Uranium-235
Uranium-235 (235U atau U-235) adalah sebuah isotop uranium yang menyusun sekitar 0,72% uranium alam. Tidak seperti isotop uranium-238 yang dominan, ia bersifat fisil, yaitu dapat mempertahankan reaksi rantai nuklir. Ini merupakan satu-satunya isotop fisil yang ada di alam sebagai nuklida primordial.
 Logam uranium sangat diperkaya dengan uranium-235 | |
| Umum | |
|---|---|
| Simbol | 235U |
| Nama | uranium-235, U-235 |
| Proton (Z) | 92 |
| Neutron (N) | 143 |
| Data nuklida | |
| Kelimpahan alam | 0,72% |
| Waktu paruh (t1/2) | 703.800.000 tahun |
| Isotop induk | 235Pa 235Np 239Pu |
| Produk peluruhan | 231Th |
| Massa isotop | 235,0439299 u |
| Spin | 7/2− |
| Surplus energi | 40.914,062±1,970 keV |
| Energi pengikatan | 1.783.870,285±1,996 keV |
| Mode peluruhan | |
| Mode peluruhan | Energi peluruhan (MeV) |
| Alpha | 4,679 |
| Isotop uranium Tabel nuklida lengkap | |
Uranium-235 memiliki waktu paruh 703,8 juta tahun. Ditemukan pada tahun 1935 oleh Arthur Jeffrey Dempster. Penampang nuklir untuk neutron termal lambat adalah sekitar 584,3±1 barn.[1] Untuk neutron cepat ada di urutan 1 barn.[2] Sebagian besar tetapi tidak semua penyerapan neutron menghasilkan fisi; hasil minoritas dalam penangkapan neutron membentuk uranium-236.[butuh rujukan]
Deret peluruhan alami
![{\displaystyle {\begin{array}{r}{\ce {^{235}_{92}U->[\alpha ][7,038\times 10^{8}\ {\ce {thn}}]{^{231}_{90}Th}->[\beta ^{-}][25,52\ {\ce {jam}}]{^{231}_{91}Pa}->[\alpha ][3,276\times 10^{4}\ {\ce {thn}}]{^{227}_{89}Ac}}}{\begin{Bmatrix}{\ce {->[98,62\%\beta ^{-}][21,773\ {\ce {thn}}]{^{227}_{90}Th}->[\alpha ][18,718\ {\ce {hri}}]}}\\{\ce {->[1,38\%\alpha ][21,773\ {\ce {thn}}]{^{223}_{87}Fr}->[\beta ^{-}][21,8\ {\ce {mnt}}]}}\end{Bmatrix}}{\ce {^{223}_{88}Ra->[\alpha ][11,434\ {\ce {hri}}]{^{219}_{86}Rn}}}\\{\ce {^{219}_{86}Rn->[\alpha ][3,96\ {\ce {dtk}}]{^{215}_{84}Po}->[\alpha ][1,778\ {\ce {mdtk}}]{^{211}_{82}Pb}->[\beta ^{-}][36,1\ {\ce {mnt}}]{^{211}_{83}Bi}}}{\begin{Bmatrix}{\ce {->[99,73\%\alpha ][2,13\ {\ce {mnt}}]{^{207}_{81}Tl}->[\beta ^{-}][4,77\ {\ce {mnt}}]}}\\{\ce {->[0,27\%\beta ^{-}][2,13\ {\ce {mnt}}]{^{211}_{84}Po}->[\alpha ][0,516\ {\ce {dtk}}]}}\end{Bmatrix}}{\ce {^{207}_{82}Pb_{(stabil)}}}\end{array}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d97b002d5a7b47fbb877778bcf4309f0c945fbe0)
Sifat fisi
Fisi dari satu atom uranium-235 melepaskan 202,5 MeV (3,24×10−11 J) di dalam reaktor. Itu setara dengan 19,54 TJ/mol, atau 83,14 TJ/kg.[3] 8,8 MeV lainnya keluar dari reaktor sebagai anti-neutrino. Ketika 23592U dibombardir dengan neutron, salah satu dari banyak reaksi fisi yang dapat dialaminya adalah sebagai berikut (ditunjukkan pada gambar):
Reaktor air berat dan beberapa reaktor bermoderasi grafit dapat menggunakan uranium alam, tetapi light water reactor harus menggunakan uranium yang diperkaya rendah karena penyerapan neutron yang lebih tinggi dari air ringan. Pengayaan uranium menghilangkan sebagian uranium-238 dan meningkatkan proporsi uranium-235. Uranium yang diperkaya tinggi, yang mengandung proporsi yang lebih besar dari uranium-235, kadang-kadang digunakan dalam kapal selam nuklir, reaktor penelitian dan senjata nuklir.
Jika setidaknya satu neutron dari fisi uranium-235 menabrak nukleus lain dan menyebabkannya fisi, maka reaksi berantai akan terus berlanjut. Jika reaksi terus mempertahankan dirinya sendiri, itu dikatakan krtis, dan massa 235U yang diperlukan untuk menghasilkan kondisi kritis dikatakan sebagai massa kritis. Reaksi berantai kritis dapat dicapai pada konsentrasi 235U rendah jika neutron dari fisi dimoderasi untuk menurunkan kecepatannya, karena kemungkinan fisi dengan neutron lambat lebih besar. Reaksi berantai fisi menghasilkan fragmen massa menengah yang sangat radioaktif dan menghasilkan energi lebih lanjut dengan peluruhan radioaktifnya. Beberapa dari mereka menghasilkan neutron, yang disebut neutron tertunda, yang berkontribusi pada reaksi berantaiKeluaran daya reaktor nuklir disesuaikan dengan lokasi batang kendali yang mengandung unsur-unsur yang menyerap neutron dengan kuat, misalnya boron, kadmium, atau hafnium, di dalam inti reaktor. Dalam bom nuklir, reaksinya tidak terkendali dan sejumlah besar energi yang dilepaskan menciptakan ledakan nuklir.
Senjata nuklir
Bom atom jenis bedil Little Boy yang dijatuhkan di Hiroshima pada 6 Agustus 1945 terbuat dari uranium yang sangat diperkaya dengan tamper besar. Massa kritis sferis nominal untuk senjata nuklir 235U yang tidak dirusak adalah 56 kilogram (123 pon),[4] yang akan membentuk bola dengan diameter 17,32 sentimeter (6,82 inci). Bahannya harus 85% atau lebih dari 235U dan dikenal sebagai uranium tingkat senjata, meskipun untuk senjata yang mentah dan tidak efisien, pengayaan 20% sudah cukup. Bahkan pengayaan yang lebih rendah dapat digunakan, tetapi ini menghasilkan massa kritis yang dibutuhkan meningkat dengan cepat. Penggunaan tamper besar, geometri ledakan, tabung pemicu, pemicu polonium, peningkatan tritium, dan reflektor neutron dapat memungkinkan senjata yang lebih kompak dan ekonomis menggunakan seperempat atau kurang dari massa kritis nominal, meskipun hal ini kemungkinan hanya mungkin dilakukan dalam negara yang sudah memiliki pengalaman luas dalam rekayasa senjata nuklir. Sebagian besar desain senjata nuklir modern menggunakan plutonium-239 sebagai komponen fisil pada tahap primer;[5][6] namun, HEU (Uranium yang sangat diperkaya, dalam hal ini uranium yang memiliki 20% atau lebih 235U) sering digunakan pada senjata nuklir sekunder. panggung sebagai penyala untuk bahan bakar fusi.
| Sumber | Rata-rata energi yang dilepaskan [MeV][3] |
|---|---|
| Energi yang dilepaskan secara instan | |
| Energi kinetik fragmen fisi | 169,1 |
| Energi kinetik neutron cepat | 4,8 |
| Energi yang dibawa oleh sinar-γ yang cepat | 7,0 |
| Energi dari produk fisi yang meluruh | |
| Energi partikel-β− | 6,5 |
| Energi sinar-γ yang tertunda | 6,3 |
| Energi yang dilepaskan ketika neutron cepat yang tidak menghasilkan (kembali) fisi ditangkap | 8,8 |
| Energi total yang diubah menjadi panas dalam reaktor nuklir termal yang beroperasi | 202,5 |
| Energi anti-neutrino | 8,8 |
| Jumlah | 211,3 |
Kegunaan
Uranium-235 memiliki banyak kegunaan seperti bahan bakar untuk pembangkit listrik tenaga nuklir dan senjata nuklir seperti bom nuklir. Beberapa satelit buatan, seperti SNAP-10A dan RORSAT ditenagai oleh reaktor nuklir berbahan bakar uranium-235.[7][8]
Referensi
- ^ "#Standard Reaction: 235U(n,f)". www-nds.iaea.org. IAEA. Diakses tanggal 16 Juni 2022.
- ^ ""Some Physics of Uranium", UIC.com.au". Diarsipkan dari versi asli tanggal 17 Juli 2007. Diakses tanggal 16 Juni 2022.
- ^ a b Nuclear fission and fusion, and neutron interactions, Arsip Laboratorium Fisika Nasional.
- ^ "FAS Nuclear Weapons Design FAQ". Diarsipkan dari versi asli tanggal 7 Mei 1999. Diakses tanggal 16 Juni 2022.
- ^ FAS contributors (ed.). Nuclear Weapon Design. Federation of American Scientists. Diarsipkan dari versi asli tanggal 26 Desember 2016. Diakses tanggal 16 Juni 2022.
- ^ Miner, William N.; Schonfeld, Fred W. (1968). "Plutonium"
. Dalam Clifford A. Hampel. The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York (NY): Reinhold Book Corporation. hlm. 541. LCCN 68029938.
- ^ Schmidt, Glen (Februari 2011). "SNAP Overview - radium-219 - general background" (PDF). Himpunan Nuklir Amerika Serikat. Diakses tanggal 16 Juni 2022.
- ^ "RORSAT (Radar Ocean Reconnaissance Satellite)". daviddarling.info.
Pranala luar
- Tabel Nuklida.
- Buku pegangan DOE Fundamentals: Fisika Nuklir dan Teori Reaktor Vol. 1 Diarsipkan 2017-07-31 di Wayback Machine., Vol. 2 Diarsipkan 2016-12-20 di Wayback Machine..
- Uranium | Radiation Protection Program | US EPA
- NLM Hazardous Substances Databank - Uranium, Radioactive
- "The Miracle of U-235", Popular Mechanics, Januari 1941—salah satu artikel paling awal tentang U-235 untuk masyarakat umum
| Lebih ringan: uranium-234 |
Uranium-235 adalah isotop uranium |
Lebih berat: uranium-236 |
| Produk peluruhan dari: protaktinium-235 neptunium-235 plutonium-239 |
Rantai peluruhan dari uranium-235 |
Meluruh menjadi: torium-231 |