Kisah Perjalanan Uranium, dari Tambang ke Pemakaman (Ep.1)

Assalamualaikum

Halo~ Mungkin judulnya agak horor atau berlebihan ya~ Tapi memang begitu adanya... Nuklir mengalami beberapa tahapan supaya bisa menghasilkan energi listrik. Dan setelah menghasilkan listrik uranium tidak serta merta dibuang begitu saja, tapi ada perlakuan khususnya.... Ikutin yuk perjalanannya uranium~

siklus uranium
sumber: danielnugroho.com

1. Penambangan dan Pengolahan 

Uranium dapat ditambang melalui teknik terbuka (open cut) maupun teknik terowongan (underground) tergantung pada kedalaman batuan uranium yang ditemukan. 

siklus uranium

sumber: danielnugroho.com

Uraninite: Salah satu sumber uranium
Source: Wikipedia

Pengolahan uranium dari batu ke yellow cake
Source: infotambang.com

Bijih uranium hasil penambangan selanjutnya dikirim ke pabrik pengolah bijih yang biasanya berada di dekat tambang. Di pabrik ini, bijih uranium dihancurkan secara mekanik, dan kemudian uranium dipisahkan dari mineral lainnya melalui proses kimia menggunakan larutan asam sulfat. Hasil akhir dari proses ini berupa konsentrat uranium oksida (U3O8) yang sering disebut kue kuning atau “Yellow Cake”, Tapi kadang yellow cake ini enggak selalu berwarna kuning, kadang coklat.

Beberapa tambang uranium menggunakan teknik In Situ Leaching (ISL) untuk mengekstrak uranium. Teknik ini digunakan untuk mengekstrak uranium yang terdapat dalam batuan di dalam tanah yang tidak ekonomis apabila dilakukan dengan teknik konvensional. Prosesnya adalah dengan membawa batu yang mengandung uranium nya ke permukaan dalam bentuk larutan kaya uranium, kemudian diendapkan dan dikeringkan menjadi padatan uranium oksida/ yellow cake

U3O8/ yellow cake merupakan produk komersial yang diperjual-belikan di pasar dunia. Sepuluh negara utama pemroduksi uranium adalah Kanada, Australia, Kazakhstan, Nigeria, Rusia, Namibia, Afrika Selatan, Ukraina, Amerika Serikat, dan Uzbekistan. Kanada dan Australia memproduksi uranium hampir 50% dari total produksi dunia.

Secara kasar, dibutuhkan sekitar 200 ton uranium agar sebuah reaktor daya 1000 MWe mampu beroperasi selama 1 tahun. Saat ini permintaan dunia akan uranium relatif stabil, yaitu sekitar 65000 ton/tahun.
Untuk reaktor nuklir yang menggunakan bahan bakar uranium alam, serbuk UO2 hasil konversi Yellow Cake dapat langsung dikirim ke pabrik bahan bakar nuklir untuk diproses menjadi perangkat bakar nuklir yang siap digunakan di dalam reaktor.Sedangkan untuk reaktor nuklir yang menggunakan bahan bakar uranium diperkaya, serbuk UO2 hasil proses konversi Yellow Cake perlu diubah ke bentuk gas UF6 sebagai umpan proses pengayaan (proses peningkatan kadar U-235 dalam bahan bakar uranium).

2. Konversi menjadi gas uranium hexafluoride (UF6)

Tahapan selanjutnya untuk pembuatan bahan bakar nuklir adalah proses pemurnian dan konversi Yellow Cake. Konversi ini terdiri dari 2 proses. Proses pertama, mengubah Yellow Cake menjadi serbuk uranium dioksida (UO2) berderajat nuklir. Proses kedua, UO2 dikonversi lagi ke dalam bentuk gas uranium hexafluoride (UF6).

Negara utama yang memiliki pabrik komersial konversi Yellow Cake – UF6 adalah Kanada, Perancis, Amerika Serikat, Inggris, dan Rusia. Beberapa negara seperti Cina, India, Argentina, dan Romania juga mengoperasikan pabrik konversi tetapi hanya sebatas untuk memenuhi kebutuhan dalam negerinya sendiri.

3. Pengayaan

Mayoritas PLTN yang sekarang beroperasi maupun yang sedang dalam konstruksi memerlukan uranium diperkaya sebagai bahan bakarnya. Pengayaan uranium adalah proses meningkatkan kadar U-235 dalam bahan bakar uranium dari 0,7% (kadar uranium alam) menjadi sekitar 3 – 5% atau lebih.

Proses pengayaan membuang sekitar 85% U-238 melalui proses pemisahan gas UF6 ke dalam dua aliran, yaitu satu aliran merupakan uranium yang telah diperkaya U-238 (uranium kaya) dan akan dipergunakan ke tahap selanjutnya. Sedangkan aliran lainnya adalah aliran buangan atau”tailing” berupa aliran U-235 (uranium miskin) yang disebut sebagai uranium deplesi (kadar U-235 kurang dari 0,25%).

Ada dua metode yang secara komersial digunakan untuk proses pengayaan uranium, yaitu metode difusi gas dan metode sentrifugasi gas. Kedua metode ini pada dasarnya menggunakan prinsip yang sama, yaitu beda berat antara atom U-238 dan atom U-235.

• Metode difusi, gas UF6 dialirkan ke membran berpori. Oleh karena lebih ringan maka atom U-235 akan bergerak lebih cepat dibanding atom U-238, sehingga gas UF6 yang lolos membran akan mengandung U-235 lebih banyak. Untuk mencapai tingkat pengayaan U-235 antara 3–5%, diperlukan sekitar 1400 kali pengulangan proses. Sehingga metode ini sangat boros energi, kira-kira akan mengonsumsi 3–4 % dari energi listrik yang dibangkitkannya.
• Metode sentrifugasi, gas UF6 diputar dengan kecepatan sudut tinggi dalam sebuah tabung panjang dan ramping (1–2 m panjang, 15-20 cm diameter). Gaya sentrifugal akan melemparkan isotop U-238 yang lebih berat menjauh dari pusat rotasi, sedangkan isotop U-235 yang lebih ringan akan terkonsentrasi di pusat rotasi.Metode ini lebih hemat energi dan dapat dibangun dengan unit yang lebih kecil dibanding metode difusi, sehingga metode ini lebih ekonomis dan secara komersial cepat berkembang.

Pabrik pengayaan uranium di dunia pertama kali dibangun di Amerika Serikat dengan metode difusi gas. Beberapa pabrik pengayaan modern yang berada di Eropa (Perancis, Inggris, Jerman, Belanda) dan Rusia menggunakan metode gas sentrifugasi. Negara lain yang mengoperasikan pabrik pengayaan uranium komersial adalah Jepang, Cina, Argentina, dan Brasil.

BERSAMBUNG

Nantikan kisah uranium di episode berikutnya...