PENGGUNAAN URANIUM DAN THORIUM SEBAGAI BAHAN BAKAR SECARA EKSTRAKSI STRIPPING

Disusun Oleh:

1.      Fauzia Anggraeni Pramita                        (13303241011)

2.      Risna Aprilia                                             (13303241012)

3.      Wanda Estri Hutami                                 (13303241016)

4.      Annisa                                                       (13303241030)

JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2014

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang 

Dewasa ini disadari ataupun tanpa disadari ternyata di sekitar kita baik di rumah, di kantor, di pasar, di lapangan, maupun di tempat-tempat umum lainnya ternyata banyak sekali hal yang berhubungan dengan nuklir. Yang perlu diketahui selanjutnya adalah bagaimana nuklir dan kita saling berhubungan antara satu dengan yang lain nya.

Istilah Nuklir ini kerap menghadirkan kesan seram dalam kehidupan masyarakat  karena  nuklir sering dikaitkan dengan senjata, peledak dan bom nuklir. Nuklir adalah  benda yang masih "misterius" baru sedikit teknologi manusia yang mampu menguak rahasia nuklir. Sebenarnya dengan logika sederhana kita bisa berpikir bahwa setiap benda tersusun atas atom (nuklir) dengan kata lain kita bisa merekayasa semua benda yang ada di bumi dengan merubah struktur atom (proton, neutron, elektron) namun hal itu tidak semudah membalik telapak tangan.

Thorium (Th) dan uranium (U)  merupakan sumber bahan bakar nuklir yang terkandung di alam. Torium belum digunakan sebagai bahan bakar nuklir, sehingga penelitian tentang batuan thorium masih sedikit. Namun, sampai saat ini, sudah ada pengalaman  penggunaan thorium dan uranium yang diekstrasi-distripping dan menghasilkan sebagai  bahan bakar        

B.     Rumusan Masalah

1.      Apakah yang dimaksud dengan thorium dan uranuim?

2.      Bagaimana proses nuklir (thorium dan uranium) sebagai bahan bakar ?

C.     Tujuan dan Manfaat

1.      Mengetahui yang dimaksud dengan thorium dan uranium

2.      Mengidentifikasi  proses ekstraksi-stripping thorium dan uranium sebagai bahan bakar.

BAB II

KAJIAN TEORI

Nuklir adalah energi yang dihasilkan dengan mengendalikan reaksi nuklir.  Energi nuklir adalah salah satu sumber energi di alam yang diketahui manusia bagaimana mengubahnya menjadi energi panas dan listrik. Sejauh ini, energi nuklir adalah sumber energi yang paling padat dari semua sumber energi di alam ini yang bisa dikembangkan manusia. Secara umum, energi nuklir dapat dihasilkan melalui dua macam mekanisme, yaitu reaksi fusi dan reaksi fisi. Reaksi fisi adalah reaksi yang terjadi karena inti atom terbelah menjadi partikel-partikelinti yang lebih ringan karena tertumbuk oleh partikel lain (neutron). Reaksi fisi merupakanreaksi nuklir eksotermis yang akan menghasilkan partikel inti yang lebih ringan (seringdisebut produk fisi), beberapa partikel neutron, gelombang elektromagnetik dalam bentuk radiasi sinar gamma, dan sejumlah energi. Reaksi penggabungan (fusi) adalah kebalikan dari reaksi fisi.Pada reaksi ini, dua isotopsangat ringan bergabung membentuk nuklida yang lebih berat disertai dengan pelepasanenergi yang sangat besar, misalnya pada bintang-bintang yang memproduksi energi melaluireaksi fusi. Bahan dasar  pembuat nuklir adalah thorium dan uraniun .

Thorium ditemukan oleh Jöns Jacob Berzelius, seorang kimiawan asal Swedia pada tahun 1828. Dia menemukannya dalam sebuah sampel mineral yang didapatkannya dari seorang pendeta Morten Thrane Esmark, sampel tersebut dicurigai mengandung sebuah substansi yang tidak diketahui. Mineral Esmark sekarang diketahui sebagai thorite (ThSiO4). Nama thorium berasal dari sebuah perang suci Scandinavia, yaitu Thor. Thorium terkandung sekitar 0.0007% dalam kerak bumi dan terutama diperoleh dari thorite, thorianite (ThO2) and monazite ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4).

Thorium digunakan sebagai agen campuran untuk meningkatkan kekuatan magnesium pada temperatur tinggi. Ketika dibombardir dengan neuton, thorium-232 menjadi thorium-233, yang cepat menghancurkan uranium-233 melalui seri penghancuran beta. Uranium-233 adalah material yang dapat dibelah dan dapat digunakan sebagai bahan bakar nuklir.

            Uranium adalah salah satu logam yang paling dikehendaki oleh pembuat-pembuat bom nuklear atau loji janakuasa nuklear. Ia menduduki kotak No.92 dalam jadual berkala dan ditemui pada tahun 1789. Pada saat itu, ia tidak mendatangkan faedah kepada ahli kimia untuk jangka masa yang panjang dan jisim atomnya juga telah ditentukan salah. 

            Kegunaan praktikal untuk membuat kaca berwarna. Tetapi pada tahun 1906 dalam edisi ke delapan "Principles of Chemistry Mendeleev" (Prinsip Kimia Mendeleev) Mandeleev telah menemui helium dan juga membawa kepada penemuan radioaktiviti. Dan, akhirnya, secara kebetulan didapati bahwa uranium adalah unsur terakhir  yang paling berat antara unsur-unsur yang logam yang lain.

BAB III

ISI

Abstrak

Menurut Ghaib Widodo “Telah dilakukan percobaan ekstrasi-sripping untuk meng-recovery thorium dan uranium dari campuran thorium dan uranium. Seperti diketahui thorium merupakan hasil fisi dari bahan bakar yang menggunakan bahan uranium sebagai meat-nya. Setelah bahan bakar yang mengandung uranium diiradiasi, maka sebagai uranium akan meluruh salah satu thorium hasil fisinya tadi. Percobaan ini bertujuan agar thorium dan uranium yang diekstraksi-distripping dapat diumpan kembali sebagai bahan bakar. Dalam percobaan ekstraksi-stripping thorium dan uranium ini dilakukan dengan memvariasi campuran simulasi antara thorium dan uranium: 5%U, 10%U, 15%U, 20%U, dan 25%U. Berikutnya campuran  pengekstrak TBP bervariasi  25%, 30%, 35%, 40%, 48%, 60%, dan 70%, sementara kerosin dipakai sebagai pengencer dan persentasenya menyesuaikan jumlah TBP. Setelah percobaan ekstraksi selesai dilakukan stripping menggunakan air panas pada suhu 60-70⁰C dengan variasi asam nitrat. Hasil percobaan diperoleh uranium dengan kadar 93,6924% dengan pengekstrak TBP/kerosin: 30% / 70% dan thorium 92,0754% TBP/kesonin: 48% / 52% dengan proses stripping menggunakan air panas 60-70⁰C  berkeasaman 0,6 N untuk thorium hasil stripping sebesar 98,6392% dan untuk uranium hasil stripping sebesar 88,9873% pada keasaman 0,5 N”.

Penggunaan energi nuklir akan berdampak pada penghematan bahan bakar fosil dan perlindungan lingkungan. Pembangkitan listrik bertanggungjawab atas 25% konsumsi bahan bakar fosil dunia. Dengan menggunakan energi nuklir untuk menghasilkan listrik akan mengurangi perlunya membakar bahan bakar ini, sehingga cadangannya dapat bertahan lama.

Seperti Uranium dan Thorium, Uranium adalah salah satu logam yang paling dikehendaki oleh pembuat-pembuat bom nuklear atau loji janakuasa nuklear. Ia menduduki kotak No.92 dalam jadual berkala dan ditemui pada tahun 1789. Pada ketika itu, ia tidak mendatangkan faedah kepada ahli kimia untuk jangka masa yang panjang dan jisim atomnya juga telah ditentukan salah. Thorium (Th) memiliki nomor atom 90, dengan 90 proton dan 90 elektron, bervalensi 4. Hal ini ditemukan pada tahun 1828 dan dinamai Thor, nama dari para dewa Norse (guntur).

Di alam, thorium ditemukan sebagai thorium-232 (100.00%). Thorium perlahan meluruh dengan memancarkan sebuah partikel alpha. Waktu paruh dari thorium-232 adalah sekitar 14,05 miliar tahun. Hal ini diperkirakan sekitar tiga sampai empat kali lebih banyak dari pada uranium di kerak bumi. Thorium merupakan produk sampingan dari ekstraksi tanah langka dari pasir monasit. Awal penggunaan thorium sebagai bahan yang memancarkan cahaya dalam gas atau sebagai bahan paduan dalam beberapa logam. Penggunaan ini mengalami penurunan karena kekhawatiran tentang radioaktivitasnya.

Thorium-232 digunakan untuk pemuliaan bahan bakar nuklir uranium-233, contohnya dalam percobaan reaktor cair-garam (MSR) yang dilakukan di Amerika Serikat 1964-1969. Sebagian besar pengujian awal reaktor ditutup. Namun, negara-negara termasuk Rusia, India dan Cina, memiliki rencana untuk menggunakan thorium untuk tenaga nuklir. Hal ini disebabkan masalah keamanan, kelimpahan yang tinggi mutlak (mengurangi biaya bahan bakar) dan kelimpahan relatif (karena beberapa negara, termasuk India, memiliki cadangan besar dari uranium-thorium).

Uranium dan Thorium ini cocok dijadikan bahan bakar nuklir. Isotop yang didapat di dalam Thorium dapat digunakan untuk proses fisi. Namun, proses fisi yang terjadi tidak menghasilkan neutron yang cukup untuk membelah inti atom secara mandiri. Neutron harus selalu disediakan secara terus menerus dari luar untuk menembak dan membelah inti atom, dengan kata lain jika menggunakan Thorium maka tidak akan timbul reaksi berantai. Inilah mengapa Thorium disebut lebih aman dibanding Uranium dan Plutonium.Thorium menghasilkan produk-produk limbah yang jauh lebih sedikit dibanding Uranium atau Plutonium, Thorium juga memberi jumlah energi yang lebih besar dibanding Uranium. Menurut Carlo Rubbia dari CERN (sebuah organisasi riset nuklir dari Eropa) mengatakan, “Dua ratus ton uranium dapat memberikan jumlah energi yang sama bisa Anda dapatkan dari satu ton thorium,” ujarnya seperti dikutip dari BBC.

Kegunaan utama torium adalah dalam preparasi mantel Welsbach , yang digunakan untuk korek api gas yang bisa di bawa ke mana-mana. Mantel ini, terdiri dari oksida torium dengan 1% cerium oksida dan penyusun lainnya, berkilau dengan nyala mempesona bila dipanaskan dalam nyala gas. Torium adalah unsur alloy yang penting dalam magnesium, menambah kekuatan  dan hambatan perlahan-lahan pada suhu yang meningkat. Karena torium memiliki fungsi kerja yang rendah dan emisi elektron yang tinggi, sudah biasa untuk melapisi kawat wolfram yang digunakan dalam peralatan elektronik. Oksida torium juga digunakan untuk mengontrol ukuran satuan wolfram yang digunakan dalam bola lampu listrik, dan juga digunakan untuk cawan laboratorium yang tahan suhu tinggi. Kaca yang mengandung oksida torium memiliki indeks bias tinggi dan dispersi rendah. Karena itu, torium juga digunakan untuk menghasilkan lensa berkualitas tinggi untuk kamera dan peralatan penelitian. Torium oksida juga digunakan sebagai katalis dalam mengubah ammonia menjadi asam nitrat, dalam pemecahan minyak bumi dan dalam produksi asam sulfat.

                   Pada proses ekstraksi thorium dan urainum sebagai bahan bakar  yaitu dengan bahan yang digunakan  Uranium, Thorium, Air bebas mineral, TBP,Kerosin Ouderless (tidak bau), Asam nitrat, dan segenap larutan yang dipakai sebagai pendukung analisis. Sedangkan alat yang digunakan pada proses ini antara lain, Gelas beker, pipet takar, Pipet mata, Corong gelas, Labu takar, Erlenmeyer, Kertas saring, Peranti proteksi radiasi, dan peranti analisis potensiometri.

            Langkah pertama yang dilakukan yaitu membuat campuran simulasi uranium dengan thorium dengan perbandingan 1:1, kemudian menentukan konsentrasi masing-masing dengan proses ekstraksi-stripping. Selanjutnya melakukan pemisahan antara uranium dengan thorium secara ekstraksi menggunakan TBP yang bervariasi, masing-masing 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, dan 45%. Rafinat berupa thorium bersama impuritasnya. Proses berikutnya menstripping uranium fasa organik menggunakan asam nitrat yang bervariasi, masing-masing dari 0,4 hingga 0,65 N dengan air panas pada temperatur 60-70 ˚C. Kwmudian melakukan proses ekstraksi thorium menggunakan TBP dengan variasi, masing-masing 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, dan 60%. Langkah selanjutnya menstripping thorium fasa organik menggunakan air panas pada temperatur 60-70 ˚C dengan variasi keasaman 0,4 hingga 0,65 N, kembali ke fasa air menjadi thorium yang bebas dari impuritasnya. Yang terakhir, menganalisis kandungan uranium dan thorium masing-masing dengan menggunakan metode potensiometri.

            Dari proses ekstaksi tersebut diperoleh hasil thorium yang dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan seperti kapal selam,motor,dan mobil. Akan tetapi kendaraan tersebut harus di desain secara khusus, sehingga bahan bakar yang berasal dari thorium dan uranium ini dapat digunakan.Contoh nya adalah mobil yang berbahan bakar thorium yang sistem bahan bakari menggunakan generator listrik turbin. Prinsip kerjanya pun sangat sederhana. Thorium digunakan untuk membangkitkan panas yang menghasilkan uap dalam siklus tertutup.

Uap itu kemudian menggerakkan generator pembangkit listrik. Karena hanya membutuhkan lembaran tipis aluminium foil guna mencegah radiasi bocor, sehingga reaktor mini ini sangat aman digunakan sebagai pembangkit tenaga kendaraan.

Menurut penemunya, Charles Stevens, setiap gram thorium memiliki energi yang setara dengan 28.390 liter bensin. Dengan 8 gram thorium dapat menjalankan mobil rata-rata untuk 5.000 jam atau setara dengan jarak tempuh 480.000 km atau melewati usia pakai ideal kendaraan itu sendiri.
Sebelumnya, Cadillac pernah memperkenalkan mobil konsep bertenaga thorium di Chicago Auto Show 2009 lalu yang dirancang oleh Lorus Kulesus.
Kendaraan tersebut memang belum memiliki reaktor pembangkit tenaga nuklir dari Thorium yang benar-benar berfungsi. Tetapi, General Motors telah memikirkan sebuah ide menarik untuk membuat dan memamerkan konsep mobil ini.

Contoh lain adalah pada kapal selam . Prinsip ini dibuat pertama kali oleh Robert Fulton (1805) yaitu Reaktor nuklir menghasilkan panas yang diperoleh dari fusi atom Uranium.Kemudian panas yang dihasilkan didorong dan disalurkan ke ketel uap yang berisi air.Air yang ada dalam ketel uap mendidih sehingga mengeluarkan kekuatan tekanan uap yang sangat besar.Tekanan uap disalurkan ke dua sistem alat yaitu: Generator Turbo, yang menghasikan tenaga untuk kebutuhan reaktor dan Turbin Utama, untuk menghasilkan tenaga gerak Kapal dan pengisian battere. Sisa uap air yang mengalir secara terus-menerus dialirkan ke motor pendingin sehingga uap berubah wujud kembali menjadi air.Untuk selanjutnya air ini dialirkan kembali ke ketel uap.

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

            Dari paper ini kami dapat menyimpulkan bahwa :

1.      Uranium adalah salah satu logam yang paling dikehendaki oleh pembuat-pembuat bom nuklear atau loji janakuasa nuklear. Ia menduduki kotak No.92 dalam jadual berkala dan ditemui pada tahun 1789. Thorium (Th) adalah salah satu unsur yang  memiliki nomor atom 90, dengan 90 proton dan 90 elektron, bervalensi 4. Thorium merupakan produk sampingan dari ekstraksi tanah langka dari pasir monasit.

2.      Proses ekstraksi stripping merupakan proses pemurnian dan pemisahan thorium dengan uranium agar didapat hasil yang berupa uranium dan thorium murni yang dapat diumpankan kembali sebagai bahan bakar

DAFTAR PUSTAKA

GHAIB W, Recovery Thorium  Dan Uranium Dari Campuran  Thorium Uranium Secara Ekstraksi-Stripping, Uranium Vol. 18, No.2, July 2012.

Bates, R.L., 1969, Geology of the Industrial Rocks and Minerals, Dover Pub. Inc.

WWW.DEPARTEMENKESEHATAN.COM