Apa Itu Pengayaan Uranium dan Bagaimana Penggunaannya untuk Komponen Hulu Ledak Nuklir?

Uwrite.id - Islamabad - Akhir pekan lalu, Israel menargetkan tiga fasilitas nuklir utama Iran – Natanz, Isfahan, dan Fordow, menewaskan beberapa ilmuwan nuklir Iran. Fasilitas-fasilitas tersebut sangat terlindungi dan sebagian besar berada di bawah tanah, dan terdapat laporan yang saling bertentangan mengenai seberapa besar kerusakan yang telah terjadi.

Natanz dan Fordow adalah lokasi pengayaan uranium Iran, dan Isfahan menyediakan bahan mentahnya, sehingga kerusakan apa pun pada lokasi-lokasi ini akan membatasi kemampuan Iran untuk memproduksi senjata nuklir.

Namun, apa sebenarnya pengayaan uranium itu dan mengapa hal itu menimbulkan kekhawatiran?

Apa Itu Pengayaan Uranium?

Memperkaya uranium berarti mengambil unsur yang ditemukan secara alami dan meningkatkan proporsi uranium-235 sambil menghilangkan uranium-238.

Ada beberapa cara untuk melakukan ini tetapi secara komersial, pengayaan saat ini dilakukan dengan sentrifugasi. Hal ini juga berlaku di fasilitas Iran.

Sentrifugal memanfaatkan fakta bahwa uranium-238 sekitar 1% lebih berat daripada uranium-235. Sentrifugal mengambil uranium (dalam bentuk gas) dan menggunakan rotor untuk memutarnya dengan kecepatan 50.000 hingga 70.000 putaran per menit, dengan dinding luar sentrifugal bergerak dengan kecepatan 400 hingga 500 meter per detik.

Cara kerjanya mirip seperti alat pemutar salad yang membuang air ke samping sementara daun salad tetap berada di tengah. Uranium-238 yang lebih berat bergerak ke tepi sentrifugasi, meninggalkan uranium-235 di tengah.

Metode ini hanya efektif sampai batas tertentu, sehingga proses pemutaran dilakukan berulang kali, meningkatkan persentase uranium-235.

Sebagian besar reaktor nuklir sipil menggunakan "uranium yang diperkaya rendah" yang telah diperkaya hingga antara 3% dan 5%. Ini berarti bahwa 3–5% dari total uranium dalam sampel sekarang adalah uranium-235. Itu sudah cukup untuk mempertahankan reaksi berantai dan menghasilkan listrik.

Untuk lebih memahami kedalaman pengetahuan mengenai "pengayaan" uranium, Anda perlu mengetahui sedikit tentang isotop uranium dan tentang pemecahan atom dalam reaksi fisi nuklir.

Apa Itu Isotop?

Semua materi terbuat dari atom, yang pada gilirannya terdiri dari proton, neutron, dan elektron. Jumlah proton inilah yang memberikan sifat kimia pada atom, yang membedakan berbagai unsur kimia.

Atom memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Uranium memiliki 92 proton, misalnya, sedangkan karbon memiliki enam. Namun, unsur yang sama dapat memiliki jumlah neutron yang berbeda, membentuk versi unsur yang disebut isotop.

Foto: Illustrasi Bijih Uranium yang telah Ditambang. (sumber: Shutterstock, foto dengan hak cipta).

Hal ini hampir tidak berpengaruh pada reaksi kimia, tetapi reaksi nuklir mereka bisa sangat berbeda.

Perbedaan antara Uranium-238 dan Uranium-235

 Ketika kita menggali uranium dari dalam tanah, 99,27% di antaranya adalah uranium-238 , yang memiliki 92 proton dan 146 neutron. Hanya 0,72% yang merupakan uranium-235 dengan 92 proton dan 143 neutron (sisanya 0,01% adalah isotop lain).

Untuk reaktor tenaga nuklir atau senjata nuklir, kita perlu mengubah proporsi isotopnya. Hal ini karena dari dua isotop uranium utama, hanya uranium-235 yang dapat mendukung reaksi rantai fisi : satu neutron menyebabkan atom mengalami fisi, yang menghasilkan energi dan beberapa neutron lagi, menyebabkan lebih banyak fisi, dan seterusnya.

Reaksi berantai ini melepaskan sejumlah besar energi. Dalam senjata nuklir, tujuannya adalah agar reaksi berantai ini terjadi dalam sepersekian detik, menghasilkan ledakan nuklir.

Di pembangkit listrik tenaga nuklir sipil, reaksi berantai dikendalikan. Pembangkit listrik tenaga nuklir saat ini menghasilkan 9% dari energi dunia. Penggunaan sipil penting lainnya dari reaksi nuklir adalah untuk menghasilkan isotop yang digunakan dalam kedokteran nuklir untuk diagnosis dan pengobatan berbagai penyakit. (*)