Isotop uranium

Uranium (₉₂U) adalah unsur radioaktif alami yang tidak memiliki satu pun isotop stabil. Ia memiliki dua isotop primordial, ²³⁸U dan ²³⁵U, yang memiliki waktu paruh panjang dan ditemukan dalam jumlah yang cukup besar dalam kerak Bumi. ²³⁴U yang merupakan produk peluruhan juga ditemukan. Isotop lain seperti ²³³U juga telah diproduksi di dalam reaktor pembiak. Selain isotop yang ditemukan di alam atau reaktor nuklir, banyak isotop dengan waktu paruh yang jauh lebih pendek telah diproduksi, mulai dari ²¹⁴U hingga ²⁴²U (dengan pengecualian ²²⁰U dan ²⁴¹U). Berat atom standar uranium alam adalah .

Uranium alami terdiri dari tiga isotop utama, ²³⁸U (99,2739–99,2752% kelimpahan alami), ²³⁵U (0,7198–0,7202%), dan ²³⁴U (0,0050–0,0059%). Ketiga isotop tersebut bersifat radioaktif (artinya mereka merupakan radioisotop), dan yang paling melimpah dan stabil adalah ²³⁸U dengan waktu paruh tahun (mendekati usia Bumi).

²³⁸U merupakan sebuah pemancar alfa, meluruh melalui deret uranium yang memiliki 18 anggota menjadi ²⁰⁶Pb. Deret peluruhan ²³⁵U (secara historis disebut aktino-uranium) memiliki 15 anggota dan berakhir pada ²⁰⁷Pb. Laju peluruhan konstan dalam deret ini membuat perbandingan rasio dari unsur induk-anak menjadi berguna dalam penanggalan radiometrik. ²³³U dibuat dari ²³²Th dengan pemborbardiran neutron.

²³⁵U merupakan isotop yang penting untuk reaktor nuklir (produksi energi) dan senjata nuklir karena ia adalah satu-satunya isotop yang ada di alam sampai batas tertentu yang fisil dalam menanggapi neutron termal, yaitu, penangkapan neutron termal memiliki kemungkinan tinggi untuk menginduksi fisi. Sebuah reaksi berantai dapat dipertahankan dengan massa (kritis) ²³⁵U yang cukup besar. ²³⁸U juga penting karena ia merupakan bahan subur: ia menyerap neutron untuk menghasilkan isotop radioaktif yang kemudian meluruh menjadi isotop ²³⁹Pu, yang juga fisil.

Daftar isotop

|- | ²¹⁴U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 122 | | 0,52(+0,95−0,21) mdtk | α | ²¹⁰Th | 0+ | | |- | ²¹⁵U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 123 | 215,026760(90) | 1,4(0,9) mdtk | α | ²¹¹Th | 5/2−# | | |- | ²¹⁶U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 124 | 216,024760(30) | 6,9(2,9) mdtk | α | ²¹²Th | 0+ | | |- | style="text-indent:1em" | ^216mU | | colspan="3" style="text-indent:2em" | | 1,4(0,9) mdtk | | | 8+ | | |- | ²¹⁷U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 125 | 217,02437(9) | 0,85(0,71) mdtk | α | ²¹³Th | 1/2−# | | |- | ²¹⁸U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 126 | 218,02354(3) | 0,35(0,09) mdtk | α | ²¹⁴Th | 0+ | | |- | ²¹⁹U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 127 | 219,02492(6) | 60(7) μdtk | α | ²¹⁵Th | 9/2+# | |

|- | ²²¹U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 129 | 221,02640(11)# | 0,66(14) μdtk | α | ²¹⁷Th | (9/2+) | | |- | rowspan=2|²²²U | rowspan=2| | rowspan=2 style="text-align:right" | 92 | rowspan=2 style="text-align:right" | 130 | rowspan=2|222,02609(11)# | rowspan=2|4,7(0,7) μdtk | α | ²¹⁸Th | rowspan=2|0+ | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β⁺ (10⁻⁶%) | ²²²Pa |- | ²²³U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 131 | 223,02774(8) | 65(12) μdtk | α | ²¹⁹Th | 7/2+# | | |- | ²²⁴U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 132 | 224,027605(27) | 396(17) μdtk | α | ²²⁰Th | 0+ | | |- | ²²⁵U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 133 | 225,02939# | 62(4) mdtk | α | ²²¹Th | (5/2+)# | | |- | ²²⁶U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 134 | 226,029339(14) | 269(6) mdtk | α | ²²²Th | 0+ | | |- | rowspan=2|²²⁷U | rowspan=2| | rowspan=2 style="text-align:right" | 92 | rowspan=2 style="text-align:right" | 135 | rowspan=2|227,031156(18) | rowspan=2|1,1(0,1) mnt | α | ²²³Th | rowspan=2|(3/2+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β⁺ (0,001%) | ²²⁷Pa |- | rowspan=2|²²⁸U | rowspan=2| | rowspan=2 style="text-align:right" | 92 | rowspan=2 style="text-align:right" | 136 | rowspan=2|228,031374(16) | rowspan=2|9,1(0,2) mnt | α (95%) | ²²⁴Th | rowspan=2|0+ | rowspan=2| | rowspan=2| |- | EC (5%) | ²²⁸Pa |- | rowspan=2|²²⁹U | rowspan=2| | rowspan=2 style="text-align:right" | 92 | rowspan=2 style="text-align:right" | 137 | rowspan=2|229,033506(6) | rowspan=2|57,8(0,5) mnt | β⁺ (80%) | ²²⁹Pa | rowspan=2|(3/2+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (20%) | ²²⁵Th |- | rowspan=3|²³⁰U | rowspan=3| | rowspan=3 style="text-align:right" | 92 | rowspan=3 style="text-align:right" | 138 | rowspan=3|230,033940(5) | rowspan=3|20,23(0,02) hri | α | ²²⁶Th | rowspan=3|0+ | rowspan=3| | rowspan=3| |- | SF (1,4%) | (beberapa) |- | β⁺β⁺ (langka) | ²³⁰Th |- | rowspan=2|²³¹U | rowspan=2| | rowspan=2 style="text-align:right" | 92 | rowspan=2 style="text-align:right" | 139 | rowspan=2|231,036294(3) | rowspan=2|4,2(0,1) hri | EC | ²³¹Pa | rowspan=2|(5/2)(+#) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (0,004%) | ²²⁷Th |- | rowspan=4|²³²U | rowspan=4| | rowspan=4 style="text-align:right" | 92 | rowspan=4 style="text-align:right" | 140 | rowspan=4|232,0371562(24) | rowspan=4|68,9(0,4) thn | α | ²²⁸Th | rowspan=4|0+ | rowspan=4| | rowspan=4| |- | CD (8,9%) | ²⁰⁸Pb
²⁴Ne |- | CD (5%) | ²⁰⁴Hg
²⁸Mg |- | SF (10⁻¹²%) | (beberapa) |- | rowspan=4|²³³U | rowspan=4| | rowspan=4 style="text-align:right" | 92 | rowspan=4 style="text-align:right" | 141 | rowspan=4|233,0396352(29) | rowspan=4|1,592(2) thn | α | ²²⁹Th | rowspan=4|5/2+ | rowspan=4|Renik | rowspan=4| |- | SF (6%) | (beberapa) |- | CD (7,2%) | ²⁰⁹Pb
²⁴Ne |- | CD (1,3%) | ²⁰⁵Hg
²⁸Mg |- | rowspan=4|²³⁴U | rowspan=4|Uranium II | rowspan=4 style="text-align:right" | 92 | rowspan=4 style="text-align:right" | 142 | rowspan=4|234,0409521(20) | rowspan=4|2,455(6) thn | α | ²³⁰Th | rowspan=4|0+ | rowspan=4|[0.000054(5)] | rowspan=4|0,000050–
0,000059 |- | SF (1,73%) | (beberapa) |- | CD (1,4%) | ²⁰⁶Hg
²⁸Mg |- | CD (9%) | ¹⁸⁴Hf
²⁶Ne
²⁴Ne |- | style="text-indent:1em" | ^234mU | | colspan="3" style="text-indent:2em" | 1421,32(10) keV | 33,5(2,0) mdtk | | | 6− | | |- | rowspan=3|²³⁵U | rowspan=3|Aktin Uranium
Aktino-Uranium | rowspan=3 style="text-align:right" | 92 | rowspan=3 style="text-align:right" | 143 | rowspan=3|235,0439299(20) | rowspan=3|7,038(1) thn | α | ²³¹Th | rowspan=3|7/2− | rowspan=3|[0,007204(6)] | rowspan=3|0,007198–
0,007207 |- | SF (7%) | (beberapa) |- | CD (8%) | ¹⁸⁶Hf
²⁵Ne
²⁴Ne |- | style="text-indent:1em" | ^235mU | | colspan="3" style="text-indent:2em" | 0,0765(4) keV | ~26 mnt | IT | ²³⁵U | 1/2+ | | |- | rowspan=2|²³⁶U | rowspan=2|Toruranium | rowspan=2 style="text-align:right" | 92 | rowspan=2 style="text-align:right" | 144 | rowspan=2|236,045568 | rowspan=2|2,342(3) thn | α | ²³²Th | rowspan=2|0+ | rowspan=2|Renik | rowspan=2| |- | SF (9,6%) | (beberapa) |- | style="text-indent:1em" | ^236m1U | | colspan="3" style="text-indent:2em" | 1052,89(19) keV | 100(4) ndtk | | | (4)− | | |- | style="text-indent:1em" | ^236m2U | | colspan="3" style="text-indent:2em" | 2750(10) keV | 120(2) ndtk | | | (0+) | | |- | ²³⁷U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 145 | 237,0487302(20) | 6,752(0,002) hri | β⁻ | ²³⁷Np | 1/2+ | Renik | |- | rowspan=3|²³⁸U | rowspan=3|Uranium I | rowspan=3 style="text-align:right" | 92 | rowspan=3 style="text-align:right" | 146 | rowspan=3|238,0507882(20) | rowspan=3|4,468(3) thn | α | ²³⁴Th | rowspan=3|0+ | rowspan=3|[0,992742(10)] | rowspan=3|0,992739–
0,992752 |- | SF (5,45%) | (beberapa) |- | β⁻β⁻ (2,19%) | ²³⁸Pu |- | style="text-indent:1em" | ^238mU | | colspan="3" style="text-indent:2em" | 2557,9(5) keV | 280(6) ndtk | | | 0+ | | |- | ²³⁹U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 147 | 239,0542933(21) | 23,45(0,02) mnt | β⁻ | ²³⁹Np | 5/2+ | | |- | style="text-indent:1em" | ^239m1U | | colspan="3" style="text-indent:2em" | 20(20)# keV | >250 ndtk | | | (5/2+) | | |- | style="text-indent:1em" | ^239m2U | | colspan="3" style="text-indent:2em" | 133,7990(10) keV | 780(40) ndtk | | | 1/2+ | | |- | rowspan=2|²⁴⁰U | rowspan=2| | rowspan=2 style="text-align:right" | 92 | rowspan=2 style="text-align:right" | 148 | rowspan=2|240,056592(6) | rowspan=2|14,1(0,1) jam | β⁻ | ²⁴⁰Np | rowspan=2|0+ | rowspan=2|Renik | rowspan=2| |- | α (10⁻¹⁰%) | ²³⁶Th

|- | ²⁴²U | | style="text-align:right" | 92 | style="text-align:right" | 150 | 242,06293(22)# | 16,8(0,5) mnt | β⁻ | ²⁴²Np | 0+ | |

Uranium-214

Uranium-214 adalah isotop uranium paling ringan yang diketahui. Ia ditemukan pada tahun 2021 di Spectrometer for Heavy Atoms and Nuclear Structure (SHANS) di Heavy Ion Research Facility di Lanzhou, Tiongkok. Ia diproduksi dengan menembakkan ³⁶Ar pada ¹⁸²W. Ia mengalami peluruhan alfa dengan waktu paruh milidetik.

Uranium-232

Uranium-232 memiliki waktu paruh 68,9 tahun dan merupakan produk sampingan dalam siklus torium. Ia telah disebut-sebut sebagai penghalang untuk proliferasi nuklir menggunakan ²³³U sebagai bahan fisil, karena radiasi gama intens yang dipancarkan oleh ²⁰⁸Tl (anak dari ²³²U, yang diproduksi dengan relatif cepat) yang terkontaminasi dengannya lebih sulit untuk ditangani. ²³²U adalah contoh langka dari isotop genap-genap yang fisil dengan neutron termal dan cepat.

Uranium-233

Uranium-233 adalah isotop fisil uranium yang dibiakkan dari ²³²Th sebagai bagian dari siklus bahan bakar torium. ²³³U pernah diselidiki untuk digunakan dalam senjata nuklir dan sebagai bahan bakar reaktor. Ia kadang-kadang diuji tetapi tidak pernah digunakan dalam senjata nuklir dan belum digunakan secara komersial sebagai bahan bakar nuklir. Ia telah berhasil digunakan dalam reaktor nuklir eksperimental dan telah diusulkan untuk penggunaan yang lebih luas sebagai bahan bakar nuklir. Ia memiliki waktu paruh sekitar 160.000 tahun.

²³³U dihasilkan oleh iradiasi neutron ²³²Th. Ketika ²³²Th menyerap neutron, ia menjadi ²³³Th, yang memiliki waktu paruh hanya 22 menit. ²³³Th meluruh menjadi ²³³Pa melalui peluruhan beta. ²³³Pa memiliki waktu paruh 27 hari dan meluruh melalui peluruhan beta menjadi ²³³U; beberapa rancangan reaktor garam cair yang diusulkan mencoba untuk secara fisik mengisolasi protaktinium dari penangkapan neutron lebih lanjut sebelum peluruhan beta dapat terjadi.

²³³U biasanya fisi pada penyerapan neutron, tetapi kadang-kadang mempertahankan neutron menjadi ²³⁴U. Rasio penangkapan-menjadi-fisinya lebih kecil dari dua bahan bakar fisil utama lainnya, ²³⁵U dan ²³⁹Pu; rasionya juga lebih rendah daripada ²⁴¹Pu yang berumur pendek, tetapi dikalahkan oleh ²³⁶Np yang sangat sulit diproduksi.

Uranium-234

Uranium-234 adalah sebuah isotop uranium. Dalam uranium alam dan bijih uranium, ²³⁴U terjadi sebagai produk peluruhan tidak langsung dari ²³⁸U, tetapi hanya 0,0055% (55 bagian per juta) dari uranium mentah karena waktu paruhnya yang hanya 245.500 tahun, hanya sekitar dari waktu paruh ²³⁸U. Jalur produksi ²³⁴U melalui peluruhan nuklir adalah sebagai berikut: inti ²³⁸U memancarkan partikel alfa menjadi ²³⁴Th. Selanjutnya, dengan waktu paruh yang pendek, inti ²³⁴Th memancarkan partikel beta menjadi ²³⁴Pa. Akhirnya, inti ²³⁴Pa masing-masing memancarkan partikel beta lain menjadi inti ²³⁴U.

Inti ²³⁴U biasanya bertahan selama ratusan ribu tahun, tetapi kemudian meluruh dengan emisi alfa menjadi ²³⁰Th, kecuali sebagian kecil 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 ²³⁸Pu yang telah agak tua untuk memungkinkan beberapa peluruhan menjadi ²³⁴U melalui emisi alfa.

Uranium yang diperkaya mengandung lebih banyak ²³⁴U daripada uranium alami sebagai produk sampingan dari proses pengayaan uranium yang bertujuan untuk memperoleh ²³⁵U, yang mengonsentrasikan isotop yang lebih ringan bahkan lebih kuat daripada ²³⁵U. Peningkatan persentase ²³⁴U dalam uranium alam yang diperkaya dapat diterima di reaktor nuklir saat ini, tetapi uranium yang diproses ulang (diperkaya kembali) mungkin mengandung fraksi ²³⁴U yang lebih tinggi, yang tidak diinginkan. Ini karena ²³⁴U tidak fisil, dan cenderung menyerap neutron lambat dalam reaktor nuklir—menjadi ²³⁵U.

²³⁴U memiliki penampang tangkapan neutron sekitar barn untuk neutron termal, dan sekitar 700 barn untuk integral resonansinya—rata-rata di atas neutron yang memiliki berbagai energi menengah. Dalam reaktor nuklir, isotop non-fisil menangkap isotop fisil pembiak neutron. ²³⁴U diubah menjadi ²³⁵U dengan lebih mudah dan pada tingkat yang lebih besar daripada ²³⁹U menjadi ²³⁹Pu (melalui ²³⁹Np), karena ²³⁸U memiliki penampang tangkapan neutron yang jauh lebih kecil, hanya 2,7 barn.

Uranium-235

Uranium-235 adalah isotop uranium yang menyusun sekitar 0,72% uranium alam. Tidak seperti isotop ²³⁸U yang dominan, ia bersifat fisil, yaitu dapat mempertahankan reaksi berantai fisi. Ia merupakan satu-satunya isotop fisil yang merupakan nuklida primordial atau ditemukan dalam jumlah yang signifikan di alam.

²³⁵U memiliki waktu paruh 703,8 juta tahun. Ia ditemukan pada tahun 1935 oleh Arthur Jeffrey Dempster. Penampang (fisi) nuklirnya untuk neutron termal lambat adalah sekitar 504,81 barn. Untuk neutron cepat ada di 1 barn. Pada tingkat energi termal, sekitar 5 dari 6 penyerapan neutron menghasilkan fisi dan 1 dari 6 menghasilkan penangkapan neutron membentuk ²³⁶U. Rasio fisi-menjadi-penangkapannya meningkat untuk neutron yang lebih cepat.

Uranium-236

Uranium-236 adalah sebuah isotop uranium yang tidak fisil dengan neutron termal, dan juga bukan merupakan bahan subur yang sangat baik, tetapi umumnya dianggap sebagai limbah radioaktif yang mengganggu dan berumur panjang. Ia ditemukan dalam bahan bakar nuklir bekas, dan dalam uranium yang diproses ulang yang terbuat dari bahan bakar nuklir bekas.

Uranium-237

Uranium-237 adalah sebuah isotop uranium. Ia memiliki waktu paruh sekitar 6,75(1) hari. Ia meluruh menjadi ²³⁷Np dengan peluruhan beta.

Uranium-238

Uranium-238 adalah sebuah isotop uranium yang paling umum ditemukan di alam. Ia tidak fisil, tetapi merupakan bahan subur: ia dapat menangkap neutron lambat dan setelah dua peluruhan beta, ia menjadi ²³⁹Np yang fisil. ²³⁸U dapat dibelah oleh neutron cepat, tetapi tidak dapat mendukung reaksi berantai karena hamburan inelastis mengurangi energi neutron di bawah kisaran di mana fisi cepat dari satu atau lebih inti generasi berikutnya mungkin terjadi. Perluasan Doppler dari resonansi penyerapan neutron ²³⁸U, meningkatkan penyerapan seiring dengan kenaikan suhu bahan bakar, juga merupakan mekanisme umpan balik negatif yang penting untuk kontrol reaktor.

Sekitar 99,284% uranium alam adalah ²³⁸U, yang memiliki waktu paruh 1,41 detik (4,468 tahun, atau 4,468 miliar tahun). Uranium terdeplesi memiliki konsentrasi yang lebih tinggi dari isotop ²³⁸U, dan bahkan uranium yang diperkaya rendah (low-enriched uranium, LEU), walaupun memiliki proporsi yang lebih tinggi dari isotop ²³⁵U (dibandingkan dengan uranium terdeplesi), sebagian besar masih ²³⁸U. Uranium yang diproses ulang juga terutama ²³⁸U, dengan ²³⁵U sebanyak uranium alami, proporsi ²³⁶U yang sebanding, dan jumlah isotop uranium lain yang jauh lebih kecil seperti ²³⁴U, ²³³U, dan ²³²U.

Uranium-239

Uranium-239 adalah sebuah isotop uranium. Ia biasanya dihasilkan dengan memaparkan ²³⁸U ke radiasi neutron dalam reaktor nuklir. ²³⁹U memiliki waktu paruh sekitar 23,45 menit dan meluruh menjadi ²³⁹Np melalui peluruhan beta, dengan energi peluruhan total sekitar 1,29 MeV. Peluruhan gama yang paling umum pada 74,660 keV menyumbang perbedaan dalam dua saluran utama energi emisi beta, pada 1,28 dan 1,21 MeV.

²³⁹Np selanjutnya meluruh menjadi ²³⁹Pu, juga melalui peluruhan beta (²³⁹Np memiliki waktu paruh sekitar 2,356 hari), dalam langkah penting kedua yang pada akhirnya menghasilkan ²³⁹Pu yang fisil (digunakan dalam senjata dan tenaga nuklir), dari ²³⁸U dalam reaktor.

Sumber dan atribusi

Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 28020827 (2025-10-16T13:52:11Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.