Uranium Sebagai Sumber Energi Listrik Berkelanjutan di Indonesia

Uranium adalah sebuah unsur elemen kimia dengan lambang U dan nomor atom 92. Uranium memiliki radioaktif yang lemah dengan warna putih keperakan. Uranium menjadi salah satu jenis bahan baku yang digunakan sebagai sumber energi tenaga nuklir.

Sebuah uranium memiliki 92 proton dan 92 elektron dengan 6 diantaranya adalah elektron valensi. Uranium memiliki berat atom tertinggi dari semua unsur yang ada di alam.

Uranium pertama kali ditemukan oleh Martin Heinrich Klaproth, seorang ahli kimia dari Jerman, pada tahun 1789. Ia menemukan unsur tersebut dari sebuah tambang dan menamainya uranium oksida yang diambil dari nama planet Uranus.

Uranium merupakan unsur yang relatif umum ditemukan di bumi, bahkan sama umumnya dengan timah. Akan tetapi, 99,3% uranium yang ditemukan di bumi adalah Uranium-238. Elemen yang bisa digunakan untuk proses nuklir adalah sejumlah sisanya 0,7% yaitu Uranium-235.

Ia memiliki kekerasan Mohs sebesar 6, cukup untuk menggores kaca dan kira-kira setara dengan titanium, rodium, mangan, dan niobium. Ia bersifat lunak, ulet, sedikit paramagnetik, elektropositif kuat, dan merupakan konduktor listrik yang buruk. Logam uranium memiliki kepadatan yang sangat tinggi, yaitu 19,1 g/cm3, lebih padat dari timbal (11,3 g/cm3), tetapi sedikit kurang padat dibandingkan wolfram dan emas (19,3 g/cm3). Uranium sangat reaktif terhadap udara dan oksigen.

Kegunaan Uranium

Dilansir dari beberapa sumber, berikut adalah beberapa kegunaan uranium dalam kehidupan manusia.

• Reaktor Nuklir

Kegunaan uranium paling umum adalah sebagai bahan bakar reaktor nuklir. Reaktor nuklir adalah perangkat yang menggunakan reaksi nuklir berantai untuk menghasilkan energi termal yang dapat diubah menjadi energi listrik.

Uranium dengan isotop U-235 dipanaskan secara efisien dan terkena neutron, lalu peluruhan inti atom tersebut akan menghasilkan banyak neutron yang dapat merangsang lebih banyak reaksi berantai dari neutron yang akan melepaskan energi panas.

Proses ini menghasilkan panas yang digunakan untuk memanaskan air dan mengubahnya menjadi uap. Uap akan menggerakan turbin penghasil energi listrik. Reaktor nuklir akan menghasilkan energi dengan jumlah besar dengan jejak karbon lebih rendah.

• Senjata Militer

Senjata militer paling berbahaya di dunia adala senjata bom nuklir. Senjata ini menggunakan uranium sebagai komponen inti yang memanfaatkan sifat radioaktif dan peluruhan isotop U-235.

Ketika isotop U-235 diperkaya dengan tingkat tertentu akan memicu reaksi nuklir yang berantai dan dapat melepaskan energi yang sangat besar dalam bentuk ledakan nuklir.

Senjata nuklir menghasilkan efek destruktif dan dampak radiasi yang mematikan dan mampu menghasilkan dampak jangka panjang yang merugikan bagi makhluk hidup.

• Alat Medis

Uranium tidak digunakan langsung dalam pengobatan tetapi mengalami peluruhan radioaktif yang menghasilkan isotop lain terlebih dahulu. Isotop jenis baru ini akan digunakan dalam berbagai prosedur medis.

Salah satu isotop hasil peluruhan uranium dalam bidang medis adalah radium-223 yang digunakan untuk pengobatan kanker tulang. Sel kanker prostat yang telah menyebar ke tulang dihancurkan dengan isotop ini.

Selain itu, dalam diagnosa medis, isotop uranium yang mengalami peluruhan dapat digunakan dalam teknik pencitraan medis seperti tomografi positron (PET) dan pemindaian gamma.

Isotop uranium yang utama

Iso­top Kelim­pahan Waktu paruh (t1/2) Mode peluruhan Pro­duk 232U sintetis 68,9 thn SF – α 228Th 233U renik 1,592×105 thn SF – α 229Th 234U 0,005% 2,455×105 thn SF – α 230Th 235U 0,720% 7,04×108 thn SF – α 231Th 236U renik 2,342×107 thn SF – α 232Th 238U 99,274% 4,468×109 thn α 234Th SF – β−β− 238Pu

Pembentukan Uranium

Uranium meluruh secara radioaktif dengan memancarkan sebuah partikel alfa. Waktu paruh peluruhan ini bervariasi antara 159.200 dan 4,5 miliar tahun untuk isotop yang berbeda, menjadikannya berguna untuk menentukan usia Bumi. Isotop paling umum dalam uranium alami adalah uranium-238 (yang memiliki 146 neutron dan menyumbang lebih dari 99% uranium di Bumi) dan uranium-235 (yang memiliki 143 neutron). Uranium memiliki berat atom tertinggi dari unsur-unsur yang terjadi secara primordial.

Type deposit lain yang berhubungan dengan magmatisme (intrusive/ plutonic related) adalah:

1. IOCG (Iron Oxide Copper Gold) – global resource sebesar 900,000 ton, dengan contoh Olympic Dam (Australia)
2. Intrusive – pegmatite hosted – global resource sekitar 290,000 ton, contoh di Greenland, South Africa, dan penemuan baru di Rossing (Namibia).
3. Volcanic – caldera associated – 210,000 ton, spt di Dornot (Mongolia), Xiangshan (China), McDermit (USA)

Bagaimana dengan Indonesia? Sampai kini belum ada laporan tentang keterdapatan (occurrences) U yg berasosiasi dengan batu sedimen. Namun, dari setting geologinya, type deposit yg berhubungan dengan magmatisme kemungkinan sekali bisa terjadi, baik sbg “intrusive/ plutonic related” maupun “volcanic hosted”.

Diagram menunjukkan model deposit Uranium (Burrows, 2010)

Model deposit Uranium di lingkungan sedimen (Burrows, 2010)

Model deposit Uranium di lingkungan kaldera

Evolusi aliran panas radiogenik Bumi dari waktu ke waktu: kontribusi dari 235U berwarna merah dan dari 238U berwarna hijau

Penggunaan Uranium sebagai Energi Listrik Global Tahun 2022 dapat dilihat pada Peta, Grafik dan Tabel Interaktif berikut ini 

Dalam Data Tahun 2022 ini Menunjukan bahwa Penggunaan Energi Nuklir di Indonesia masih pada angka 0%

Australia memiliki 28% dari cadangan bijih uranium dunia yang diketahui dan deposit uranium tunggal terbesar di dunia terletak di Tambang Olympic Dam di Australia Selatan.

Indonesia memiliki potensi uranium dan thorium melimpah untuk mengembangkan energi nuklir. Uranium adalah bahan baku nuklir yang bisa dimanfaatkan untuk energi tenaga listrik. Thorium adalah bahan baku alternatif yang lebih aman dan lebih efisien. Berdasarkan data Badan Tenaga Nuklir Nasional, sumber daya uranium yang dimiliki Indonesia sebanyak 81.090 ton dan thorium sebanyak 140.411 ton.

Bahan baku energi nuklir itu tersebar di tiga pulau besar, yakni Sumatera dengan potensi 31.567 ton uranium dan 126.821 ton torium, Kalimantan sebanyak 45.731 ton uranium dan 7.028 ton torium, dan Sulawesi sebanyak 3.793 ton uranium dan 6.562 ton torium.

Pemerintah resmi menerbitkan Peraturan Pemerintah Nomor 52 Tahun 2022 yang mengatur pertambangan bahan galian nuklir di Tanah Air. Melalui aturan ini, celah penambangan dan pengolahan bahan baku nuklir di Indonesia semakin terbuka lebar.

Pemerintah menargetkan pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) akan dilakukan setelah 2025. 

Peta jalan pembangunan PLTN sudah masuk dalam strategi besar energi nasional. Rencananya, pemerintah akan membangun pembangkit energi nuklir dalam skala kecil mulai dari 100 megawatt hingga 200 megawatt.

Di antara semua pulau di Indonesia, Kalimantan merupakan pulau yang paling cocok untuk dibangun pembangkit energi nuklir karena tidak memiliki garis patahan langsung dan tidak ada gunung berapi aktif, sehingga Kalimantan memiliki risiko gempa bumi dan tsunami paling kecil dibandingkan daerah lain. 

Jika diasumsikan total uranium di Kalimantan dapat dieksploitasi maka dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar bagi PLTN dengan daya 1.000 Megawatt selama lebih kurang 300 tahun. Apabila Indonesia membangun empat PLTN pada tahun 2025, dengan daya masing-masing 1.000 Megawatt maka uranium di Kalimantan dapat digunakan sebagai bahan bakar PLTN selama 75 tahun. 

Supaya Iebih irit, Indonesia dapat membangun empat PLTN jenis Pressurized water reactor pada tahun 2025. Pada tahap selanjutnya, Indonesia membangun PLTN jenis breeder• reactor. Bahan bakar bekas dari empat PLTN yang dibangun pada tahun 2025 digunakan sebagai bahan bakar baru bagi PLTN jenis breeder. reactor. Dengan demikian, kita dapat’menghemat bahan bakar nuklir dan mengurangi limbah zat-zat radioaktif. 

Ketika uranium di Kalimantan habis, kita dapat menggunakan ranium yang ada di Papua. Dengan demikian, kita dapat menggunakan PLTN dengan uranium produksi domestik untuk jangka panjang.

Sebagai gambaran, setidaknya untuk satu pembangkit nuklir berkapasitas 1.000 megawatt (MW), dibutuhkan 21 ton uranium untuk dapat memproduksi listrik selama 1,5 tahun. Dari kebutuhan 21 ton uranium, limbah yang dihasilkan hanya sepertiganya. Sementara itu, thorium dinilai lebih efisien karena 90 persen bahan bakar thorium akan bereaksi menghasilkan listrik jika dibandingkan dengan uranium yang hanya 3-5 persen, sehingga akan menghasilkan limbah radioaktif yang jauh lebih kecil.

bahan bakar utama untuk reaksi fisi adalah uranium. Menurut para ahli geologi, uranium termasuk hasil tambang yang paling dahulu terbentuk di muka bumi ini. Uranium terbentuk pada zaman Kambrium sekitar 3.900 juta tahun yang lalu. Diduga pada masa itu juga terbentuk tembaga, emas, dan nikel. Uranium dari hasil tambang terdiri dari isotop U-235 dan isotop U-23 8 yang keduanya mempunyai waktu paruh yang sangat panjang. 

Setiap zat radioaktif mempunyai waktu paruh, yaitu waktu yang diperlukan untuk meluruh sehingga jumlah zat radioaktif tersebut tinggal setengah dari jumlah semula.Waktu paruh juga sering dinamakan dengan Tl /2 (T-setengah). U-238 yang mempunyai waktu paruh yang paling panjang, mempunyai anak turun sebanyak 20 isotop. Dalam hal ini, anak turun yang terakhir dan stabil adalah timah hitam atau Plumbum, Pb-206. U-235 mempunyai anak turun sebanyak 1 7 isotop dan anak turun terakhir adalah juga timah hitam, tetapi isotopnya lain, yaitu Pb207. 

Selain dari hasil tambang, uranium juga banyak terdapat di kulit bumi. Dalam konsentrasi kecil, uranium dapat ditemukan dimana saja, di bebatuan, dalam tanah, sungai, dan juga di laut. 

Bahkan uranium juga dapat dijumpai dalam siklus makanan dan di dalam tubuh manusia, walaupun dalam jumlah yang sangat sedikit. Konsentrasi uranium dari hasil tambang secara kuantitas ditentukan oleh lokasi penambangannya. Akan tetapi, secara umum uranium ‘ditemukan pada batuan granit yang terdapat sekitar 60% dalam kerak bumi. Adapun konsentrasinya berkisar 4 ppm. 

Deposit uranium di Indonesia, banyak terdapat di Kalimantan, Sumatra Barat, pantai selatan Jawa, Sulawesi, dan Papua. Dari beberapa tempat tersebut yang sudah dieksplorasi adalah deposit yang terdapat di daerah Kalan, Kalimantan Barat. Diperkirakan besarnya cadangan uranium di Kalimantan sekitar 59.000 ton. Di Papua juga terdapat uranium yang jumlahnya diperkirakan lebih besar dari uranium di Kalimantan. 

Radioactive Mineral Resources Map (BATAN, 2010 – dari LT IAGI-MGEI, 2010)

Untuk mengolah uranium menjadi bahan bakar nuklir pun memerlukan proses yang cukup panjang. Pertama, penambangan akan dilakukan dengan bahan peledak atau alat berat untuk mendapatkan biji uranium. Kemudian batu ini dihaluskan untuk mendapatkan biji uranium seperti bubuk.

Berikutnya, pelindian dengan asam sulfat untuk mendapatkan larutan uranil sulfat. Lalu, dilakukan pemurnian untuk mendapatkan larutan konsentrat uranium dan dilanjutkan dengan tahap pengendapan bertingkat.

Larutan ini kemudian disaring dan dikeringkan untuk mendapatkan yellow cake. Dari yellow cake, akan diperoleh amonium diuranat dengan konsentrasi uranium lebih dari 60 persen.

Kemudian, bahan ini dikonversi menjadi uranium heksafluruorida untuk proses pengkayaan. Selanjutnya berbagai tahapan fabrikasi untuk menghasilkan elemen bakar nuklir.