PEMANFAATAN BAHAN BAKAR THORIUM (Th-232)

NAMA : HADI H NABABAN

  NIM  : 16/400254/TK/45268

PEMANFAATAN BAHAN BAKAR THORIUM (Th-232)

·         Thorium merupakan bahan fertil yang apabila menyerap netron akan menjadi bahan fisil U-233 yang dalam reaktor nuklir dapat menghasilkan reaksi berantai sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar PLTN.

·         Jumlah cadangan thorium dunia cukup besar yaitu 3-4 kali lebih banyak dibanding uranium dan terdistibusi secara merata. Thorium-232 beberapa ratus kali lebih banyak dibanding uranium-235.

·         Thorium dioksida secara kimia juga lebih stabil dan tahan radiasi dibanding uranium dioksida.

·         Hasil fisi 1 atom U-233 lebih besar yaitu 81,95 TJ/kg dibanding hasil fisi 1 atom U-235 (77 TJ/kg).

·         Thorium alam merupakan bahan fertil, karena itu thorium dan bahan bakar berbasis thorium seperti thorium karbida, oksida dapat digunakan dalam reaktor daya dan raektor riset dalam bentuk kombinasi dengan isotop fisil U-235 atau Pu-239.

·         Pada dasarnya, Uranium-233 telah digunakan sebagai bahan bakar untuk beberapa jenis reaktor, seperti :Heavy Water Reactors (PHWR), High Temperature Gas Cooled Reactors (HTR), Boiling Water Reactors (BWR), Pressurized Water Reactors (PWR), Fast Neutron Reactors (FNR), Molten Salt Reactors (MSRs, LFTRs).

·         Mineral thorium ditemukan dalam sebagian besar batuan dan tanah. Pada umumnya tanah mengandung rata-rata sekitar 6 ppm thorium. Selain dalam tanah, thorium juga terdapat dalam beberapa mineral dan mineral utama yang mengandung thorium adalah Monazit (Ce,La,Y,Th)PO₄, thorit (Th,U)SiO₄), Brockite (Ca,Th,Ce)(PO₄) H₂O, Xenotime (Y,Th)PO₄, Euxenite (Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti) ₂O₆ dan thorianite (ThO₂+UO₂).

·         Kandungan thorium dalam mineral berbeda-beda tergantung lokasi, dan rata-rata mengandung thorium oksida sekitar 6-7%.

·         Terdapat 2 proses yang dapat dilakukan untuk mengekstraksi thorium dari monazit yaitu proses asam dan proses alkali.

·         Sifat kimia : Thorium merupakan unsur yang mempunyai sifat reaktif dan dapat bereaksi dengan oksigen, hidrogen, halogen dan sulphur. Thorium bereaksi secara lambat dengan air, tetapi tidak mudah larut dalam hampir semua asam, kecuali asam khlorida. Serbuk
thorium bersifat pyrophoric (terbakar secara spontan dengan udara), karena itu harus berhatihati dalam penanganannya.

·         Sifat  fisika : Thorium murni merupakan logam bersifat radioaktif, berwarna putih keperakan yang relatif stabil dalam udara. Thorium oksida mempunyai titik leleh sekitar 3.300°C, yang merupakan nilai tertinggi dibanding titik leleh oksida lainnya serta titik didih 5063 K (4790 °C). Terdapat 25 isotop thorium yang dikenal dan semuanya tidak stabil dengan massa atom antara 212 hingga 236.  Isotop thorium yang paling stabil adalah thorium-232 dengan waktu paruh 14.05 juta tahun.

Dalam teras reaktor, Th-232 menyerap netron menjadi Th-233 yang selanjutnya meluruh dengan sangat cepat (waktu peluruhan 22 menit) menjadi Protactinium-233 (Pa-233) dan meluruh lagi menjadi U-233 (waktu peluruhan 27 hari):

Th-232+n →Th-233 (22 m) →Pa-233 (27 d) →U-233.

·         Sifat neutronik : thorium-232 merupakan bahan fertil yang lebih unggul dibanding U-238, karena tampang lintang serap netron Th-232 dalam reaktor termal 3 kali tinggi dibanding
U-238 dimana untuk Th-232 (7.4 barns) dan U-238 (2.7 barns). Sehingga, konversi Th-232-
233U lebih efisien dibanding U-238 – Pu-239 dalam spektrum netron termal.

Ditinjau dari energi yang dihasilkan, hasil fisi 1 atom U-233 menghasilkan energi sebesar 197.9 MeV dan fisi 1 atom of U-235 menghasilkan 200 MeV, karena itu untuk menghasilkan energi yang sama untuk bahan bakar thorium membutuhkan netron yang lebih banyak dibanding U-235.

·         Dalam reaktor, thorium (Th-232) berubah menjadi bahan fisil U-233. Bahan fisil U-233 tersebut dapat dieroleh kembali sebagai hasil reprosesing bahan bakar basis thorium bekas yang biasa disebut dengan Thorex (Thorium Extraction).

·         ThO₂ mempunyai konduktivitas panas lebih tinggi dan koefisien ekspansi panas yang lebih rendah dibanding UO₂, ini berakibat temperatur bahan bakar lebih rendah, yang berdampak strain lebih rendah pada kelongsong sehingga hal ini memungkinkan bahan bakar dapat dioperasikan dengan waktu tinggal dalam reaktor yang lebih lama.

·         Titik leleh ThO₂ (3378°C) lebih tinggi sekitar 500°C dibanding uranium dioksida (2865°C). Perbedaan temperatur ini dapat digunakan untuk menyediakan marjin keselamatan yang cukup apabila terjadi kenaikan temperatur akibat kehilangan pendingin (loss of coolant).

·         Reaktor berbasis thorium tidak menghasilkan Pu-239 sehingga tidak dapat digunakan untuk membuat senjata nuklir.

·         Tantangan : Titik leleh ThO₂ (3.350°C) lebih tinggi dibanding UO₂ (2.800°C), karena itu, dibutuhkan temperatur sintering yang lebih tinggi (>2.000°C) untuk memproduksi bahan bakar campuran oksida (mixed oxide) berbasis ThO₂ and ThO₂ dengan densitas tinggi.

Pencampuran bahan bantuan (CaO, MgO, Nb₂O₅ dan lain-lain) diperlukan untuk mencapai densitas pelet yang diinginkan pada temperatur rendah.

  

Sumber : Jurnal Pengembangan Energi Nuklir Vol. 14 No. 1, Juni 2012

   “Analisis Potensi Thorium Sebagai Bahan Bakar Nuklir Alternatif PLTN”

   Oleh:  Erlan Dewita.

   Pusat Pengembangan Energi Nuklir (PPEN) – BATAN.

Lihat Juga!

Kumpulan Makalah

Kumpulan CBR [Critical Book Report]

Kumpulan Tugas & Soal Testing

Salam Blogger,

     ArFa      

“DOWNLOAD”