Uranium-236

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.

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]

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.)

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.

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 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]

• Uranium terdeplesi
• Pasar uranium
• Pemrosesan ulang nuklir
• Siklus bahan bakar nuklir
• Daya nuklir

• Uranium | Program Proteksi Radiasi | EPA AS
• Bank Data Zat Berbahaya NLM - Uranium, Radioaktif