Uranium-236

Uranium-236, ²³⁶U
Umum
Simbol	236U
Nama	uranium-236, U-236
Proton (Z)	92
Neutron (N)	144
Data nuklida
Kelimpahan alam	<10×10−11
Waktu paruh (t1/2)	2,348×107 tahun
Isotop induk	236Pa; 236Np; 240Pu
Produk peluruhan	232Th
Massa isotop	236,045568(2) u
Spin	0+
Energi pengikatan	1.790.415,042±1,974 keV
Mode peluruhan
Mode peluruhan	Energi peluruhan (MeV)
Peluruhan alfa	4,572
	Isotop uranium ; Tabel nuklida lengkap

Uranium-236 (²³⁶U atau U-236) adalah isotop uranium yang tidak fisil dengan neutron termal, ataupun bahan subur yang sangat baik, tetapi umumnya dianggap sebagai limbah radioaktif yang mengganggu dan berumur panjang. Ia ditemukan dalam bahan bakar nuklir bekas dan dalam uranium yang diproses ulang yang terbuat dari bahan bakar nuklir bekas.

Penciptaan dan hasil

Isotop fisil uranium-235 menjadi bahan bakar sebagian besar reaktor nuklir. Ketika ²³⁵U menyerap neutron termal, salah satu dari dua proses dapat terjadi. Sekitar 82% dari total waktu, ia akan membelah; sekitar 18% dari total waktu, ia tidak akan membelah, melainkan memancarkan radiasi gama dan menghasilkan ²³⁶U. Jadi, hasil ²³⁶U per reaksi ²³⁵U+n adalah sekitar 18%, dan hasil produk fisi sekitar 82%. Sebagai perbandingan, hasil dari produk fisi individu yang paling melimpah seperti sesium-137, stronsium-90, dan teknesium-99 adalah antara 6% dan 7%, dan hasil gabungan produk fisi berumur menengah (10 tahun ke atas) dan berumur panjang adalah sekitar 32%, atau beberapa persen lebih sedikit karena beberapa telah ditransmutasikan oleh penangkapan neutron. Sesium-135 adalah "produk fisi yang absen" yang paling menonjol, karena ditemukan jauh lebih banyak dalam kejatuhan nuklir daripada bahan bakar nuklir bekas karena nuklida induknya, xenon-135, adalah racun neutron terkuat yang diketahui.

Isotop fisil kedua yang paling banyak digunakan, plutonium-239, juga dapat membelah atau tidak membelah pada penyerapan neutron termal. Produk plutonium-240 membentuk sebagian besar plutonium jenis reaktor (plutonium yang didaur ulang dari bahan bakar bekas yang awalnya dibuat dengan uranium alam yang diperkaya dan kemudian digunakan sekali dalam LWR). ²⁴⁰Pu meluruh dengan waktu paruh 6561 tahun menjadi ²³⁶U. Dalam siklus bahan bakar nuklir tertutup, sebagian besar ²⁴⁰Pu akan terbelah (mungkin setelah lebih dari satu penangkapan neutron) sebelum meluruh, tetapi ²⁴⁰Pu yang dibuang sebagai limbah nuklir akan meluruh selama ribuan tahun. Karena ²⁴⁰Pu memiliki waktu paruh yang lebih pendek daripada ²³⁹Pu, kadar sampel plutonium yang sebagian besar terdiri dari dua isotop tersebut akan perlahan meningkat sementara jumlah total plutonium dalam sampel akan perlahan menurun selama berabad-abad dan ribuan tahun. Peluruhan alfa ²⁴⁰Pu akan menghasilkan uranium-236 sedangkan ²³⁹Pu meluruh menjadi uranium-235.

Aktinida dan produk fisi menurut waktu paruh l b s
Aktinida^[1] menurut rantai peluruhan				Rentang waktu paruh (a)	Produk fisi ²³⁵U menurut hasil^[2]
4n	4n + 1	4n + 2	4n + 3	Rentang waktu paruh (a)	4,5–7%	0,04–1,25%	<0,001%
²²⁸Ra^№				4–6 a		¹⁵⁵Eu^þ
²⁴⁴Cm^ƒ	²⁴¹Pu^ƒ	²⁵⁰Cf	²²⁷Ac^№	10–29 a	⁹⁰Sr	⁸⁵Kr	^113mCd^þ
²³²U^ƒ		²³⁸Pu^ƒ	²⁴³Cm^ƒ	29–97 a	¹³⁷Cs	¹⁵¹Sm^þ	^121mSn
²⁴⁸Bk^[3]	²⁴⁹Cf^ƒ	^242mAm^ƒ		141–351 a	Tidak ada produk fisi yang memiliki waktu paruh dalam rentang 100 a–210 ka ...
	²⁴¹Am^ƒ		²⁵¹Cf^ƒ^[4]	430–900 a
		²²⁶Ra^№	²⁴⁷Bk	1,3–1,6 ka
²⁴⁰Pu	²²⁹Th	²⁴⁶Cm^ƒ	²⁴³Am^ƒ	4,7–7,4 ka
	²⁴⁵Cm^ƒ	²⁵⁰Cm		8,3–8,5 ka
			²³⁹Pu^ƒ	24,1 ka
		²³⁰Th^№	²³¹Pa^№	32–76 ka
²³⁶Np^ƒ	²³³U^ƒ	²³⁴U^№		150–250 ka	⁹⁹Tc^₡	¹²⁶Sn
²⁴⁸Cm		²⁴²Pu		327–375 ka		⁷⁹Se^₡
				1,53 Ma	⁹³Zr
	²³⁷Np^ƒ			2,1–6,5 Ma	¹³⁵Cs^₡	¹⁰⁷Pd
²³⁶U			²⁴⁷Cm^ƒ	15–24 Ma		¹²⁹I^₡
²⁴⁴Pu				80 Ma	... maupun lebih dari 15,7 Ma^[5]
²³²Th^№		²³⁸U^№	²³⁵U^ƒ№	0,7–14,1 Ga	... maupun lebih dari 15,7 Ma^[5]
₡, memiliki penampang penangkap neutron termal dalam rentang 8–50 barn ƒ, fisil №, terutama bahan radioaktif alami (naturally occurring radioactive material, NORM) þ, racun neutron (penangkap neutron termal yang lebih besar dari 3k barn)

Ketika bagian terbesar dari uranium-236 telah diproduksi oleh penangkapan neutron di reaktor tenaga nuklir, sebagian besar disimpan di reaktor nuklir dan tempat penyimpanan limbah. Kontribusi paling signifikan terhadap kelimpahan uranium-236 di lingkungan adalah reaksi ²³⁸U(n,3n)²³⁶U oleh neutron cepat dalam senjata termonuklir. Pengujian bom atom tahun 1940-an, 1950-an, dan 1960-an telah meningkatkan tingkat kelimpahan lingkungan secara signifikan di atas tingkat alami yang diperkirakan.^[6]

Kehancuran dan peluruhan

²³⁶U, pada penyerapan neutron termal, tidak mengalami fisi, tetapi meluruh menjadi ²³⁷U, yang dengan cepat meluruh melalui peluruhan beta menjadi ²³⁷Np. Namun, penampang tangkapan neutron ²³⁶U rendah, dan proses ini tidak terjadi dengan cepat dalam reaktor termal. Bahan bakar nuklir bekas biasanya mengandung sekitar 0,4% ²³⁶U. Dengan penampang yang jauh lebih besar, ²³⁷Np akhirnya dapat menyerap neutron lain dan menjadi ²³⁸Np, yang dengan cepat meluruh melalui peluruhan beta menjadi plutonium-238 (isotop non-fisil lainnya).

²³⁶U dan sebagian besar aktinida lainnya dapat dipecah oleh neutron cepat dalam bom nuklir atau reaktor neutron cepat. Sejumlah kecil reaktor cepat telah digunakan dalam penelitian selama beberapa dekade, tetapi penggunaan luas untuk produksi listrik masih di masa depan.

Uranium-236 meluruh melalui peluruhan alfa dengan waktu paruh 23,420 juta tahun menjadi torium-232. Ini berumur lebih lama daripada aktinida buatan lainnya atau produk fisi yang dihasilkan dalam siklus bahan bakar nuklir. (Plutonium-244, yang memiliki waktu paruh 80 juta tahun, tidak diproduksi dalam jumlah yang signifikan oleh siklus bahan bakar nuklir, dan uranium-235, uranium-238, dan torium-232 yang berumur lebih panjang terdapat di alam.)

Kesulitan dalam pemisahan

Tidak seperti plutonium, aktinida minor, produk fisi, atau produk aktivasi, proses kimia tidak dapat memisahkan ²³⁶U dari ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²U atau isotop uranium lainnya. Bahkan sulit untuk dihilangkan dengan pemisahan isotop, karena pengayaan rendah akan mengkonsentrasikan tidak hanya ²³⁵U dan ²³³U yang diinginkan tetapi juga ²³⁶U, ²³⁴U dan ²³²U yang tidak diinginkan. Di sisi lain, ²³⁶U di lingkungan tidak dapat dipisahkan dari ²³⁸U dan terkonsentrasi secara terpisah, yang membatasi bahaya radiasi di satu tempat.

Kontribusi terhadap radioaktivitas uranium yang diproses ulang

Waktu paruh ²³⁸U sekitar 190 kali lebih lama daripada ²³⁶U; oleh karena itu, ²³⁶U seharusnya memiliki aktivitas spesifik sekitar 190 kali lebih banyak. Artinya, dalam uranium yang diproses ulang dengan 0,5% ²³⁶U, ²³⁶U dan ²³⁸U akan menghasilkan tingkat radioaktivitas yang hampir sama. (²³⁵U berkontribusi hanya beberapa persen.)

Rasionya kurang dari 190 ketika produk peluruhan masing-masing disertakan. Rantai peluruhan uranium-238 menjadi uranium-234 dan akhirnya timbal-206 melibatkan emisi delapan partikel alfa dalam waktu (ratusan ribu tahun) yang lebih pendek dibandingkan dengan waktu paruh ²³⁸U, sehingga sampel ²³⁸U dalam kesetimbangan dengan produk peluruhannya (seperti dalam bijih uranium alam) akan memiliki delapan kali aktivitas alfa dari ²³⁸U saja. Bahkan uranium alam murni di mana produk peluruhan pasca-uranium telah dihilangkan akan mengandung kuantitas keseimbangan ²³⁴U sekitar dua kali aktivitas alfa ²³⁸U murni. Pengayaan untuk meningkatkan kandungan ²³⁵U akan meningkatkan ²³⁴U ke tingkat yang lebih besar lagi, dan kira-kira setengah dari ²³⁴U ini akan bertahan dalam bahan bakar bekas. Di sisi lain, ²³⁶U meluruh menjadi torium-232 yang memiliki waktu paruh 14 miliar tahun, setara dengan 31,4% dari laju peluruhan ²³⁸U.

Uranium terdeplesi

Uranium terdeplesi yang digunakan dalam penetrator energi kinetik, dll. seharusnya dibuat dari tailing pengayaan uranium yang belum pernah diiradiasi dalam reaktor nuklir, dan bukan uranium yang diproses ulang. Namun, ada klaim bahwa beberapa uranium terdeplesi mengandung sejumlah kecil ²³⁶U.^[7]

Lihat pula

Referensi

^ Ditambah radium (unsur 88). Meskipun sebenarnya radium adalah sub-aktinida, ia segera mendahului aktinium (89) dan mengikuti celah ketidakstabilan tiga unsur setelah polonium (84) di mana tidak ada nuklida yang memiliki waktu paruh setidaknya empat tahun (nuklida yang berumur paling panjang di celah tersebut adalah radon-222 dengan waktu paruh kurang dari empat hari). Isotop radium yang paling lama hidup memiliki waktu paruh 1.600 tahun, sehingga layak untuk dimasukkan ke dalam unsur di sini.
^ Khususnya dari fisi neutron termal uranium-235, misalnya dalam reaktor nuklir biasa.
^ Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (1965). "The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248". Nuclear Physics. 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
"Analisis isotop mengungkapkan spesies bermassa 248 dalam kelimpahan konstan dalam tiga sampel yang dianalisis selama periode sekitar 10 bulan. Ini dianggap berasal dari isomer ²⁴⁸Bk dengan waktu paruh lebih besar dari 9 [tahun]. Tidak ada pertumbuhan ²⁴⁸Cf yang terdeteksi, dan batas bawah untuk waktu paruh β⁻ dapat ditetapkan sekitar 10⁴ [tahun]. Tidak ada aktivitas alfa yang disebabkan oleh isomer baru yang terdeteksi; waktu paruh alfa mungkin lebih besar dari 300 [tahun]."
^ Ini adalah nuklida terberat dengan waktu paruh setidaknya empat tahun sebelum "lautan ketidakstabilan".
^ Tidak termasuk nuklida yang "stabil secara klasik" dengan waktu paruh secara signifikan melebihi ²³²Th; misalnya, ^113mCd memiliki waktu paruh hanya empat belas tahun, ¹¹³Cd hampir delapan kuadriliun tahun.
^ Winkler, Stephan; Peter Steier; Jessica Carilli (2012). "Bomb fall-out 236U as a global oceanic tracer using an annually resolved coral core". Earth and Planetary Science Letters. 359-360 (1): 124–130. Bibcode:2012E&PSL.359..124W. doi:10.1016/j.epsl.2012.10.004. PMC 3617727  . PMID 23564966.
^ UNEP (16 Januari 2001). "UN ENVIRONMENT PROGRAMME CONFIRMS URANIUM 236 FOUND IN DEPLETED URANIUM PENETRATORS". United Nations. Diarsipkan dari versi asli tanggal 17 Juli 2001. Diakses tanggal 23 Juni 2022.

Pranala luar

Lebih ringan: uranium-235	Uranium-236 adalah isotop uranium	Lebih berat: uranium-237
Produk peluruhan dari: protaktinium-236 neptunium-236 plutonium-240	Rantai peluruhan dari uranium-236	Meluruh menjadi: torium-232

[1] Ditambah radium (unsur 88). Meskipun sebenarnya radium adalah sub-aktinida, ia segera mendahului aktinium (89) dan mengikuti celah ketidakstabilan tiga unsur setelah polonium (84) di mana tidak ada nuklida yang memiliki waktu paruh setidaknya empat tahun (nuklida yang berumur paling panjang di celah tersebut adalah radon-222 dengan waktu paruh kurang dari empat hari). Isotop radium yang paling lama hidup memiliki waktu paruh 1.600 tahun, sehingga layak untuk dimasukkan ke dalam unsur di sini.

[2] Khususnya dari fisi neutron termal uranium-235, misalnya dalam reaktor nuklir biasa.

[3] Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (1965). "The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248". Nuclear Physics. 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
"Analisis isotop mengungkapkan spesies bermassa 248 dalam kelimpahan konstan dalam tiga sampel yang dianalisis selama periode sekitar 10 bulan. Ini dianggap berasal dari isomer ²⁴⁸Bk dengan waktu paruh lebih besar dari 9 [tahun]. Tidak ada pertumbuhan ²⁴⁸Cf yang terdeteksi, dan batas bawah untuk waktu paruh β⁻ dapat ditetapkan sekitar 10⁴ [tahun]. Tidak ada aktivitas alfa yang disebabkan oleh isomer baru yang terdeteksi; waktu paruh alfa mungkin lebih besar dari 300 [tahun]."

[4] Ini adalah nuklida terberat dengan waktu paruh setidaknya empat tahun sebelum "lautan ketidakstabilan".

[5] Tidak termasuk nuklida yang "stabil secara klasik" dengan waktu paruh secara signifikan melebihi ²³²Th; misalnya, ^113mCd memiliki waktu paruh hanya empat belas tahun, ¹¹³Cd hampir delapan kuadriliun tahun.

[6] Winkler, Stephan; Peter Steier; Jessica Carilli (2012). "Bomb fall-out 236U as a global oceanic tracer using an annually resolved coral core". Earth and Planetary Science Letters. 359-360 (1): 124–130. Bibcode:2012E&PSL.359..124W. doi:10.1016/j.epsl.2012.10.004. PMC 3617727  . PMID 23564966.

[7] UNEP (16 Januari 2001). "UN ENVIRONMENT PROGRAMME CONFIRMS URANIUM 236 FOUND IN DEPLETED URANIUM PENETRATORS". United Nations. Diarsipkan dari versi asli tanggal 17 Juli 2001. Diakses tanggal 23 Juni 2022.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]