Thorium: Pemikiran Prabowo Subianto Benar Sekali

Saya selalu mengikuti pidato Pak Prabowo Subianto,presiden terpilih, terhadap hilirisasi. Beliau berjanji akan meneruskannya. Artinya Indonesia tidak akan mengeksport bijih mineral (bahan mentah), lebih baik membangun smelter lebih banyak. 

Smelter menjadi penting, karena selama ini Indonesia menjual bijih mineral (bahan mentah)ke negara lain. Apa yang dimaksud dengan smelter. Smelter adalah fasilitas industri yang berfungsi untuk melelehkan dan mengolah bijih logam menjadi logam murni. Proses ini mencakup penghilangan unsur-unsur yang tidak diinginkan dari bijih, sehingga menghasilkan logam yang siap digunakan untuk berbagai keperluan. Umumnya, smelter digunakan untuk logam seperti tembaga, timbal, seng, dan emas.

Namun tidak itu saja, bijih mineral bisa jadi ada uranium maupun Thorium. Thorium  adalah radioaktif dan sangat  mahal, Indonesia membutuhkan bahan ini untuk bahan bakar PLTN. Diandingkan  dengan uranium,  Thorium memeiliki beberapa kelebihan. Kelebihan itu antara lain:  

Pertama, Sumber yang Melimpah: Torium lebih melimpah di alam dibandingkan uranium, sehingga dapat menjadi sumber energi yang lebih berkelanjutan. 

Kedua, Keamanan: Reaksi nuklir torium lebih aman karena tidak dapat digunakan untuk senjata nuklir dan memiliki risiko lebih rendah terhadap kecelakaan nuklir. 

Ketiga, Pengelolaan Limbah: Limbah radioaktif dari torium memiliki waktu paruh yang lebih pendek dibandingkan limbah dari uranium, sehingga lebih cepat menurun tingkat radioaktivitasnya. 

Keempat, Efisiensi Energi: Torium dapat digunakan dalam reaktor jenis tertentu (seperti reaktor generasi IV) yang lebih efisien dalam menghasilkan energi. 

Kelima, Emisi Karbon Rendah: Penggunaan torium sebagai bahan bakar nuklir menghasilkan emisi karbon yang sangat rendah, mendukung upaya pengurangan perubahan iklim. 

Keenam, Pengurangan Neutron: Torium dapat memproduksi lebih sedikit neutron yang berbahaya, mengurangi risiko reaksi berantai yang tidak terkendali. 

Ketujuh, Kemampuan Dikonversi: Torium dapat diubah menjadi uranium-233, yang dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam reaktor nuklir, memberikan fleksibilitas dalam penggunaannya.

Reaktor PLTN  Thorium  (Sumber : newenergyandfuel)

Kelebihan-kelebihan ini menjadikan torium sebagai pilihan yang menarik untuk pengembangan energi nuklir di masa depan.

Inilah menjadi pencermatan Presiden terpilih Prabowo Subianto, disalah satu pidatonya menyebut,  Kandungan tambang kita mengandung uranium, thorium, (https://www.youtube.com/watch?v=HC2a6Pj3nJo) menit ke 13.44.

Mineral yang Mengandung Thorium: Thorium biasanya ditemukan dalam mineral seperti monazite, yang dapat ditemukan di beberapa wilayah di Indonesia, terutama di daerah yang memiliki aktivitas geologi tinggi.

Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) bersama DPR telah sepakat untuk memasukkan pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) sebagai bagian dari sumber energi baru terbarukan (EBT) di Indonesia. Kesepakatan ini sejalan dengan dimasukkannya nuklir dalam Rancangan Undang-Undang Energi Baru dan Energi Terbarukan (RUU EBET). Sebelumnya, Kementerian ESDM juga telah merevisi Peraturan Pemerintah (PP) Nomor 79 Tahun 2014 mengenai Kebijakan Energi Nasional (KEN), yang mempercepat target pengoperasian PLTN menjadi tahun 2032, dari yang sebelumnya ditargetkan pada tahun 2039.

SELAYANG PANDANG THORIUM

Torium adalah unsur kimia dengan simbol Th dan nomor atom 90. Torium adalah logam perak ringan yang sedikit radioaktif dan akan ternoda menjadi abu zaitun ketika terpapar udara, membentuk torium dioksida; logam ini cukup lunak dan dapat ditempa serta memiliki titik lebur yang tinggi. Torium adalah aktinida elektropositif yang dominan dalam keadaan oksidasi +4; ia cukup reaktif dan dapat menyala di udara ketika dalam bentuk partikel halus.

Semua isotop torium yang diketahui tidak stabil. Isotop yang paling stabil, 232Th, memiliki waktu paruh sekitar 14,05 miliar tahun, atau hampir seumur alam semesta; ia meluruh sangat lambat melalui peluruhan alfa, memulai rantai peluruhan yang dinamakan seri torium yang berakhir pada 208Pb yang stabil. 

Di Bumi, torium dan uranium adalah satu-satunya unsur yang tidak memiliki isotop stabil atau hampir stabil yang masih terjadi secara alami dalam jumlah besar sebagai unsur primordial. 

Torium diperkirakan lebih dari tiga kali lebih melimpah dibandingkan uranium di kerak Bumi, dan terutama diperoleh dari pasir monazit sebagai produk sampingan dari ekstraksi logam tanah jarang.

Torium ditemukan pada tahun 1828 oleh mineralogis amatir Norwegia, Morten Thrane Esmark, dan diidentifikasi oleh kimiawan Swedia, Jns Jacob Berzelius, yang menamakannya setelah Thor, dewa petir dalam mitologi Norse. Aplikasi pertama torium dikembangkan pada akhir abad ke-19. Radioaktivitas torium diakui secara luas pada dekade pertama abad ke-20. Pada paruh kedua abad tersebut, penggunaan torium banyak digantikan karena kekhawatiran mengenai radioaktivitasnya.

Torium masih digunakan sebagai unsur paduan dalam elektroda pengelasan TIG tetapi secara perlahan digantikan dengan komposisi yang berbeda di bidang tersebut. Torium juga digunakan dalam optik berkualitas tinggi dan instrumen ilmiah, dalam beberapa tabung vakum siaran, serta sebagai sumber cahaya dalam mantel gas, tetapi penggunaan ini semakin marginal. Torium telah diusulkan sebagai pengganti uranium sebagai bahan bakar nuklir dalam reaktor nuklir, dan beberapa reaktor torium telah dibangun. Torium juga digunakan untuk memperkuat magnesium, melapisi kawat tungsten dalam peralatan listrik, mengontrol ukuran butir tungsten dalam lampu listrik, serta dalam bahan keramik tahan panas, mesin pesawat, dan lampu pijar. Ilmu kelautan telah memanfaatkan rasio isotop 231Pa/230Th untuk memahami lautan purba.

PENEMUAN THORIUM

Pada tahun 1828, Morten Thrane Esmark menemukan mineral hitam di pulau Lvya, wilayah Telemark, Norwegia. Dia adalah seorang pendeta Norwegia dan ahli mineral amatir yang mempelajari mineral-mineral di Telemark, di mana dia menjabat sebagai vikaris. 

Dia sering mengirimkan spesimen yang paling menarik, seperti yang satu ini, kepada ayahnya, Jens Esmark, seorang ahli mineral terkenal dan profesor mineralogi serta geologi di Universitas Royal Frederick di Christiania (sekarang disebut Oslo). Esmark senior menentukan bahwa mineral itu bukan mineral yang dikenal dan mengirimkan sampel tersebut kepada Berzelius untuk diperiksa. Berzelius menentukan bahwa mineral tersebut mengandung unsur baru. 

Dia menerbitkan temuannya pada tahun 1829, setelah mengisolasi sampel tidak murni dengan mereduksi K[ThF5] (kalium pentafluorothorate(IV)) dengan logam kalium. Berzelius menggunakan kembali nama penemuan unsur sebelumnya dan menamai mineral sumber tersebut thorite.

Jns Jacob Berzelius, yang pertama kali mengidentifikasi torium sebagai unsur baru, melakukan beberapa karakterisasi awal terhadap logam baru dan senyawa kimianya: dia dengan benar menentukan bahwa rasio massa torium-oksigen dari oksida torium adalah 7,5 (nilai sebenarnya mendekati angka itu, ~7,3), tetapi dia mengasumsikan unsur baru itu divalen daripada tetraselen. Jadi, dia menghitung bahwa massa atomnya adalah 7,5 kali massa oksigen (120 amu); padahal sebenarnya 15 kali lebih besar. Dia menentukan bahwa torium adalah logam yang sangat elektropositif, lebih elektropositif dibandingkan cerium dan kurang elektropositif dibandingkan zirconium.

Isolasi logam torium pertama kali dilakukan pada tahun 1914 oleh pengusaha Belanda Dirk Lely Jr. dan Lodewijk Hamburger.

Klasifikasi kimia awal Dalam tabel periodik yang diterbitkan oleh Dmitri Mendeleev pada tahun 1869, torium dan unsur tanah jarang ditempatkan di luar badan utama tabel, di akhir setiap periode vertikal setelah logam alkali tanah. Ini mencerminkan keyakinan pada saat itu bahwa torium dan logam tanah jarang adalah divalen. Dengan pengakuan selanjutnya bahwa sebagian besar unsur tanah jarang adalah trivalen dan torium adalah tetraselen, Mendeleev memindahkan cerium dan torium ke grup IV pada tahun 1871, yang juga mengandung grup karbon modern (grup 14) dan grup titanium (grup 4), karena keadaan oksidasi maksimumnya adalah +4. Cerium segera dipindahkan dari badan utama tabel dan ditempatkan dalam seri lanthanida terpisah; torium tetap di grup 4 karena memiliki sifat serupa dengan kongener yang lebih ringan dalam grup itu, seperti titanium dan zirconium.

Apa kelebihan Thorium itu? 

Thorium memiliki sejumlah manfaat yang membuatnya menarik sebagai sumber energi dan dalam berbagai aplikasi lainnya. Berikut adalah beberapa manfaat utama thorium:

Sumber Energi Bersih: Thorium dapat digunakan dalam reaktor nuklir, seperti reaktor molten salt, yang menghasilkan lebih sedikit limbah radioaktif dibandingkan uranium.

Ketersediaan: Thorium lebih melimpah di alam dibandingkan uranium, sehingga bisa menjadi sumber energi yang lebih berkelanjutan untuk jangka panjang.

Keamanan: Reaktor yang menggunakan thorium cenderung lebih aman. Mereka memiliki sifat pasif yang dapat mencegah kecelakaan besar, seperti yang terjadi di reaktor uranium.

Potensi Fisi yang Tinggi: Thorium-232 dapat dikonversi menjadi uranium-233 dalam reaktor, yang memiliki kemampuan fisi yang tinggi dan efisiensi energi yang baik.

Pengurangan Limbah Radioaktif: Limbah yang dihasilkan dari reaktor thorium memiliki waktu paruh yang lebih pendek dibandingkan dengan limbah dari reaktor uranium, yang berarti lebih sedikit waktu untuk pengelolaan dan penyimpanan.

Penggunaan dalam Aplikasi Lain: Selain energi nuklir, thorium juga digunakan dalam industri kembang api, pembuatan lampu, dan dalam beberapa aplikasi kimia.

Potensi untuk Energi Terbarukan: Kombinasi thorium dengan teknologi energi terbarukan dapat menghasilkan sistem energi yang lebih efisien dan ramah lingkungan.

Dengan manfaat-manfaat ini, thorium dianggap sebagai kandidat yang menjanjikan untuk masa depan energi bersih dan berkelanjutan.

Historis PLTN Thorium 

Rencana untuk pembangunan reaktor nuklir berbahan bakar thorium telah rampung, yang berarti reaktor pertama di dunia akan dibangun pada tahun 2016. Berbeda dengan pembangkit listrik tenaga nuklir yang ada saat ini yang menggunakan uranium, pabrik thorium tidak akan memanfaatkan bahan yang dapat digunakan untuk senjata, sehingga mengurangi risiko terjadinya pelelehan. Selain itu, thorium lebih melimpah dibandingkan uranium, membuatnya lebih murah dan mudah untuk disuplai.

Penggunaan bahan yang lebih aman ini memungkinkan pasokan dengan biaya yang lebih rendah dan kebutuhan keamanan yang jauh lebih sedikit. Aspek keamanan saat ini menjadi bagian termahal dari pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir. Sebaliknya, reaktor thorium tidak memerlukan bangunan penahanan khusus dan bisa dibangun di dalam gedung biasa.

Reaktor thorium yang diusulkan dirancang untuk dapat beroperasi secara mandiri tanpa intervensi terus-menerus. Reaktor ini hanya perlu diperiksa oleh satu orang setiap empat bulan.

Rencananya adalah untuk membangun reaktor berkapasitas 300MW pada tahun 2016, yang diharapkan memiliki umur operasional hingga 100 tahun. Program Energi Thorium India, yang mendasari sistem ini, bertujuan agar 30 persen dari energi yang dihasilkan India berasal dari reaktor thorium pada tahun 2050.

Dengan tingkat keamanan yang lebih tinggi dibandingkan reaktor nuklir saat ini, ada diskusi tentang mengecilkan ukuran reaktor hingga unit seharga $1000 yang dapat menyediakan daya untuk sepuluh rumah selama masa pakainya. Meskipun ide ini menarik, kenyataannya masih jauh dari pencapaian.

The Guardian di Inggris melaporkan bahwa India telah memulai pembangunan prototipe pembangkit listrik tenaga nuklir berbahan bakar thorium terbaru di dunia. Prototipe ini merupakan yang terbesar dengan kapasitas yang direncanakan sebesar 300MW, setara dengan sekitar 30% dari stasiun berbahan bakar uranium berkapasitas 1GW yang umum. Ini merupakan pencapaian yang patut diapresiasi, karena thorium akhirnya mendapatkan tempat di pasar pembangkit listrik global dan dianggap lebih aman dibandingkan dengan uranium.

Dalam sebuah wawancara langka, Ratan Kumar Sinha, direktur Pusat Penelitian Atom Bhabha (BARC) di Mumbai, menjelaskan kepada Guardian bahwa timnya sedang menyelesaikan pemilihan lokasi untuk pembangunan reaktor eksperimental berskala besar yang baru, sambil melakukan "uji konfirmasi" pada desainnya. Ia menyatakan, "Fisika dasar dan rekayasa Reaktor Air Berat Lanjutan (AHWR) berbahan bakar thorium sudah tersedia, dan desainnya telah siap." Setelah enam bulan pencarian lokasi, kemungkinan di dekat pembangkit nuklir yang sudah ada, diperlukan waktu tambahan 18 bulan untuk mendapatkan izin lingkungan dan regulasi sebelum pembangunan dapat dimulai.

Sinha menambahkan, "Pembangunan AHWR akan dimulai setelah itu, dan reaktor ini diperkirakan akan beroperasi dalam enam tahun," yang berarti jika semuanya berjalan sesuai rencana, reaktor tersebut bisa beroperasi pada akhir dekade ini.

Selama beberapa dekade, pengembangan reaktor thorium yang dapat beroperasi secara efisien telah menjadi impian bagi insinyur nuklir, serta menjadi harapan bagi para pencinta lingkungan sebagai alternatif terhadap bahan bakar fosil.

Di AS, Kirk Sorenson mempromosikan perusahaan bernama Flibe Energy, yang akan merancang, mengembangkan, dan mendemonstrasikan reaktor thorium cair-fluorida modular kecil untuk militer AS dengan kapasitas antara 20 hingga 50MWe. Sorenson berfokus pada desain yang diproduksi secara modular dan efisien biaya dengan menggunakan peralatan turbin gas. Flibe menawarkan biaya siklus bahan bakar yang sangat rendah melalui penggunaan thorium dalam bentuk fluorida cair.

Memproduksi reaktor thorium yang efektif akan menjadi inovasi besar dalam pembangkit listrik. Penggunaan thorium---sebuah unsur radioaktif yang secara alami ada dan dinamai menurut the Norse god of thunder---sebagai sumber energi nuklir bukanlah hal baru. Amerika Serikat melakukan penelitian awal yang menjanjikan antara tahun 1950-an dan 1970-an, namun menghentikan usaha tersebut demi penggunaan bahan bakar uranium yang lebih menghasilkan pasokan senjata dari limbah nuklir.

India memiliki salah satu cadangan thorium terbesar di dunia, dan dengan meningkatnya permintaan global akan energi rendah karbon, negara ini berencana untuk memasuki pasar ekspor yang menjanjikan untuk teknologi tersebut. Program penelitian nuklir India, yang telah dikenakan sanksi internasional setelah uji coba nuklir kontroversial pada tahun 1974, kini sangat ingin mengekspor teknologi nuklir domestik yang dikembangkan di pusat penelitian seperti BARC, terutama setelah kehilangan status tertentu akibat kesepakatan nuklir dengan AS tiga tahun lalu.

Meskipun reaktor thorium tidak dapat beroperasi tanpa bahan bakar pemicu seperti uranium atau plutonium, limbah dari reaktor ini tidak akan mengandung lebih banyak bahan pemicu setelah beroperasi, sehingga akan terbakar habis.

India berupaya menggunakan uranium yang diperkaya rendah, yang diperbolehkan untuk diimpor berdasarkan kesepakatan nuklir dengan AS pada tahun 2008. Reaktor baru ini memiliki desain yang fleksibel, memungkinkan penggunaan bahan bakar pemicu atau plutonium maupun uranium yang diperkaya rendah. Pendekatan ini menciptakan peluang pasar yang menarik bagi calon pelanggan.

Desain kombinasi bahan bakar uranium/thorium yang diperkaya rendah dari India saat ini sedang dalam tahap pengujian dan persiapan untuk menguji kombinasi bahan bakar tersebut.

Ini menjadi peringatan bagi industri nuklir lainnya. Terdapat pasar yang sangat besar di luar sana, dan reaktor berbahan bakar thorium hampir tidak memiliki risiko proliferasi senjata serta dapat mengelola limbah nuklir selama beberapa dekade, bukan ratusan tahun.

Dan listrik yang dihasilkan bisa sangat murah bagi konsumen.

Dengan ucapan selamat, kami juga mengirimkan semangat. Meskipun fusi yang sangat murah belum terwujud, thorium menawarkan solusi energi berisiko rendah dan biaya rendah untuk miliaran orang selama berabad-abad ke depan. Sudah saatnya bagi miliaran orang untuk memperhatikan potensi ini.

ISOTOP THORIUM

Semua kecuali dua unsur hingga bismut (unsur 83) memiliki isotop yang praktis stabil untuk semua keperluan ("stabil secara klasik"), dengan pengecualian teknesium dan prometium (unsur 43 dan 61). 

Semua unsur dari polonium (unsur 84) dan seterusnya dapat diukur radioaktifnya. 232Th adalah salah satu dari dua nuklida di luar bismut (yang lainnya adalah 238U) yang memiliki waktu paruh yang diukur dalam miliaran tahun; waktu paruhnya adalah 14,05 miliar tahun, sekitar tiga kali usia Bumi, dan sedikit lebih lama dari usia alam semesta. Empat perlima torium yang ada saat pembentukan Bumi masih ada hingga saat ini. 232Th adalah satu-satunya isotop torium yang terdapat dalam jumlah banyak di alam.

Stabilitasnya disebabkan oleh subkulit nuklirnya yang tertutup dengan 142 neutron. Torium memiliki komposisi isotop terestrial yang khas, dengan berat atom 232,03770,0004. Torium merupakan salah satu dari empat unsur radioaktif (bersama dengan bismut, protaktinium, dan uranium) yang terdapat dalam jumlah yang cukup besar di Bumi sehingga berat atom standarnya dapat ditentukan.

Inti torium rentan terhadap peluruhan alfa karena gaya nuklir kuat tidak dapat mengatasi tolakan elektromagnetik antara proton-protonnya. Peluruhan alfa 232Th memulai rantai peluruhan 4n yang mencakup isotop-isotop dengan nomor massa yang habis dibagi 4 (oleh karena itu dinamakan demikian; ia juga disebut deret torium berdasarkan nama pendahulunya). Rantai peluruhan alfa dan beta yang berurutan ini dimulai dengan peluruhan 232Th menjadi 228Ra dan berakhir pada 208Pb.

Setiap sampel thorium atau senyawanya mengandung jejak anakan ini, yang merupakan isotop thallium, timbal, bismut, polonium, radon, radium, dan aktinium. Sampel thorium alami dapat dimurnikan secara kimia untuk mengekstrak nuklida anakan yang berguna, seperti 212Pb, yang digunakan dalam pengobatan nuklir untuk terapi kanker. 

227Th (pemancar alfa dengan waktu paruh 18,68 hari) juga dapat digunakan dalam perawatan kanker seperti terapi alfa tertarget. 232Th juga sangat jarang mengalami fisi spontan daripada peluruhan alfa, dan telah meninggalkan bukti terjadinya hal itu dalam mineralnya (sebagai gas xenon terperangkap yang terbentuk sebagai produk fisi), tetapi waktu paruh parsial dari proses ini sangat besar yaitu lebih dari 1021 tahun dan peluruhan alfa mendominasi.

Rantai peluruhan 4n dari 232Th, yang biasa disebut "seri thorium" Secara total, 32 radioisotop telah dikarakterisasi, yang berkisar dalam nomor massa dari 207 hingga 238. Setelah 232Th, yang paling stabil di antaranya (dengan waktu paruh masing-masing) adalah 230Th (75.380 tahun), 229Th (7.917 tahun), 228Th (1,92 tahun), 234Th (24,10 hari), dan 227Th (18,68 hari). 

Semua isotop ini terdapat di alam sebagai jejak radioisotop karena keberadaannya dalam rantai peluruhan 232Th, 235U, 238U, dan 237Np: isotop terakhir ini telah lama punah di alam karena waktu paruhnya yang pendek (2,14 juta tahun), tetapi terus diproduksi dalam jejak kecil dari penangkapan neutron dalam bijih uranium. 

Semua isotop thorium yang tersisa memiliki waktu paruh kurang dari tiga puluh hari dan mayoritas memiliki waktu paruh kurang dari sepuluh menit. 233Th (waktu paruh 22 menit) terdapat di alam sebagai hasil aktivasi neutron dari 232Th alami.226Th (waktu paruh 31 menit) belum teramati di alam, tetapi akan diproduksi oleh peluruhan beta ganda 226Ra alami yang masih belum teramati.

Gambar Reaktor Thorium (Sumber : newenergyandfuel)

Di perairan laut dalam, isotop 230Th membentuk hingga 0,02% torium alami. Hal ini karena induknya 238U larut dalam air, tetapi 230Th tidak larut dan mengendap di sedimen. Bijih uranium dengan konsentrasi torium rendah dapat dimurnikan untuk menghasilkan sampel torium berukuran gram yang lebih dari seperempatnya adalah isotop 230Th, karena 230Th adalah salah satu anak dari 238U. 

Persatuan Internasional Kimia Murni dan Terapan (IUPAC) mengklasifikasikan ulang torium sebagai unsur binuklidik pada tahun 2013; sebelumnya dianggap sebagai unsur mononuklida.

Torium memiliki tiga isomer nuklir (atau keadaan metastabil) yang diketahui, 216m1Th, 216m2Th, dan 229mTh. 229mTh memiliki energi eksitasi terendah yang diketahui dari semua isomer,yang diukur sebesar 7,60,5 eV. Energi ini sangat rendah sehingga ketika mengalami transisi isomer, radiasi gamma yang dipancarkan berada dalam kisaran ultraviolet.[c] Transisi nuklir dari 229Th ke 229mTh sedang diselidiki untuk jam nuklir.

Isotop torium yang berbeda secara kimiawi identik, tetapi memiliki sifat fisik yang sedikit berbeda: misalnya, densitas 228Th, 229Th, 230Th, dan 232Th murni masing-masing diperkirakan sebesar 11,5, 11,6, 11,6, dan 11,7 g/cm3.[36] Isotop 229Th diperkirakan dapat mengalami fisi dengan massa kritis 2839 kg, meskipun dengan reflektor baja nilai ini dapat turun hingga 994 kg.[d] 232Th tidak dapat mengalami fisi, tetapi sangat subur karena dapat diubah menjadi 233U yang dapat terfisi melalui penangkapan neutron dan peluruhan beta berikutnya. Moga bermanfaat ****