Uranium-238 (U-238)

99 % yang ditinggalkan

Pengayaan memekatkan uranium 235 dari 0,72 % ke beberapa persen. Yang keluar dari ujung lain kaskade adalah uranium yang lebih miskin daripada saat mulai — uranium susut kadar, sekitar 0,2 %.

Nisbahnya tak kenal ampun. Menghasilkan satu kilogram bahan bakar menyisakan sekitar tujuh kilogram uranium susut kadar, dan pabrik pengayaan telah beroperasi sejak 1940-an.

Ratusan ribu ton tersimpan, kebanyakan sebagai uranium heksafluorida dalam wadah baja di atas lantai beton.

⚠️ Ia bukan limbah dalam arti peraturan — ia punya kegunaan dan dapat dipakai lagi — tetapi jumlahnya jauh melebihi kebutuhan siapa pun.

Ia sedikit kurang radioaktif daripada uranium alam, karena pengayaan telah mengambil isotop yang lebih aktif. Bahaya yang ditimbulkannya bersifat kimia: uranium adalah logam berat, meracuni ginjal sebagaimana timbal.

Mengapa tentara memakainya

Uranium susut kadar berbobot 19,1 gram per sentimeter kubik, hampir dua kali timbal dan setara wolfram. Untuk penembus kinetik — anak panah yang ditembakkan menembus lapis baja hanya dengan momentumnya — kerapatan adalah segalanya.

Ia punya sifat kedua yang tak dimiliki wolfram. Saat menumbuk, wolfram berubah bentuk dan tumpul; uranium tergunting di tepinya dan tetap tajam. Istilah teknisnya penggusuran adiabatik, dan artinya penembus itu terus memotong alih-alih memipih.

Ia juga pirofor, sehingga serpihannya terbakar saat tumbukan.

⚠️ Kontroversinya nyata tetapi kerap salah arah. Radioaktivitas uranium susut kadar rendah; kekhawatiran yang diangkat WHO menyangkut debu yang terhirup setelah tumbukan dan keracunan logam berat pada tanah. Apakah ia bertanggung jawab atas penyakit yang dikaitkan dengannya setelah Perang Teluk dan Balkan masih diperdebatkan, dan epidemiologinya belum menuntaskannya.

Bagaimana ia menanggali Bumi

Uranium 238 berubah menjadi timbal 206 dalam empat belas langkah, dengan waktu paruh keseluruhan 4.468 juta tahun — cukup dekat dengan umur tata surya sehingga masih tersisa bagian yang berguna.

Uranium 235 berubah menjadi timbal 207 dengan waktu paruh 704 juta tahun. Dua rantai, dua jam, dalam batuan yang sama.

Kelebihan itulah yang membuat metodenya tepercaya. Bila keduanya memberi umur yang sama, sampelnya tidak kehilangan atau memperoleh timbal, dan hasilnya dapat dipercaya.

Clair Patterson memakainya pada 1956 atas meteorit Canyon Diablo, dengan anggapan bahwa meteorit terbentuk bersamaan dengan Bumi dan tidak terganggu sejak itu. Ia memperoleh 4.550 juta tahun.

⚠️ Mencapainya menuntut penciptaan ruang bersih modern. Patterson mendapati sampelnya tenggelam dalam timbal lingkungan — dan menelusuri pencemaran itu sampai ke sumbernya membawanya kepada bensin bertimbal, dan pada akhirnya kepada pelarangannya.

Fertil, bukan fisil

Uranium 238 tidak mempertahankan reaksi berantai. Tetapi ia menyerap neutron, dan apa yang ia menjadi sesudahnya, ya.

U-238  +  n   →   U-239   →   Np-239   →   Pu-239

Kedua peluruhan memakan waktu sekitar dua hari, lalu dua hari lagi. Plutonium 239 bersifat fisil, sehingga ia terbakar dalam reaktor yang membuatnya.

Ini terjadi di setiap reaktor uranium, terus-menerus. Pada akhir siklus, kira-kira sepertiga energi yang dihasilkan berasal dari plutonium yang dibiakkan di tempat, bukan dari uranium 235 yang dimuat di awal.

⚠️ Reaktor pembiak dirancang membuat lebih banyak bahan fisil daripada yang dikonsumsinya, dengan mengelilingi teras dengan selimut uranium 238. Pada asasnya ia mengubah 99 % itu menjadi bahan bakar. Pada praktiknya programnya lambat dan mahal, dan sebagian besar uranium susut kadar masih berada di atas lantai beton.

Rantai sampai timbal

Rantai uranium 238 adalah yang terpanjang dari tiga deret alami, dan melewati nama-nama yang dikenal.

U-238  →  Th-234  →  Pa-234  →  U-234  →  Th-230
       →  Ra-226  →  Rn-222  →  ...  →  Pb-206

Radium 226 ada di dalamnya — isotop yang diisolasi Marie Curie. Radon 222 juga, gas yang naik dari tanah ke dalam rumah dan menjadi penyebab kedua kanker paru.

Masing-masing hadir dalam bijih uranium sebanding dengan waktu paruhnya, yang menjelaskan mengapa penambangan dan pengolahan meninggalkan sisa berbahaya lama setelah uraniumnya diangkut.

⚠️ Di Indonesia hal ini muncul lewat jalur lain. Pasir monasit di Bangka, sisa penambangan timah, membawa torium dan uranium beserta seluruh keturunannya — bukan dari tambang uranium, melainkan dari tambang logam lain yang kebetulan mengangkut mereka ke permukaan.