Mineral Radioaktif dan Uranium

Uranium adalah elemen paling berat yang ditemukan secara alami di bumi ini. Salah satu mineral pembawa uranium adalah uraninit (UO2), namun uraninit bukan merupakan satu-satunya mineral yang mempunyai sifat radioaktif. Beberapa mineral lain seperti monazit, zirkon, apatit dan xenotim juga mengandung tingkat radiasi tertentu. 

Alpha particles ( a ) are relatively slow and heavy.They have a low penetrating power - you can stop them with just a sheet of paper.
Alpha particles can not penetrate your skin. Due to the low penetrating power of Alpha particles, they are generally not a cause for concern, unless you ingest some material that emits Alpha radiation.
For the most part, materials that emit Alpha particles, also emit some Beta or Gamma radiation.

Beta particles ( b ) are fast, and light.
Beta particles have a medium penetrating power - they are stopped by a thin sheet of aluminum (such as aluminum foil) or plastic. Beta particles can penetrate deeply into your skin.

Gamma rays ( g ) have a high penetrating power - it takes a thick sheet of metal such as lead, or concrete to reduce them significantly.
Gamma rays penetrate your skin, and continue on... going right through your body

adopted from https://www.unitednuclear.com/index.php?main_page=index&cPath=2_15

Tabel 2. Keterdapatan Unsur Radioaktif di Alam

Unsur	Isotop Simbol	Keterdapatan di Alam	Waktu Paruh (tahun)	Peluruhan
Tellurium	130Te	33.97%	2,400,000,000,000,000,000,000.00
Vanadium	50V	0.25%	390,000,000,000,000,000.00	EC
Zirconium	96Zr	2.80%	360,000,000,000,000,000.00
Samarium	149Sm	13.80%	10,000,000,000,000,000.00	Alpha
Samarium	148Sm	11.30%	7,000,000,000,000,000.00	Alpha
Osmium	186Os	1.58%	2,000,000,000,000,000.00	Alpha
Neodymium	145Nd	8.30%	1,100,000,000,000,000.00	Alpha
Platinum	192Pt	0.79%	1,000,000,000,000,000.00	Alpha
Indium	115In	95.70%	600,000,000,000,000.00	Beta
Gadolinium	152Gd	0.20%	110,000,000,000,000.00	Alpha
Tellurium	123Te	0.89%	13,000,000,000,000.00	EC
Platinum	190Pt	0.01%	690,000,000,000.00	Alpha
Samarium	147Sm	15.00%	108,000,000,000.00	Alpha
Rubidium	87Rb	27.83%	49,000,000,000.00	Beta
Rhenium	187Re	62.60%	45,000,000,000.00	Beta
Lutetium	176Lu	2.59%	22,000,000,000.00	Beta
Thorium	232Th	100.00%	14,000,000,000.00	Alpha
Uranium	238U	99.28%	4,460,000,000.00	Alpha
Potassium	40K	0.01%	1,250,000,000.00	Beta
Uranium	235U	0.72%	704,000,000.00	Alpha

sumber: http://webmineral.com/help/Radioactivity.shtml tanggal akses 19 September 2015

Bagaimana cara mengukur radiasi?

Salah satunya dengan menggunakan alat yang bernama scintillometer. Alat ini mengukur intensitas radiasi dengan mengukur fluktuasi dari indeks refraksi dari udara akibat adanya variasi temperatur, kelembapan dan tekanan. Pada bagian dalam scintillometer, terdapat beberapa sensor (transmitter) yang mengidentifikasi gelombang optik atau radio, yang berundulasi (scintillation). 

Alat yang saya gunakan adalah Delta-Epsilon portable scintillometer untuk mengetahui radioaktivitas dari sebuah singkapan yang mengandung anomali radiasi di Kalimantan Timur. 

Cara lain untuk mengetahui unsur adalah dengan mendeteksi dengan menggunakan portable XRF. Prinsipnya sama seperti analisa XRF, dimana dengan membawa "pistol" ke lapangan, kita akan mengetahui komposisi dari batuan/mineral yang kita amati. Mengapa diperlukan? Karena pada saat di lapangan, tingkat radiasi dari suatu singkapan kadang-kadang tidak diketahui, sehingga sering kali kita tidak waspada jika ternyata radiasi dari suatu area cukup tinggi. 

Sempat saya dengar (semoga salah) tentang eksplorasi mineral radioaktif, tim tersebut memang mengetahui bahwa mereka akan melakukan penelitian di daerah dengan radiasi yang cukup tinggi. Namun sayangnya, beberapa pemandu lapangan (helper) tidak mengetahui dan mereka asal minum air sungai dari sumber yang ada, karena airnya yang bersih. Ternyata, air tersebut terkontaminasi mineral radioaktif, yang membuat helper mengalami sakit kuning, setelah 1 minggu eksplorasi tersebut selesai. 

Sehingga, saran saya, untuk eksplorasi yang memang ditujukan untuk mencari mineral radioaktif ini, perlu adanya petunjuk dari Koordinator Tim, supaya prinsip K3 untuk eksplorasi, yaitu sebelum, selama, dan sesudah eksplorasi, semua anggota tim aman. Memang untuk mencari deposit ini tidak begitu mudah, perlu teknologi yang tinggi karena keterdapatan di alam yang sangat sedikit. 

 Mineral zirkon diamati di electron microprobe 

Sifat khas mineral radioaktif - Phleochroic Halo

Pada pengamatan mineral dengan menggunakan mikroskop polarisasi (petrografi-sayatan tipis), sering dijumpai mineral seperti biotit, amfibol dan apatit,tampak adanya bercak berwarna hitam yang disebut sebagai  phleochroic halo. Hal ini akibat adanya efek radiasi dari inklusi dari mineral yang mengandung unsur radioaktif, seperti zirkon, apatit, allanit, dan monazit. Sifat ini sangat bermanfaat untuk mengetahui mineral aksesoris dari pengamatan mineral dan batuan di sayatan tipis karena umumnya ukuran inklusi sangat kecil dibandingkan mineral pembentuk batuan.

Phleochroic halo pada biotit, nikol silang, gambar kedua sampel diputar 90 derajat

http://www.ucl.ac.uk/~ucfbrxs/PLM/biotite.html

Manfaat uranium dan mineral radioaktif?

Banyak orang menganggap uranium sangat berbahaya seperti efek dari bom atom di Hiroshima dan Nagasaki. Atau kasus ledakan reaktor di Jepang 3 tahun lalu karena dampak gempa bumi. Semua orang akhirnya menjadi paranoid dan menganggap bahwa uranium sangat berbahaya karena radiasinya. 



Sebenarnya uranium mempunyai banyak manfaat seperti:

- pembangkit listrik tenaga nuklir. Reaksi ini menggunakan prinsip reaksi "fisi" atau "fission", dimana U-238 di tembak oleh neutron, sehingga akan memancarkan panas yang dikonversi menjadi energi. Reaksi ini dikontrol sehingga benar-benar diketahui energi yang dihasilkan dari proses fisi untuk mencegah reaksi berlebih yang berbahaya di reaktor. Hal ini yang membuat pembangkit energi nuklir tidak menimbulkan polusi, renewable di masa mendatang (walaupun beberapa negara ketakutan kalau teknologi ini dikuasai negara berkembang seperti kasus Amerika dan Iran)

https://cna.ca/technology/energy/how-reactors-work/

- geokronologi (mengetahui umur dari batuan hingga 4500 juta tahun yang lalu). Uranium-238 adalah unsur yang tidak stabil dan akan meluruh dari parent isotope  menjadi daughter isotope serta memancarkan energi dan panas, hingga menjadi unsur-Pb yang stabil. 

Untuk melakukan geokronologi dengan metode U-Pb, diperlukan mineral radioaktif (zirkon/monazit) dengab ukuran yang cukup besar ( >50 mikrometer), kemudian zirkon tersebut di analisa dengan alat yang bernama LA-ICP MS (laser ablation induced coupled plasma mass spectroscopy). 

Metode ini berbeda dengan ICP MS, karena analisa nya berupa analisa titik (spot analysis), bukan dengan melarutkan. Titik yang ditembak sinar laser akan meleleh dan berbentuk menyerupai kawah, dan uap yang dihasilkan dari tembakan laser tadi, akan dianalisa dalam chamber dengan ketelitian mencapai 1ppb (cmiiw). Hasil analisa tentunya harus selalu dikalibrasi dengan sampel standar untuk mendapatkan hasil yang valid.

http://www.coolmath.com/algebra/17-exponentials-logarithms/13-radioactive-decay-decibel-levels-01

http://www.physics-experiments.com/

- mendeteksi arah sungai bawah tanah, yaitu dengan menggunakan beberapa elemen yang dilarutkan di hulu (inlet), kemudian mendeteksi beberapa bagian dari sungai di hilir (outlet=, untuk mengetahui arah dari sungai bawah tanah. 

Apa pentingnya? Jika dikaitkan dengan isu lingkungan, misalnya di tambang batu gamping, sering kita menjumpai adanya sungai yang masuk ke dalam gua, namun kita tidak mengetahui dimana ujung dari sungai tersebut. Perusahaan sering kali disalahkan karena mengubah litologi dari alam, mencemari sungai dan berakibat pada warga, padahal kita belum tahu apakah sungai tersebut mengarah ke pemukiman warga atau tidak. 

Menambang Uranium

Metode penambangan uranium antara lain dengan tambang bawah tanah (block caving), in-situ leaching (novel mining). Kanada dan Australia sudah menerapkan kedua metode tersebut dan mempunyai standar yang ketat, terutama berkaitan dengan kesehatan dan keselamatan pekerjanya.

https://en.wikipedia.org/wiki/Uranium_mining

Link beberapa gambaran tambang uranium bawah tanah dari sebuah web interaktif berbasis di Australia: http://www.oresomeresources.com/interactives

Kali ini, saya kutip beberapa video tentang metode penambangan bawah tanah untuk uranium dengan peledakan, dengan in-situ leaching (melindi, dalam bahasa awam nya melarutkan di tempat), serta bagaimana cara pengolahannya. 

Klik gambar untuk melihat video interaktif tentang tambang uranium

Tambang Uranium Bawah Tanah

Lokasi Tambang Uranium di Australia

Diagram Pengolahan Uranium

In-situ Uranium Leaching

Artikel tentang Rare Earth Element dan Platinum Group Element

Klik Gambar di bawah untuk melihat artikel lain