dan abu dari kayu bakar dapat memiliki konsentrasi sampai dengan 4 bagian per juta. [17] Berat kering konsentrasi uranium dalammakanan tanaman biasanya lebih rendah dengan 1-2 mikrogram per hari tertelan melalui makanan orang makan.
Produksi dan pertambangan
Berupa uraninit, juga dikenal sebagai bijih-bijih uranium, adalah yang paling umum bijih ditambang untuk mengekstrak uranium.
Uranium adalah alami elemen yang dapat ditemukan dalam tingkat yang rendah di semua, batu, dan air tanah. Uranium juga merupakan nomor-unsur yang tertinggi dapat ditemukan secara alami dalam jumlah yang signifikan di bumi dan selalu ditemukan dikombinasikan dengan unsur lainnya.[7] Seiring dengan semua unsur yang memiliki berat atom lebih tinggi dari besi , hanya secara alami terbentuk dalam supernova . [37] The peluruhan uranium, thorium , dan potassium-40 di Bumi mantel dianggap sumber utama panas [38] [39] yang menjaga inti luar cair dan drive mantel konveksi , yang drive gilirannya di lempeng tektonik .
konsentrasi rata-rata's Uranium di Bumi s ' kerak adalah (tergantung pada referensi) 2 sampai 4 bagian per juta, [8] [12] atau sekitar 40 kali melimpah seperti perak . [9] Bumi Kerak bumi dari permukaan sampai 25 km (15 mil) down dihitung untuk mengandung 10 17 kg (2 × 10 17 lb) uranium sementara lautan mungkin berisi 10 13 kg (2 × 10 13 lb). [8] Konsentrasi uranium di tanah berkisar dari 0,7 sampai 11 bagian per juta (untuk 15 bagian per juta di lahan pertanian karena tanah sampai penggunaan fosfat pupuk ), dan konsentrasi dalam air laut adalah 3 bagian per milyar.
Uranium lebih banyak daripada yang lebih antimony , timah , kadmium , merkuri , atau perak, dan ini adalah tentang yang melimpah sepertiarsenik atau molybdenum . Uranium ditemukan dalam ratusan mineral termasuk berupa uraninit (yang umum uranium paling bijih ),carnotite , autunite , uranophane , torbernite , dan coffinite . signifikan konsentrasi uranium terjadi pada beberapa zat seperti fosfatdeposito batuan, dan mineral seperti lignit , dan monasit pasir di-kaya bijih uranium (itu sudah pulih kembali secara komersial dari sumber-sumber dengan sesedikit uranium 0,1% ).
Citrobacter spesies dapat memiliki konsentrasi uranium dalam tubuh mereka 300 kali lebih tinggi daripada di lingkungan sekitarnya.
Beberapa bakteri seperti S. putrefaciens dan G. metallireducens telah ditunjukkan untuk mengurangi U (VI) U (IV). [40]
Beberapa organisme, seperti Trapelia involuta lumut atau mikroorganisme seperti bakteriCitrobacter , dapat menyerap konsentrasi uranium yang sampai 300 kali lebih tinggi daripada di lingkungan mereka. Citrobacter spesies menyerap uranil ion ketika diberikan gliserol fosfat(atau serupa lainnya fosfat organik). Setelah satu hari, satu gram bakteri dapat menatah diri dengan sembilan gram kristal fosfat uranil, ini menciptakan kemungkinan bahwa organisme ini dapat digunakan dalam bioremediasi untuk dekontaminasi -tercemar air uranium.
Di alam, uranium (VI) membentuk kompleks karbonat yang sangat larut pada pH basa. Hal ini menyebabkan peningkatan mobilitas dan ketersediaan uranium ke air tanah dan tanah dari limbah nuklir yang menyebabkan bahaya kesehatan. Namun, sulit untuk mengendapkan uranium sebagai fosfat di hadapan karbonat kelebihan pada pH basa. Sebuah sp Sphingomonas. strain bsar-1 telah ditemukan untuk mengekspresikan alkali fosfatase aktivitas yang tinggi (PhoK) yang telah diterapkan untuk bioprecipitation uranium sebagai spesies uranil fosfat dari larutan alkali. Kemampuan curah hujan telah disempurnakan oleh overexpressing protein PhoK dalam E. coli. [43]
Tanaman menyerap beberapa uranium dari tanah. Berat kering konsentrasi uranium pada tanaman berkisar dari 5 sampai 60 bagian per miliar, dan abu dari kayu bakar dapat memiliki konsentrasi sampai dengan 4 bagian per juta. [17] Berat kering konsentrasi uranium dalammakanan tanaman biasanya lebih rendah dengan 1-2 mikrogram per hari tertelan melalui makanan orang makan.
Produksi dan pertambangan
Pertambangan Uranium
Yellowcake adalah campuran terkonsentrasi oksida uranium yang lebih halus untuk mengekstrak uranium murni.
Produksi uranium di seluruh dunia pada tahun 2009 sebesar 50.572 ton , dimana 27,3% ditambang di Kazakhstan . pertambangan uranium penting negara-negara lainnya adalah Kanada(20,1%), Australia (15,7%), Namibia (9,1%), Rusia (7,0%), dan Niger (6,4%). [44]
Bijih uranium ditambang dalam beberapa cara: dengan tambang terbuka , bawah tanah , -situ leaching pada , dan pertambangan sumur (lihat pertambangan uranium ). kelas-Low bijih uranium ditambang biasanya mengandung 0,25% uranium untuk oksida 0,01. tindakan ekstensif harus digunakan untuk mengekstrak logam dari bijih. [45] -kelas bijih tinggi ditemukan diAthabasca Basin deposito di Saskatchewan , Kanada dapat berisi hingga 23 oksida uranium% rata-rata. Uranium bijih ini dihancurkan dan diberikan ke bubuk halus dan kemudian tercuci dengan baik sebagai asam atau alkali . lindi ini dikenakan salah satu dari beberapa urutan curah hujan, ekstraksi pelarut, dan pertukaran ion. Campuran yang dihasilkan, disebut yellowcake , mengandung sedikitnya 75% uranium oksida di. Yellowcake kemudian dikalsinasi untuk menghilangkan kotoran dari proses penggilingan sebelum penyulingan dan konversi.
Commercial-grade uranium dapat dihasilkan melalui pengurangan uranium halida dengan alkali atau logam alkali tanah . Uranium logam juga dapat dibuat melalui elektrolisis dari KU 5 atau UF 4 , dilarutkan dalam lelehan klorida kalsium (Ca Cl 2) dan natrium klorida ( Na Cl) solusi. Sangat uranium murni dihasilkan melalui dekomposisi termal halida uranium pada filamen panas.
Sumber daya dan cadangan
Uranium output pada tahun 2005
Diperkirakan bahwa 5,5 juta ton cadangan bijih uranium ekonomis US $ 59/lb, [48] sementara 35 juta ton diklasifikasikan sebagai sumber daya mineral (prospek memadai untuk ekstraksi ekonomi akhirnya). [49] Sebuah tambahan 4,6 miliar ton uranium diperkirakan berada dalam air laut (Jepang ilmuwan pada 1980-an menunjukkan bahwa ekstraksi uranium dari air laut dengan menggunakan penukar ion secara teknis layak). [50] [51] Ada percobaan untuk mengekstrak uranium dari air laut, [52] tapi menghasilkan telah rendah karena sekarang karbonat dalam air.
Eksplorasi uranium meningkat dengan US $ 200 juta yang dihabiskan di seluruh dunia pada tahun 2005, sebuah peningkatan 54% pada tahun sebelumnya, [49] berkat harga yang tumbuh di pasar uranium . Kecenderungan ini berlanjut hingga 2006, ketika pengeluaran untuk eksplorasi meroket menjadi lebih dari $ 774 juta meningkat lebih dari 250% dibandingkan tahun 2004. The OECD Badan Tenaga Nuklir kata eksplorasi angka untuk tahun 2007 kemungkinan akan sesuai dengan yang untuk tahun 2006. [48]
Australia memiliki 23% dari cadangan bijih uranium dunia [53] dan terbesar di dunia deposit uranium tunggal, terletak di Olympic Dam Mine diAustralia Selatan . [54]
Beberapa bahan bakar nuklir berasal dari senjata nuklir yang dibongkar, [55] seperti dari megaton untuk Megawatt Program .
Pasar Uranium
Bulanan uranium harga spot dalam US $ per pon. Para puncak harga 2007 jelas terlihat. [56]
Pada tahun 2005, tujuh belas negara yang dihasilkan uranium oksida terkonsentrasi, denganKanada (27,9% dari produksi dunia) dan Australia (22,8%) menjadi produsen terbesar danKazakhstan (10,5%), Rusia (8,0%), Namibia (7,5%), Niger ( 7,4%), Uzbekistan (5,5%), makaAmerika Serikat (2,5%), Argentina (2,1%), Ukraina (1,9%) dan China (1,7%) juga menghasilkan jumlah yang banyak. [57] Kazakhstan terus meningkatkan produksi dan mungkin telah menjadi terbesar di dunia produsen uranium oleh tahun lalu (2009) dengan produksi yang diharapkan 12.826 ton, dibandingkan ke Kanada dengan 11.100 ton dan dengan Australia 9.430 ton. [58] [59]The uranium yang tersedia utamanya adalah diyakini cukup untuk setidaknya 85 tahun ke depan[49] walaupun beberapa studi menunjukkan kurangnya investasi di akhir abad kedua puluh dapat menghasilkan masalah pasokan di abad ke-21. [60] Kenneth S. Deffeyes dan Ian D. MacGregor menunjukkan bahwa deposito uranium tampaknya akan log- berdistribusi normal. Ada peningkatan 300 kali lipat dalam jumlah uranium untuk setiap sepuluh kali lipat penurunan bijih kelas. " [61]Dengan kata lain, ada sedikit bijih kadar tinggi dan proporsional jauh lebih rendah kadar bijih yang tersedia.
Senyawa
Oksidasi negara dan oksida
Oksida
octaoxide Triuranium (diagram foto) danuranium dioksida adalah dua uranium oksida yang paling umum.
yellowcake uranium dikalsinasi sebagai diproduksi di banyak pabrik besar berisi distribusi spesies oksidasi uranium dalam berbagai bentuk mulai dari yang paling teroksidasi menjadi sedikit teroksidasi. Partikel dengan waktu tinggal pendek calciner yang umumnya akan kurang teroksidasi dibandingkan dengan waktu retensi panjang atau partikel terealisasi di stack scrubber.Uranium konten biasanya dirujuk untuk U 3 8, O yang dimulai pada hari-hari proyek Manhattanketika U 3 O 8 digunakan sebagai kimia analisis pelaporan standar.
Tahap hubungan dalam sistem-oksigen uranium kompleks. Oksidasi negara yang paling penting uranium adalah uranium (IV) dan uranium (VI), dan dua mereka sesuai oksida masing-masing adalah uranium dioksida (UO 2) dan trioksida uranium (UO 3). [62] Lain oksida uranium seperti uranium monoksida (UO), diuranium pentoksida (U 2 O 5), dan peroksida uranium (UO 4 · 2H 2 O)juga ada.
Bentuk yang paling umum dari oksida uranium triuranium octaoxide (U 3 O 8) dan UO 2. [63] Kedua bentuk oksida adalah padatan yang memiliki kelarutan yang rendah dalam air dan relatif stabil melalui berbagai kondisi lingkungan. octaoxide Triuranium adalah (tergantung pada kondisi) senyawa yang paling stabil uranium dan merupakan bentuk yang paling umum ditemukan di alam. Uranium dioksida adalah bentuk di mana uranium paling sering digunakan sebagai bahan bakar reaktor nuklir. [63] Pada suhu sekitar, UO 2 secara bertahap akan dikonversi ke U 3 O 8. Karena stabilitas mereka, oksida uranium umumnya dianggap bentuk kimia yang lebih disukai untuk penyimpanan atau pembuangan. [63]
Kimia berair
Uranium di negara-negara oksidasi yang III, IV, V, VI
Garam dari keempat oksidasi uranium adalah air- larut dan dapat dipelajari dalam larutan air . Negara-negara oksidasi U 3 + (merah), U 4 + (hijau), UO 2 + (stabil), dan UO 2 2 + (kuning). [64] Beberapa padat dan semi-logam senyawa, seperti UO dan AS ada untuk uranium keadaan oksidasi formal (II), tetapi tidak ada ion sederhana diketahui ada dalam larutan untuk negara itu. Ion U 3 + membebaskan hidrogen dari air dan oleh karena itu dianggap sangat tidak stabil. The UO 2 2 + ion merupakan uranium (VI) negara dan dikenal untuk membentuk senyawa, seperti uranil karbonat , klorida uranil dan sulfat uranil bentuk. UO 2 2 + juga kompleksdengan berbagai organik chelating agen, yang paling biasa ditemui dari yang uranil asetat . [64]
Karbonat
The Pourbaix Diagram untuk uranium di kompleks berair menengah non (misalnya asam perklorat / sodium hidroksida). [65]
The Diagram Pourbaix untuk uranium dalam larutan karbonat [65]
Interaksi anion karbonat dengan uranium (VI) menyebabkandiagram Pourbaix untuk mengubah sangat ketika media berubah dari air ke larutan yang mengandung karbonat. Sementara sebagian besar karbonat yang tidak larut dalam air (siswa seringkali mengajarkan bahwa semua karbonat selain yang logam alkali yang larut dalam air), karbonat uranium sering larut dalam air. Hal ini karena U (VI) kation dapat mengikat dua oksida terminal dan tiga atau lebih karbonat untuk membentuk kompleks anionik.
Pengaruh pH
Sebuah diagram yang menunjukkan konsentrasi relatif dari bentuk-bentuk kimia yang berbeda uranium dalam kompleks berair menengah non (misalnya asam perklorat / sodium hidroksida). [65]
Sebuah diagram yang menunjukkan konsentrasi relatif dari bentuk-bentuk kimia yang berbeda uranium dalam larutan karbonat air.
Diagram fraksi uranium di hadapan karbonat menggambarkan hal ini lebih lanjut: ketika pH meningkat uranium (VI) solusi, uranium dikonversi menjadi uranium hidroksida oksida terhidrasi dan pada pH tinggi itu menjadi kompleks hidroksida anionik.
Ketika karbonat ditambahkan, uranium dikonversi menjadi serangkaian kompleks karbonat jika pH meningkat. Salah satu efek reaksi ini adalah peningkatan kelarutan uranium dalam rentang pH 6 sampai 8, sebuah fakta yang memiliki kaitan langsung pada stabilitas jangka panjang bahan bakar uranium dioksida menghabiskan nuklir.
Hidrida, nitrida karbida dan
Uranium logam dipanaskan sampai 250 sampai 300 ° C (482-572 ° F ) bereaksi dengan hidrogenuntuk membentuk hidrida uranium . Bahkan suhu yang lebih tinggi akan menghapus reversibel hidrogen. Properti ini membuat nyaman hidrida bahan mulai uranium untuk membuat bubuk uranium reaktif bersama dengan berbagai uranium karbida , nitrida , dan halida senyawa. [66] Dua modifikasi kristal uranium hidrida ada: bentuk α yang diperoleh pada suhu rendah dan bentuk β yang dibuat ketika suhu pembentukan di atas 250 ° C.
Uranium karbida dan uranium nitrida keduanya relatif inert semimetallic minimal senyawa yang larut dalam asam , bereaksi dengan air, dan dapat memicu dalam udara untuk membentuk U 3 O 8. [66] Karbida uranium termasuk monocarbide uranium (U C ), dicarbide uranium (UC 2),dan tricarbide diuranium (U 2 C 3). Baik UC dan UC 2 dibentuk dengan menambahkan karbon untuk cair uranium atau dengan mengekspos logam untuk karbon monoksida pada suhu tinggi. Stabil di bawah 1800 ° C, U 2 C 3 disusun oleh menundukkan campuran dipanaskan dari UC dan UC 2 untuk stres mekanis. [67] Uranium nitrida diperoleh paparan langsung dari logam untuk nitrogen mencakup mononitride uranium (PBB), dinitride uranium ( PBB 2), dan trinitride diuranium (U 2 N 3). [67]
Halida heksafluorida Uranium adalah bahan baku yang digunakan untuk memisahkan uranium -235 dariuranium alam.
Semua fluorida uranium dibuat menggunakan tetrafluorida uranium (UF 4); UF 4 itu sendiri disusun oleh hydrofluorination uranium dioksida. [66] Pengurangan UF 4 dengan hidrogen pada 1000 ° C menghasilkan trifluorida uranium (UF 3). Di bawah kondisi yang tepat suhu dan tekanan, reaksi dari UF padat 4 dengan gas heksafluorida uranium (UF 6) dapat membentuk fluor menengah U 2 9, F U 4 F 17, dan UF 5. [66]
Pada suhu kamar, UF 6 memiliki tinggi tekanan uap , sehingga bermanfaat dalam difusi gas proses untuk memisahkan uranium-235 dari uranium-238 isotop umum. Senyawa ini dapat dipersiapkan dari uranium dioksida dan hidrida uranium oleh proses berikut: [66]UO 2 + 4 HF → UF 4 + 2 H 2 O (500 ° C, endotermis)UF 4 + F 2 → UF 6 (350 ° C, endotermis)
Yang dihasilkan UF 6, putih solid, sangat reaktif (oleh florinasi), mudah menyublim (memancarkan hampirgas sempurna uap), dan merupakan yang paling volatile senyawa uranium diketahui. [66]
Salah satu metode mempersiapkan tetraklorida uranium (UCL 4) adalah untuk langsung menggabungkanklorin dengan baik logam uranium atau hidrida uranium. Penurunan UCL 4 oleh hidrogen menghasilkan triklorida uranium (UCL 3) sedangkan klorida lebih tinggi uranium disusun oleh reaksi dengan klorin tambahan. [66] Semua uranium klorida bereaksi dengan air dan udara.
Bromida dan iodida uranium dibentuk oleh reaksi langsung, masing-masing, brom dan yodium dengan uranium atau dengan menambahkanUH 3 untuk elemen asam tersebut. [66] contoh Dikenal meliputi: UBR 3, UBR 4, UI 3, dan UI 4. oxyhalides Uranium adalah air-larut dan termasuk UO 2 2, F UOCl 2, UO 2 Cl 2, dan UO 2 Br 2. Stabilitas penurunan oxyhalides sebagai berat atom meningkat halida komponen. [66]
Isotop
Alam konsentrasi
Artikel utama: Isotop dari uranium
Uranium alam terdiri dari tiga utama isotop : uranium-238 (99,28% kelimpahan alami ), uranium-235 (0,71%), dan uranium-234 (0,0054%).Ketiganya adalah radioaktif , memancarkan partikel alfa , dengan pengecualian bahwa ketiga isotop memiliki probabilitas kecil mengalami fisi spontan , bukan emisi alpha .
Uranium-238 adalah isotop yang paling stabil uranium, dengan paruh sekitar 4,468 × 10 9 tahun, kira-kira umur bumi . Uranium-235 mempunyai waktu paruh sekitar 7.13 × 10 8 tahun, dan uranium-234 mempunyai waktu paruh sekitar 2,48 × 10 5 tahun. [68] Untuk uranium alam, sekitar 49% dari sinar alpha yang dipancarkan oleh masing-masing dari U-238, dan juga 49% oleh U-234U (karena yang terakhir ini terbentuk dari bekas) dan sekitar 2,0% dari mereka oleh U-235. Ketika bumi masih muda, mungkin sekitar seperlima uranium adalah uranium-235, namun persentase U-234 mungkin jauh lebih rendah dari ini.
Uranium-238 biasanya merupakan penghasil α - kecuali jika mengalami fisi spontan - membusuk melalui "Uranium Seri" dari peluruhan nuklir, yang memiliki 18 anggota, yang semuanya akhirnya pembusukan dalam memimpin-206 , dengan berbagai kerusakan jalan yang berbeda. [ 9]
The Seri peluruhan U-235 , yang disebut "aktinium Seri" memiliki 15 anggota, yang semuanya akhirnya pembusukan ke dalam memimpin-207. [9] Tingkat konstan pembusukan dalam seri membusuk membuat perbandingan rasio induk unsur-unsur putri berguna dalampenanggalan radiometrik .
Uranium-234 adalah anggota dari "Seri Uranium" , dan itu meluruh untuk memimpin-206 melalui serangkaian singkat isotop relatif.
Uranium-233 terbuat dari thorium-232 oleh penembakan neutron, biasanya dalam reaktor nuklir, dan U-233 juga fisil. seri pembusukan Its berakhir dengan talium -205.
Uranium-235 adalah penting bagi reaktor nuklir dan senjata nuklir , karena itu adalah isotop uranium hanya ada di alam di Bumi dalam jumlah yang signifikan yang fisi . Ini berarti dapat dibagi menjadi dua atau tiga fragmen ( produk fisi ) oleh neutron termal.
Uranium-238 tidak fisil, tetapi adalah sebuah isotop subur, karena setelah aktivasi neutron dapat menghasilkan plutonium-239 , isotop lain fisi. Memang, inti U-238 dapat menyerap satu neutron untuk menghasilkan isotop radioaktif uranium-239 . U-239 meluruh oleh emisi betauntuk neptunium -239, juga beta-emitor, yang membusuk pada gilirannya, dalam beberapa hari ke plutonium-239. Pu-239 digunakan sebagai bahan fisil dalam pertama bom atom diledakkan di " uji Trinitas "pada tanggal 15 Juli 1945 di New Mexico .
Pengayaan uranium
sentrifugal gas yang digunakan untuk memperkaya bijih uranium untuk berkonsentrasi isotop terfissi nya.
Isotop pemisahan konsentrat (memperkaya) fisi uranium-235 untuk senjata nuklir dan pembangkit listrik nuklir yang paling, kecuali untuk didinginkan reaktor gas dan reaktor air berat bertekanan .Kebanyakan neutron dirilis oleh fissioning atom uranium-235 harus dampak uranium-235 atom lain untuk mempertahankan reaksi berantai nuklir . Konsentrasi dan jumlah uranium-235 yang diperlukan untuk mencapai ini disebut 'suatu massa kritis '.
Untuk dipertimbangkan 'diperkaya', uranium-235 fraksi harus antara 3% dan 5%. [69] Proses ini menghasilkan sejumlah besar uranium yang habis uranium-235 dan dengan meningkatnya fraksi Sejalan uranium-238, yang disebut habis uranium atau 'DU'. Untuk dipertimbangkan 'habis', uranium-235 konsentrasi isotop sebaiknya tidak lebih dari 0,3%. [70] Harga uranium telah meningkat sejak tahun 2001, tailing pengayaan sehingga mengandung lebih dari 0,35% uranium-235 yang sedang dipertimbangkan untuk kembali pengayaan, mendorong harga heksafluorida uranium di atas $ 130 per kilogram pada bulan Juli, 2007 dari $ 5 pada 2001. [70]
The centrifuge gas proses, di mana gas heksafluorida uranium (UF 6) dipisahkan oleh perbedaan berat molekul antara 235 UF 6 dan UF 6 238 menggunakan kecepatan tinggi sentrifugal , adalah memimpin proses pengayaan dan termurah.[21] The difusi gas proses telah metode terkemuka untuk pengayaan dan digunakan dalam Proyek Manhattan . Dalam proses ini, uranium heksafluorida berulang kali menyebar melalui perak - seng , dan perbedaan isotop uranium dipisahkan oleh difusi (Tingkat sejak uranium 238 lebih berat itu berdifusi sedikit lebih lambat dari uranium-235). membran [21] The laser isotop molekul pemisahan mempekerjakan metodelaser sinar energi yang tepat untuk memutuskan ikatan antara uranium-235 dan fluorin. Hal ini membuat uranium-238 terikat fluorin dan memungkinkan uranium-235 logam untuk mengendapkan dari solusi. [5] Sebuah metode laser alternatif pengayaan dikenal sebagaipemisahan uap atom isotop laser (AVLIS) dan mempekerjakan terlihat laser merdu seperti laser dye . [71] Metode lain yang digunakan adalah difusi termal cairan.
Manusia paparan
Seseorang bisa terkena uranium (atau anak perempuan radioaktif di dalamnya seperti radon ) dengan menghirup debu di udara atau dengan menelan air yang terkontaminasi dan makanan. Jumlah uranium di udara biasanya sangat kecil, namun, orang yang bekerja di pabrik-pabrik yang proses fosfat pupuk , tinggal fasilitas pemerintah dekat yang membuat atau menguji senjata nuklir, tinggal atau bekerja di dekat medan perang modern di mana habis uranium senjata telah digunakan, atau tinggal atau bekerja di dekat batubara pembangkit listrik berbahan bakar-, fasilitas yang tambang atau bijih uranium proses, atau memperkaya uranium untuk bahan bakar reaktor, mungkin telah meningkatkan eksposur uranium. Rumah atau struktur yang lebih dari deposito uranium (baik alam atau deposito terak buatan manusia) mungkin memiliki peningkatan insiden paparan gas radon.
Sebagian tertelan uranium diekskresikan selama pencernaan . Hanya 0,5% yang diserap ketika bentuk-bentuk tidak larut uranium, seperti oksida nya, yang tertelan, sedangkan penyerapan semakin larut uranil ion dapat mencapai 5%. [17] Namun, senyawa uranium terlarut cenderung cepat melewati tubuh sedangkan senyawa uranium larut, terutama ketika ditelan dengan cara debu ke dalam paru-paru , menimbulkan bahaya eksposur yang lebih serius. Setelah memasuki aliran darah, uranium diserap cenderung bioaccumulate dan tinggal selama bertahun-tahun dalam tulang jaringan karena's afinitas uranium untuk fosfat. [17] Uranium tidak diserap melalui kulit, dan partikel alpha dirilis oleh uranium tidak bisa menembus kulit.
Incorporated uranium menjadi uranil ion, yang terakumulasi dalam tulang, hati, ginjal, dan jaringan reproduksi. Uranium dapat didekontaminasi dari permukaan baja [74] dan akuifer . [75]
Efek
Normal fungsi ginjal , otak , hati , jantung , dan sistem lain dapat dipengaruhi oleh paparan uranium, karena, selain lemah radioaktif, uranium adalah logam beracun . [17] [76] [77] Uranium juga merupakan racun reproduksi . [78] [79] efek Radiologi umumnya lokal karena radiasi alpha, bentuk utama peluruhan U-238, memiliki rentang yang sangat pendek, dan tidak akan menembus kulit. Uranil (UO 2 +
) Ion, seperti daritrioksida uranium atau nitrat uranil dan senyawa uranium heksavalen, telah terbukti dapat menyebabkan cacat lahir dan kerusakan sistem kekebalan di laboratorium hewan. [80] Sementara CDC telah menerbitkan satu studi bahwa tidak ada manusia kanker telah dilihat sebagai akibat pajanan atau habis uranium alam, [81] paparan uranium dan yang pembusukan produk, terutama radon , secara luas dikenal dan ancaman kesehatan yang signifikan. [12] Paparan strontium-90 , iodine-131 , dan produk fisi lainnya tidak berhubungan dengan paparan uranium, tetapi mungkin hasil dari prosedur medis atau paparan bahan bakar reaktor menghabiskan atau dampak dari senjata nuklir. [82]Walaupun paparan inhalasi kecelakaan pada konsentrasi tinggi heksafluorida uranium telah mengakibatkan kematian manusia, kematian mereka dikaitkan dengan generasi hidrofluorat asam beracun tinggi dan fluorida uranil dibandingkan dengan uranium itu sendiri. agak [83]halus logam uranium dibagi menyajikan bahaya kebakaran karena uranium piroforik ; butiran kecil akan menyala secara spontan di udara pada suhu kamar. [7]
Kompilasi tahun 2004 penelaahan terhadap toksisitas uranium [76]
Sistem tubuhManusia studiStudi HewanIn vitro
Ginjal Peningkatan tingkat ekskresi protein, katalase kemih dan diuresis Kerusakan tubulus proksimal berbelit-belit, sel-sel nekrotik cast dari epitel tubular, perubahan glomerulus ( gagal ginjal ) Tidak ada studi
Otak / SSP Penurunan kinerja pada tes neurokognitif Kolinergik akut toksisitas; akumulasi Dosis yang tergantung di korteks, otak tengah, dan vermis; perubahan elektrofisiologi di hippocampus Tidak ada studi
DNA Peningkatan laporan kanker [35] [84] [85][86] [87] [88] Peningkatan mutagenisitas (pada mencit) dan induksi tumor Binucleated sel dengan micronuclei, kinetika Penghambatan siklus sel dan proliferasi; Suster induksi kromatid, fenotipe tumorigenic
Tulang / otot Tidak ada studi Penghambatan pembentukan tulang periodontal dan penyembuhan luka alveolar Tidak ada studi
Reproduksi penambang Uranium memiliki lebih pertama anak perempuan lahir Sedang untuk atrofi tubular parah fokus; vacuolization dari sel-sel Leydig Tidak ada studi
Paru-paru / pernafasan Tidak ada efek kesehatan negatif yang dilaporkan Berat hidung tersumbat dan hemorrage, lesi paru dan fibrosis, edema dan pembengkakan, kanker paru-paru Tidak ada studi
Gastrointestinal Muntah, diare, albuminuria n / a n / a
Hati Tidak ada efek terlihat pada dosis paparan Hati berlemak, nekrosis focal Tidak ada studi
Kulit Tidak ada data penilaian eksposur tersedia Bengkak vakuolisasi terutama sel-sel epidermis, kerusakan folikel rambut dan kelenjar sebaceous Tidak ada studi
Jaringan sekitarnya tertanam fragmen DU Peningkatan konsentrasi urin uranium Peningkatan konsentrasi urin uranium, gangguan dalam biokimia dan tes neuropsikologis Tidak ada studi
Sistem kekebalan Kelelahan kronis, ruam, infeksi telinga dan mata, rambut dan berat badan, batuk. Mungkin karena eksposur kimia gabungan daripada DU sendiri Tidak ada studi Tidak ada studi
Mata Tidak ada studi Konjungtivitis, iritasi peradangan, edema, ulserasi dari kantung konjungtiva Tidak ada studi
Darah Tidak ada studi Penurunan jumlah RBC dan kadar hemoglobin Tidak ada studi
Kardiovaskular Miokarditis yang dihasilkan dari konsumsi uranium, yang berakhir 6 bulan setelah menelan Tidak ada efek Tidak ada studi
Yellowcake adalah campuran terkonsentrasi oksida uranium yang lebih halus untuk mengekstrak uranium murni.
Produksi uranium di seluruh dunia pada tahun 2009 sebesar 50.572 ton , dimana 27,3% ditambang di Kazakhstan . pertambangan uranium penting negara-negara lainnya adalah Kanada(20,1%), Australia (15,7%), Namibia (9,1%), Rusia (7,0%), dan Niger (6,4%). [44]
Bijih uranium ditambang dalam beberapa cara: dengan tambang terbuka , bawah tanah , -situ leaching pada , dan pertambangan sumur (lihat pertambangan uranium ). kelas-Low bijih uranium ditambang biasanya mengandung 0,25% uranium untuk oksida 0,01. tindakan ekstensif harus digunakan untuk mengekstrak logam dari bijih. [45] -kelas bijih tinggi ditemukan diAthabasca Basin deposito di Saskatchewan , Kanada dapat berisi hingga 23 oksida uranium% rata-rata. Uranium bijih ini dihancurkan dan diberikan ke bubuk halus dan kemudian tercuci dengan baik sebagai asam atau alkali . lindi ini dikenakan salah satu dari beberapa urutan curah hujan, ekstraksi pelarut, dan pertukaran ion. Campuran yang dihasilkan, disebut yellowcake , mengandung sedikitnya 75% uranium oksida di. Yellowcake kemudian dikalsinasi untuk menghilangkan kotoran dari proses penggilingan sebelum penyulingan dan konversi.
Commercial-grade uranium dapat dihasilkan melalui pengurangan uranium halida dengan alkali atau logam alkali tanah . Uranium logam juga dapat dibuat melalui elektrolisis dari KU 5 atau UF 4 , dilarutkan dalam lelehan klorida kalsium (Ca Cl 2) dan natrium klorida ( Na Cl) solusi. Sangat uranium murni dihasilkan melalui dekomposisi termal halida uranium pada filamen panas.
Sumber daya dan cadangan
Uranium output pada tahun 2005
Diperkirakan bahwa 5,5 juta ton cadangan bijih uranium ekonomis US $ 59/lb, [48] sementara 35 juta ton diklasifikasikan sebagai sumber daya mineral (prospek memadai untuk ekstraksi ekonomi akhirnya). [49] Sebuah tambahan 4,6 miliar ton uranium diperkirakan berada dalam air laut (Jepang ilmuwan pada 1980-an menunjukkan bahwa ekstraksi uranium dari air laut dengan menggunakan penukar ion secara teknis layak). [50] [51] Ada percobaan untuk mengekstrak uranium dari air laut, [52] tapi menghasilkan telah rendah karena sekarang karbonat dalam air.
Eksplorasi uranium meningkat dengan US $ 200 juta yang dihabiskan di seluruh dunia pada tahun 2005, sebuah peningkatan 54% pada tahun sebelumnya, [49] berkat harga yang tumbuh di pasar uranium . Kecenderungan ini berlanjut hingga 2006, ketika pengeluaran untuk eksplorasi meroket menjadi lebih dari $ 774 juta meningkat lebih dari 250% dibandingkan tahun 2004. The OECD Badan Tenaga Nuklir kata eksplorasi angka untuk tahun 2007 kemungkinan akan sesuai dengan yang untuk tahun 2006. [48]
Australia memiliki 23% dari cadangan bijih uranium dunia [53] dan terbesar di dunia deposit uranium tunggal, terletak di Olympic Dam Mine diAustralia Selatan . [54]
Beberapa bahan bakar nuklir berasal dari senjata nuklir yang dibongkar, [55] seperti dari megaton untuk Megawatt Program .
Pasar Uranium
Bulanan uranium harga spot dalam US $ per pon. Para puncak harga 2007 jelas terlihat. [56]
Pada tahun 2005, tujuh belas negara yang dihasilkan uranium oksida terkonsentrasi, denganKanada (27,9% dari produksi dunia) dan Australia (22,8%) menjadi produsen terbesar danKazakhstan (10,5%), Rusia (8,0%), Namibia (7,5%), Niger ( 7,4%), Uzbekistan (5,5%), makaAmerika Serikat (2,5%), Argentina (2,1%), Ukraina (1,9%) dan China (1,7%) juga menghasilkan jumlah yang banyak. [57] Kazakhstan terus meningkatkan produksi dan mungkin telah menjadi terbesar di dunia produsen uranium oleh tahun lalu (2009) dengan produksi yang diharapkan 12.826 ton, dibandingkan ke Kanada dengan 11.100 ton dan dengan Australia 9.430 ton. [58] [59]The uranium yang tersedia utamanya adalah diyakini cukup untuk setidaknya 85 tahun ke depan[49] walaupun beberapa studi menunjukkan kurangnya investasi di akhir abad kedua puluh dapat menghasilkan masalah pasokan di abad ke-21. [60] Kenneth S. Deffeyes dan Ian D. MacGregor menunjukkan bahwa deposito uranium tampaknya akan log- berdistribusi normal. Ada peningkatan 300 kali lipat dalam jumlah uranium untuk setiap sepuluh kali lipat penurunan bijih kelas. " [61]Dengan kata lain, ada sedikit bijih kadar tinggi dan proporsional jauh lebih rendah kadar bijih yang tersedia.
Senyawa
Oksidasi negara dan oksida
Oksida
octaoxide Triuranium (diagram foto) danuranium dioksida adalah dua uranium oksida yang paling umum.
yellowcake uranium dikalsinasi sebagai diproduksi di banyak pabrik besar berisi distribusi spesies oksidasi uranium dalam berbagai bentuk mulai dari yang paling teroksidasi menjadi sedikit teroksidasi. Partikel dengan waktu tinggal pendek calciner yang umumnya akan kurang teroksidasi dibandingkan dengan waktu retensi panjang atau partikel terealisasi di stack scrubber.Uranium konten biasanya dirujuk untuk U 3 8, O yang dimulai pada hari-hari proyek Manhattanketika U 3 O 8 digunakan sebagai kimia analisis pelaporan standar.
Tahap hubungan dalam sistem-oksigen uranium kompleks. Oksidasi negara yang paling penting uranium adalah uranium (IV) dan uranium (VI), dan dua mereka sesuai oksida masing-masing adalah uranium dioksida (UO 2) dan trioksida uranium (UO 3). [62] Lain oksida uranium seperti uranium monoksida (UO), diuranium pentoksida (U 2 O 5), dan peroksida uranium (UO 4 · 2H 2 O)juga ada.
Bentuk yang paling umum dari oksida uranium triuranium octaoxide (U 3 O 8) dan UO 2. [63] Kedua bentuk oksida adalah padatan yang memiliki kelarutan yang rendah dalam air dan relatif stabil melalui berbagai kondisi lingkungan. octaoxide Triuranium adalah (tergantung pada kondisi) senyawa yang paling stabil uranium dan merupakan bentuk yang paling umum ditemukan di alam. Uranium dioksida adalah bentuk di mana uranium paling sering digunakan sebagai bahan bakar reaktor nuklir. [63] Pada suhu sekitar, UO 2 secara bertahap akan dikonversi ke U 3 O 8. Karena stabilitas mereka, oksida uranium umumnya dianggap bentuk kimia yang lebih disukai untuk penyimpanan atau pembuangan. [63]
Kimia berair
Uranium di negara-negara oksidasi yang III, IV, V, VI
Garam dari keempat oksidasi uranium adalah air- larut dan dapat dipelajari dalam larutan air . Negara-negara oksidasi U 3 + (merah), U 4 + (hijau), UO 2 + (stabil), dan UO 2 2 + (kuning). [64] Beberapa padat dan semi-logam senyawa, seperti UO dan AS ada untuk uranium keadaan oksidasi formal (II), tetapi tidak ada ion sederhana diketahui ada dalam larutan untuk negara itu. Ion U 3 + membebaskan hidrogen dari air dan oleh karena itu dianggap sangat tidak stabil. The UO 2 2 + ion merupakan uranium (VI) negara dan dikenal untuk membentuk senyawa, seperti uranil karbonat , klorida uranil dan sulfat uranil bentuk. UO 2 2 + juga kompleksdengan berbagai organik chelating agen, yang paling biasa ditemui dari yang uranil asetat . [64]
Karbonat
The Pourbaix Diagram untuk uranium di kompleks berair menengah non (misalnya asam perklorat / sodium hidroksida). [65]
The Diagram Pourbaix untuk uranium dalam larutan karbonat [65]
Interaksi anion karbonat dengan uranium (VI) menyebabkandiagram Pourbaix untuk mengubah sangat ketika media berubah dari air ke larutan yang mengandung karbonat. Sementara sebagian besar karbonat yang tidak larut dalam air (siswa seringkali mengajarkan bahwa semua karbonat selain yang logam alkali yang larut dalam air), karbonat uranium sering larut dalam air. Hal ini karena U (VI) kation dapat mengikat dua oksida terminal dan tiga atau lebih karbonat untuk membentuk kompleks anionik.
Pengaruh pH
Sebuah diagram yang menunjukkan konsentrasi relatif dari bentuk-bentuk kimia yang berbeda uranium dalam kompleks berair menengah non (misalnya asam perklorat / sodium hidroksida). [65]
Sebuah diagram yang menunjukkan konsentrasi relatif dari bentuk-bentuk kimia yang berbeda uranium dalam larutan karbonat air.
Diagram fraksi uranium di hadapan karbonat menggambarkan hal ini lebih lanjut: ketika pH meningkat uranium (VI) solusi, uranium dikonversi menjadi uranium hidroksida oksida terhidrasi dan pada pH tinggi itu menjadi kompleks hidroksida anionik.
Ketika karbonat ditambahkan, uranium dikonversi menjadi serangkaian kompleks karbonat jika pH meningkat. Salah satu efek reaksi ini adalah peningkatan kelarutan uranium dalam rentang pH 6 sampai 8, sebuah fakta yang memiliki kaitan langsung pada stabilitas jangka panjang bahan bakar uranium dioksida menghabiskan nuklir.
Hidrida, nitrida karbida dan
Uranium logam dipanaskan sampai 250 sampai 300 ° C (482-572 ° F ) bereaksi dengan hidrogenuntuk membentuk hidrida uranium . Bahkan suhu yang lebih tinggi akan menghapus reversibel hidrogen. Properti ini membuat nyaman hidrida bahan mulai uranium untuk membuat bubuk uranium reaktif bersama dengan berbagai uranium karbida , nitrida , dan halida senyawa. [66] Dua modifikasi kristal uranium hidrida ada: bentuk α yang diperoleh pada suhu rendah dan bentuk β yang dibuat ketika suhu pembentukan di atas 250 ° C.
Uranium karbida dan uranium nitrida keduanya relatif inert semimetallic minimal senyawa yang larut dalam asam , bereaksi dengan air, dan dapat memicu dalam udara untuk membentuk U 3 O 8. [66] Karbida uranium termasuk monocarbide uranium (U C ), dicarbide uranium (UC 2),dan tricarbide diuranium (U 2 C 3). Baik UC dan UC 2 dibentuk dengan menambahkan karbon untuk cair uranium atau dengan mengekspos logam untuk karbon monoksida pada suhu tinggi. Stabil di bawah 1800 ° C, U 2 C 3 disusun oleh menundukkan campuran dipanaskan dari UC dan UC 2 untuk stres mekanis. [67] Uranium nitrida diperoleh paparan langsung dari logam untuk nitrogen mencakup mononitride uranium (PBB), dinitride uranium ( PBB 2), dan trinitride diuranium (U 2 N 3). [67]
Halida heksafluorida Uranium adalah bahan baku yang digunakan untuk memisahkan uranium -235 dariuranium alam.
Semua fluorida uranium dibuat menggunakan tetrafluorida uranium (UF 4); UF 4 itu sendiri disusun oleh hydrofluorination uranium dioksida. [66] Pengurangan UF 4 dengan hidrogen pada 1000 ° C menghasilkan trifluorida uranium (UF 3). Di bawah kondisi yang tepat suhu dan tekanan, reaksi dari UF padat 4 dengan gas heksafluorida uranium (UF 6) dapat membentuk fluor menengah U 2 9, F U 4 F 17, dan UF 5. [66]
Pada suhu kamar, UF 6 memiliki tinggi tekanan uap , sehingga bermanfaat dalam difusi gas proses untuk memisahkan uranium-235 dari uranium-238 isotop umum. Senyawa ini dapat dipersiapkan dari uranium dioksida dan hidrida uranium oleh proses berikut: [66]UO 2 + 4 HF → UF 4 + 2 H 2 O (500 ° C, endotermis)UF 4 + F 2 → UF 6 (350 ° C, endotermis)
Yang dihasilkan UF 6, putih solid, sangat reaktif (oleh florinasi), mudah menyublim (memancarkan hampirgas sempurna uap), dan merupakan yang paling volatile senyawa uranium diketahui. [66]
Salah satu metode mempersiapkan tetraklorida uranium (UCL 4) adalah untuk langsung menggabungkanklorin dengan baik logam uranium atau hidrida uranium. Penurunan UCL 4 oleh hidrogen menghasilkan triklorida uranium (UCL 3) sedangkan klorida lebih tinggi uranium disusun oleh reaksi dengan klorin tambahan. [66] Semua uranium klorida bereaksi dengan air dan udara.
Bromida dan iodida uranium dibentuk oleh reaksi langsung, masing-masing, brom dan yodium dengan uranium atau dengan menambahkanUH 3 untuk elemen asam tersebut. [66] contoh Dikenal meliputi: UBR 3, UBR 4, UI 3, dan UI 4. oxyhalides Uranium adalah air-larut dan termasuk UO 2 2, F UOCl 2, UO 2 Cl 2, dan UO 2 Br 2. Stabilitas penurunan oxyhalides sebagai berat atom meningkat halida komponen. [66]
Isotop
Alam konsentrasi
Artikel utama: Isotop dari uranium
Uranium alam terdiri dari tiga utama isotop : uranium-238 (99,28% kelimpahan alami ), uranium-235 (0,71%), dan uranium-234 (0,0054%).Ketiganya adalah radioaktif , memancarkan partikel alfa , dengan pengecualian bahwa ketiga isotop memiliki probabilitas kecil mengalami fisi spontan , bukan emisi alpha .
Uranium-238 adalah isotop yang paling stabil uranium, dengan paruh sekitar 4,468 × 10 9 tahun, kira-kira umur bumi . Uranium-235 mempunyai waktu paruh sekitar 7.13 × 10 8 tahun, dan uranium-234 mempunyai waktu paruh sekitar 2,48 × 10 5 tahun. [68] Untuk uranium alam, sekitar 49% dari sinar alpha yang dipancarkan oleh masing-masing dari U-238, dan juga 49% oleh U-234U (karena yang terakhir ini terbentuk dari bekas) dan sekitar 2,0% dari mereka oleh U-235. Ketika bumi masih muda, mungkin sekitar seperlima uranium adalah uranium-235, namun persentase U-234 mungkin jauh lebih rendah dari ini.
Uranium-238 biasanya merupakan penghasil α - kecuali jika mengalami fisi spontan - membusuk melalui "Uranium Seri" dari peluruhan nuklir, yang memiliki 18 anggota, yang semuanya akhirnya pembusukan dalam memimpin-206 , dengan berbagai kerusakan jalan yang berbeda. [ 9]
The Seri peluruhan U-235 , yang disebut "aktinium Seri" memiliki 15 anggota, yang semuanya akhirnya pembusukan ke dalam memimpin-207. [9] Tingkat konstan pembusukan dalam seri membusuk membuat perbandingan rasio induk unsur-unsur putri berguna dalampenanggalan radiometrik .
Uranium-234 adalah anggota dari "Seri Uranium" , dan itu meluruh untuk memimpin-206 melalui serangkaian singkat isotop relatif.
Uranium-233 terbuat dari thorium-232 oleh penembakan neutron, biasanya dalam reaktor nuklir, dan U-233 juga fisil. seri pembusukan Its berakhir dengan talium -205.
Uranium-235 adalah penting bagi reaktor nuklir dan senjata nuklir , karena itu adalah isotop uranium hanya ada di alam di Bumi dalam jumlah yang signifikan yang fisi . Ini berarti dapat dibagi menjadi dua atau tiga fragmen ( produk fisi ) oleh neutron termal.
Uranium-238 tidak fisil, tetapi adalah sebuah isotop subur, karena setelah aktivasi neutron dapat menghasilkan plutonium-239 , isotop lain fisi. Memang, inti U-238 dapat menyerap satu neutron untuk menghasilkan isotop radioaktif uranium-239 . U-239 meluruh oleh emisi betauntuk neptunium -239, juga beta-emitor, yang membusuk pada gilirannya, dalam beberapa hari ke plutonium-239. Pu-239 digunakan sebagai bahan fisil dalam pertama bom atom diledakkan di " uji Trinitas "pada tanggal 15 Juli 1945 di New Mexico .
Pengayaan uranium
sentrifugal gas yang digunakan untuk memperkaya bijih uranium untuk berkonsentrasi isotop terfissi nya.
Isotop pemisahan konsentrat (memperkaya) fisi uranium-235 untuk senjata nuklir dan pembangkit listrik nuklir yang paling, kecuali untuk didinginkan reaktor gas dan reaktor air berat bertekanan .Kebanyakan neutron dirilis oleh fissioning atom uranium-235 harus dampak uranium-235 atom lain untuk mempertahankan reaksi berantai nuklir . Konsentrasi dan jumlah uranium-235 yang diperlukan untuk mencapai ini disebut 'suatu massa kritis '.
Untuk dipertimbangkan 'diperkaya', uranium-235 fraksi harus antara 3% dan 5%. [69] Proses ini menghasilkan sejumlah besar uranium yang habis uranium-235 dan dengan meningkatnya fraksi Sejalan uranium-238, yang disebut habis uranium atau 'DU'. Untuk dipertimbangkan 'habis', uranium-235 konsentrasi isotop sebaiknya tidak lebih dari 0,3%. [70] Harga uranium telah meningkat sejak tahun 2001, tailing pengayaan sehingga mengandung lebih dari 0,35% uranium-235 yang sedang dipertimbangkan untuk kembali pengayaan, mendorong harga heksafluorida uranium di atas $ 130 per kilogram pada bulan Juli, 2007 dari $ 5 pada 2001. [70]
The centrifuge gas proses, di mana gas heksafluorida uranium (UF 6) dipisahkan oleh perbedaan berat molekul antara 235 UF 6 dan UF 6 238 menggunakan kecepatan tinggi sentrifugal , adalah memimpin proses pengayaan dan termurah.[21] The difusi gas proses telah metode terkemuka untuk pengayaan dan digunakan dalam Proyek Manhattan . Dalam proses ini, uranium heksafluorida berulang kali menyebar melalui perak - seng , dan perbedaan isotop uranium dipisahkan oleh difusi (Tingkat sejak uranium 238 lebih berat itu berdifusi sedikit lebih lambat dari uranium-235). membran [21] The laser isotop molekul pemisahan mempekerjakan metodelaser sinar energi yang tepat untuk memutuskan ikatan antara uranium-235 dan fluorin. Hal ini membuat uranium-238 terikat fluorin dan memungkinkan uranium-235 logam untuk mengendapkan dari solusi. [5] Sebuah metode laser alternatif pengayaan dikenal sebagaipemisahan uap atom isotop laser (AVLIS) dan mempekerjakan terlihat laser merdu seperti laser dye . [71] Metode lain yang digunakan adalah difusi termal cairan.
Manusia paparan
Seseorang bisa terkena uranium (atau anak perempuan radioaktif di dalamnya seperti radon ) dengan menghirup debu di udara atau dengan menelan air yang terkontaminasi dan makanan. Jumlah uranium di udara biasanya sangat kecil, namun, orang yang bekerja di pabrik-pabrik yang proses fosfat pupuk , tinggal fasilitas pemerintah dekat yang membuat atau menguji senjata nuklir, tinggal atau bekerja di dekat medan perang modern di mana habis uranium senjata telah digunakan, atau tinggal atau bekerja di dekat batubara pembangkit listrik berbahan bakar-, fasilitas yang tambang atau bijih uranium proses, atau memperkaya uranium untuk bahan bakar reaktor, mungkin telah meningkatkan eksposur uranium. Rumah atau struktur yang lebih dari deposito uranium (baik alam atau deposito terak buatan manusia) mungkin memiliki peningkatan insiden paparan gas radon.
Sebagian tertelan uranium diekskresikan selama pencernaan . Hanya 0,5% yang diserap ketika bentuk-bentuk tidak larut uranium, seperti oksida nya, yang tertelan, sedangkan penyerapan semakin larut uranil ion dapat mencapai 5%. [17] Namun, senyawa uranium terlarut cenderung cepat melewati tubuh sedangkan senyawa uranium larut, terutama ketika ditelan dengan cara debu ke dalam paru-paru , menimbulkan bahaya eksposur yang lebih serius. Setelah memasuki aliran darah, uranium diserap cenderung bioaccumulate dan tinggal selama bertahun-tahun dalam tulang jaringan karena's afinitas uranium untuk fosfat. [17] Uranium tidak diserap melalui kulit, dan partikel alpha dirilis oleh uranium tidak bisa menembus kulit.
Incorporated uranium menjadi uranil ion, yang terakumulasi dalam tulang, hati, ginjal, dan jaringan reproduksi. Uranium dapat didekontaminasi dari permukaan baja [74] dan akuifer . [75]
Efek
Normal fungsi ginjal , otak , hati , jantung , dan sistem lain dapat dipengaruhi oleh paparan uranium, karena, selain lemah radioaktif, uranium adalah logam beracun . [17] [76] [77] Uranium juga merupakan racun reproduksi . [78] [79] efek Radiologi umumnya lokal karena radiasi alpha, bentuk utama peluruhan U-238, memiliki rentang yang sangat pendek, dan tidak akan menembus kulit. Uranil (UO 2 +
) Ion, seperti daritrioksida uranium atau nitrat uranil dan senyawa uranium heksavalen, telah terbukti dapat menyebabkan cacat lahir dan kerusakan sistem kekebalan di laboratorium hewan. [80] Sementara CDC telah menerbitkan satu studi bahwa tidak ada manusia kanker telah dilihat sebagai akibat pajanan atau habis uranium alam, [81] paparan uranium dan yang pembusukan produk, terutama radon , secara luas dikenal dan ancaman kesehatan yang signifikan. [12] Paparan strontium-90 , iodine-131 , dan produk fisi lainnya tidak berhubungan dengan paparan uranium, tetapi mungkin hasil dari prosedur medis atau paparan bahan bakar reaktor menghabiskan atau dampak dari senjata nuklir. [82]Walaupun paparan inhalasi kecelakaan pada konsentrasi tinggi heksafluorida uranium telah mengakibatkan kematian manusia, kematian mereka dikaitkan dengan generasi hidrofluorat asam beracun tinggi dan fluorida uranil dibandingkan dengan uranium itu sendiri. agak [83]halus logam uranium dibagi menyajikan bahaya kebakaran karena uranium piroforik ; butiran kecil akan menyala secara spontan di udara pada suhu kamar. [7]
Kompilasi tahun 2004 penelaahan terhadap toksisitas uranium [76]
Sistem tubuhManusia studiStudi HewanIn vitro
Ginjal Peningkatan tingkat ekskresi protein, katalase kemih dan diuresis Kerusakan tubulus proksimal berbelit-belit, sel-sel nekrotik cast dari epitel tubular, perubahan glomerulus ( gagal ginjal ) Tidak ada studi
Otak / SSP Penurunan kinerja pada tes neurokognitif Kolinergik akut toksisitas; akumulasi Dosis yang tergantung di korteks, otak tengah, dan vermis; perubahan elektrofisiologi di hippocampus Tidak ada studi
DNA Peningkatan laporan kanker [35] [84] [85][86] [87] [88] Peningkatan mutagenisitas (pada mencit) dan induksi tumor Binucleated sel dengan micronuclei, kinetika Penghambatan siklus sel dan proliferasi; Suster induksi kromatid, fenotipe tumorigenic
Tulang / otot Tidak ada studi Penghambatan pembentukan tulang periodontal dan penyembuhan luka alveolar Tidak ada studi
Reproduksi penambang Uranium memiliki lebih pertama anak perempuan lahir Sedang untuk atrofi tubular parah fokus; vacuolization dari sel-sel Leydig Tidak ada studi
Paru-paru / pernafasan Tidak ada efek kesehatan negatif yang dilaporkan Berat hidung tersumbat dan hemorrage, lesi paru dan fibrosis, edema dan pembengkakan, kanker paru-paru Tidak ada studi
Gastrointestinal Muntah, diare, albuminuria n / a n / a
Hati Tidak ada efek terlihat pada dosis paparan Hati berlemak, nekrosis focal Tidak ada studi
Kulit Tidak ada data penilaian eksposur tersedia Bengkak vakuolisasi terutama sel-sel epidermis, kerusakan folikel rambut dan kelenjar sebaceous Tidak ada studi
Jaringan sekitarnya tertanam fragmen DU Peningkatan konsentrasi urin uranium Peningkatan konsentrasi urin uranium, gangguan dalam biokimia dan tes neuropsikologis Tidak ada studi
Sistem kekebalan Kelelahan kronis, ruam, infeksi telinga dan mata, rambut dan berat badan, batuk. Mungkin karena eksposur kimia gabungan daripada DU sendiri Tidak ada studi Tidak ada studi
Mata Tidak ada studi Konjungtivitis, iritasi peradangan, edema, ulserasi dari kantung konjungtiva Tidak ada studi
Darah Tidak ada studi Penurunan jumlah RBC dan kadar hemoglobin Tidak ada studi
Kardiovaskular Miokarditis yang dihasilkan dari konsumsi uranium, yang berakhir 6 bulan setelah menelan Tidak ada efek Tidak ada studi
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Untuk kebaikan blog ini komentar anda aku tunggu