Uranium-234

Uranium-234, ²³⁴U

sampel uranium-234 oksida
Umum
Simbol	234U
Nama	uranium-234, U-234, Uranium II (hist)
Proton (Z)	92
Neutron (N)	142
Data nuklida
Kelimpahan alam	0,0054%
Waktu paruh (t1/2)	246.000 tahun
Isotop induk	238U (alfa, beta, beta) 234Pa (β−) 238Pu (α)
Produk peluruhan	230Th
Mode peluruhan
Mode peluruhan	Energi peluruhan (MeV)
Peluruhan alfa	4,8
Isotop uranium Tabel nuklida lengkap

Uranium-234 (²³⁴U atau U-234) adalah sebuah isotop uranium. Dalam uranium alam dan bijih uranium, ²³⁴U terjadi sebagai produk peluruhan tidak langsung dari uranium-238, tetapi hanya 0,0055% (55 bagian per juta) dari uranium mentah karena waktu paruhnya yang hanya 245.500 tahun hanya sekitar 118000 dari waktu paruh ²³⁸U. Jadi laju ²³⁴U hingga ²³⁸U dalam sampel alami setara dengan laju waktu paruh satu sama lain. Jalur utama produksi ²³⁴U melalui peluruhan nuklir adalah sebagai berikut: inti uranium-238 memancarkan partikel alfa menjadi torium-234. Selanjutnya, dengan waktu paruh yang pendek, inti ²³⁴Th memancarkan partikel beta menjadi protaktinium-234 (²³⁴Pa), atau lebih mungkin isomer nuklir yang dilambangkan dengan ^234mPa. Akhirnya, inti ²³⁴Pa atau ^234mPa memancarkan partikel beta lain menjadi inti ²³⁴U.

Inti uranium-234 meluruh dengan peluruhan alfa menjadi torium-230, kecuali untuk fraksi kecil (bagian per miliar) inti yang mengalami fisi spontan.

Ekstraksi sejumlah kecil ²³⁴U dari uranium alam dapat dilakukan dengan menggunakan pemisahan isotop, serupa dengan yang digunakan untuk pengayaan uranium biasa. Namun, tidak ada permintaan nyata dalam kimia, fisika, atau teknik untuk mengisolasi ²³⁴U. Sampel murni yang sangat kecil dari ²³⁴U dapat diekstraksi melalui proses pertukaran ion kimia - dari sampel plutonium-238 yang telah berumur untuk memungkinkan beberapa peluruhan ke ²³⁴U melalui peluruhan alfa.

Uranium yang diperkaya mengandung lebih banyak ²³⁴U daripada uranium alami sebagai produk sampingan dari proses pengayaan uranium yang bertujuan untuk memperoleh uranium-235, yang mengonsentrasikan isotop yang lebih ringan bahkan lebih kuat daripada ²³⁵U. Makalah penelitian IAEA TECDOC-1529 menyimpulkan bahwa kandungan ²³⁴U dari bahan bakar yang diperkaya berbanding lurus dengan derajat ²³⁵U—pengayaan dengan 2% ²³⁵U menghasilkan 150 g ²³⁴U/ton HM, dan pengayaan 4,5% ²³⁵U yang paling umum menghasilkan 400 g ²³⁴U/ton HM.^[1] Peningkatan persentase ²³⁴U dalam uranium alam yang diperkaya dapat diterima di reaktor nuklir saat ini. Uranium yang diproses dan didaur ulang (diperkaya kembali) mengandung fraksi ²³⁴U yang bahkan lebih tinggi. Hal ini menguntungkan karena meskipun ²³⁴U tidak bersifat fisil, ia cenderung menyerap neutron lambat dalam reaktor nuklir yang mengembangbiakkan ²³⁵U. Ini jauh lebih efisien daripada rangkaian langkah ²³⁸U + n → ²³⁹Np → ²³⁹Pu dalam mengganti konsumsi isotop fisil.

Uranium-234 memiliki penampang tangkapan neutron sekitar 100 barn untuk neutron termal, dan sekitar 700 barn untuk integral resonansinya - rata-rata neutron yang memiliki kisaran energi menengah. Dalam reaktor nuklir, isotop non-fisil ²³⁴U dan ²³⁸U menangkap pembiakkan neutron isotop fisil ²³⁵U dan ²³⁹Pu berturut-turut. ²³⁴U diubah menjadi ²³⁵U dengan lebih mudah dan oleh karena itu pada laju yang lebih besar dari ²³⁸U adalah menjadi ²³⁹Pu (melalui neptunium-239) karena ²³⁸U memiliki penampang penangkap neutron yang jauh lebih kecil, hanya 2,7 barn. Dalam reaksi ²³⁴U + n → ²³⁵U, kandungan ²³⁴U dari bahan bakar yang diperkaya 4,5% turun secara stabil selama periode iradiasi turun dari 450g/ton HM menjadi 205g/ton HM dalam bahan bakar dengan iradiasi 60GWd/ton HM.^[2]

Selain itu, reaksi (n, 2n) dengan neutron cepat juga mengubah sejumlah kecil ²³⁵U menjadi ²³⁴U. Hal ini dilawan dengan konversi cepat dari ²³⁴U yang tersedia menjadi ²³⁵U melalui penangkapan neutron termal. Bahan bakar bekas mungkin mengandung sebanyak 0,010% ²³⁴U, atau 100 bagian per juta, fraksi yang lebih tinggi daripada 55 bagian per juta dari uranium alam. Uranium terdeplesi yang dipisahkan selama proses pengayaan mengandung jauh lebih sedikit ²³⁴U (sekitar 0,001%^[3]) yang membuat radioaktivitas uranium terdeplesi sekitar setengah dari uranium alami. Uranium alami memiliki konsentrasi "keseimbangan" ²³⁴U—titik di mana jumlah peluruhan yang sama dari ²³⁸U dan ²³⁴U akan terjadi.

1. ^ https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/te_1529_web.pdf
2. ^ https://www.nuclear-power.net/wp-content/uploads/2015/06/uranium_234_irradiated_fuel.png
3. ^ WHO | Depleted uranium Diarsipkan 15 Agustus 2012 di Wayback Machine.