Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

PENENTUAN DENSITAS KETUK SERBUK URANIUM OKSIDAHASIL PROSES OKSIDASI REDUKSI PELET U02 SINTER

Banawa Sri Galuh, Asminar, Rahmiati

ABSTRAK

PENENTUAN DENSITAS KETUK SERBUK URANIUM OKSIDA HASIL PROSESOKSIDASI REDUKSI PELET U02 SINTER. Penentuan densitas ketuk serbuk uraniumoksida hasil proses oksidasi reduksi pelet U02 sinter untuk mendukung pembakuanmetode olah ulang gagalan pelet sinter telah dilakukan seeara oksidasi reduksi. Prosesoksidasi dilakukan pad a suhu 700°C selama 7 jam dan reduksi pada suhu 800°C selama2 jam, dengan 3 kali pengulangan. Penentuan densitas ketuk mengunakan Tapdensitytester. Pad a proses pertama diperoleh densitas ketuk serbuk uranium oksidahasil proses oksidasi sebesar 3.468 glee, hasil reduksi sebesar 3.925 g/ee.Pada proseske dua hasil proses oksidasi sebesar 3.462 glee, hasil reduksi sebesar 3.888 glee danpada Proses ke tiga hasil proses oksidasi sebesar 3.443 glee, hasil reduksi sebesar4.047 glee. Dari ketiga proses pengulangan tersebut apabila dirata-rata diperolehdensitas ketuk serbuk uranium oksida hasil proses oksidasi sebesar 3.457 glee denganstandar deviasi sebesar 0,013 glee dan hasil reduksi sebesar 3.953 glee denganstandar deviasi sebesar 0.083 glee.

PENDAHULUAN

Salah satu tugas Bidang Bahan Bakar Nuklir adalah melakukan pengembangan teknologiolah ulang gagalan pelet sinter U02. dan melakukan kegiatan penelitian bahan bakar nuklir reaktordaya. Instalasi ini dilengkapi dengan fasilitas pemurnian dan konversi uranium, fabrikasi elemenbakar dan kendali kualitas. Khusus pada fabrikasi elemen bakar telah dilakukan kegiatanpengembangan teknologi produKsi bahan bakar nuklir untuk berbagai tipe bahan bakar.

Dalam rangka pemenuhan mutu hasil produksi, peluang terjadinya gaga Ian pelet sinteruranium dioksida tetap ada. Gagalan pelet sinter yaitu pelet hasil sinter yang tidak memenuhipersyaratan baik itu dimensi, densitas, kekuatan mekanik atau struktur mikronya.

Gagalan pelet sinter uranium dioksida tersebut masih mempunyai nilai ekonomis, olehkarena itu, olah ulang gagalan pelet sinter seeara kering dapat dilakukan untuk mendapatkankembali serbuk uranium oksida melalui proses oksidasi reduksi. Berdasarkan hal tersebut danseiring dengan kegiatan pengembangan teknologi produksi bahan bakar nuklir untuk berbagai tipebahan bakar, dilakukan kegiatan pengembangan teknologi olah ulang gagalan pelet sinter uraniumdioksida.

Olah ulang bisa dilakukan dengan eara mengoksidasi pelet sinter menjadi serbuk U30a,kemudian serbuk U30a tersebut direduksi menggunakan gas H2 sehingga menjadi serbuk U02

kembali. Reaksi oksidasi U02 menjadi U30a adalah sebagai berikut :

3 U02 + O2 ~ U30a , (1)

Sedangkan proses reduksi untuk mengembalikan U30a menjadi U02 reaksinya adalah sebagaiberikut :

U30a + 2 H2 ~ 3 U02 + 2 H20 (2)

Seeara fisik serbuk U02 mempunyai ciri berwarna hitam, sedangkan U30a berwarna hitam keabuan.

Pada tahun 2007 telah dilakukan proses oksidasi gagalan pelet sinter yang menghasilkan U30a dansudah dilakukan karakterisasi. Pada tahun 2008 telah dilakukan proses reduksi uranium

292

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

oksida hasil proses oksidai gaga Ian pelet sinter yang menghasilkan U02 dan sudah dilakukankarakterisasi.

Pada tahun ini akan dilakukan pembakuan metode olah ulang gagalan pelet sinter U02

secara oksidasi-reduksi. Untuk pembakuan metode ini mesti dilakukan beberapa pengujian, salahsatunya adalah uji presisi.

Presisi adalah ukuran yang menunjukkan derajat kesesuaian antara hasil uji individual,diukur melalui penyebaran hasil individual dari rata-rata jika prosedur diterapkan secara berulang.Presisi diukur sebagai simpangan baku atau simpangan baku relatif. Presisi dapat dinyatakansebagai repeatability (keterulangan) atau reproducibility (ketertiruan).

Pad a pembakuan metode kali ini dilakukan proses oksidasi-reduksi pelet U02 sinter.Oksidasi dilakukan pada suhu 7000e selama 7 jam dan reduksi dilakukan dengan hidrogen padasuhu 8000e selama 2 jam. Proses oksidasi-reduksi dilakukan sebanyak 3 kali pengulangan.Diasumsikan dengan metode yang sama akan diperoleh hasil yang sama.

Untuk mendukung kegiatan pembakuan metode olah ulang gaga Ian pelet sinter U02 secaraoksidasi-reduksi, dilakukan karekterisasi serbuk uranium oksida hasil proses oksidasi-reduksi.Karakterisasi meliputi sifat kimia dan sifat fisika, seperti o/u, densitas, distribusi partikel jugamikrostrukturnya.

Pada kegiatan ini akan dilakukan penentuan densitas ketuk serbuk uranium oksida hasilproses oksidasi dan reduksi pelet U02 sinter. Tujuan kegiatan ini agar diperoleh data densitas ketukyang merupakan salah satu karakteristik dari serbuk uranium oksida. Data ini diharapkan akanmenjadi salah satu pendukung kegiatan pemb.akuan metode olah ulang gagalan pelet sinter U02secara oksidasi-reduksi.

TATA KERJA

Bahan yang digunakan:

Bahan digunakan adalah uranium oksida hasil oksidasi dan reduksi pelet U02 sinter

Alat yang digunakan:

Alat yang digunakan adalah tapdensity tester, gelas ukur, neraca analitik

Cara kerja:

Ditimbang gelas ukur kosong kemudian diisi dengan serbuk uranium oksida. Gelas ukurdipasang pad a top holder alat tap density. Dilakukan pengetukan sampai tidak terjadi lagipenurunan volume. Dicatat volume terakhir setelah selesai pengetukan. Gelas ukur yang berisiuranium oksida setelah selesai diketuk ditimbang kembali. Densitas ketuk dihitung dengan membagiberat uranium oksida dengan volume terakhir setelah dilakukan pengetukan.

Tap density serbuk = Berat serbukVolume akhir

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil penentuan densitas ketuk pada serbuk uranium oksida hasil oksidasi pelet dapatdilihat pada Tabel1 dan densitas ketuk serbuk hasil proses reduksi dapat dilihat pad a Tabel 2.

293

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

Tabel 1. Data penentuan densitas ketuk serbuk uranium oksida hasil oksidasi pelet sinter

Berat serbuk,Volume,Densitas ketuk,Rerata,No.

gmlgleeglee

1

50.33514.4003.4953.468

45.190

13.0003.476

48.728

14.2003.432

2

46.17613.4003.4463.462

49.393

14.0003.528

44.353

13.0003.412

3

47.83413.4003.5703.443

51.194

15.0003.413

49.176

14.7003.345

Tabel 2. Data penentuan densitas ketuk serbuk uranium oksida hasil reduksi serbukuranium oksida hasil oksidasi pelet sinter

DensitasRerata,'No.

Berat serbuk, gVolume, mlketuk, gleeglee

1

58.21214.7003.9603.925

55.202

14.5003.807

56.094

14.0004.007

2

59.33115.1003.9293.888

55.731

14.6003.817,50.948

13.0003.919

3

62.78615.2004.1314.047

58.865

14.7004.004

66.478

16.6004.005

Untuk melihat presisinya maka hasil dari ke tiga proses oksidasi reduksi tersebut dihitungrata-ratanya juga standar deviasinya, maka diperoleh densitas ketuk serbuk uranium oksida hasilproses oksidasi sebesar 3.457 glee dengan standar deviasi sebesar 0,013 glee dan hasil reduksisebesar 3.953 glee dengan standar deviasi sebesar 0.083 glee.

Kemudian dibuat grafik kendali (QC Cart). Grafik kendali proses oksidasi pelet U02 sinterdapat dilihat pada Gambar 1, sedangkan grafik kendali proses reduksi dapat dilihat pada Gambar 2.

294

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

3.500

3.480

u uOn-'L.'

3.460B OJ

-'L.'"3.440

.'S ';;;cOJ 3.42003.400

1

23

-+-- Hasil pengujian

3.4683.4623.443

-II- Rerata

3.4573.4573.457

Batas atas (SO)

3.4713.4713.471

Batas atas (2SO)

3.4843.4843.484

----*- Batas ba\Wh (SO)

3.4443.4443.444

-+-- Batas ba\Wh ( 2S0)

3.4313.4313.431

Gambar 1. Grafik kendali proses oksidasi pelet U02 sinter

4.2

4.1

u ~ 4

OJ)

-'L.'B 3.9OJ

-'L.'".'S 3.8';;; cOJ

3.7

0

3.6

-+-- Hasil pengujian 3.925

-II- Rerata

3.953

Batas atas (SO)

4.037

Batas atas (2S0)

4.091

----*- Batas ba\Wh(-SO)

3.870

- Batas ba\Wh(-2S0)

3.787 ~3.888 I 4.047

3.953 3.953

4.037 4.037

4.091 4.091

3.870 3.870

3.787 3.787

Gambar 2. Grafik kendali proses reduksi pelet U02 sinter

Dari Gambar 1 dan Gambar 2 di atas dapat dilihat bahwa dari tiga kali pengulangan proses oksidasireduksi pelet U02 sinter dengan tingkat kepereayaan 95% dapat diperoleh hasil yang presisi. Namundemikian U02 yang dihasilkan belum dapat digunakan langsung sebagai umpan pada pembuatanpelet, karena kriteria penerimaan kendali kualitas densitas ketuk serbuk U02 umpan pelet adalah 2glee.

KESIMPULAN

Dari hasil pereobaan dapat disimpulkan bahwa:1. Pada proses pertama diperoleh densitas ketuk serbuk uranium oksida hasil proses oksidasi

sebesar 3.468 glee, hasil reduksi sebesar 3.925 g/ee.Pada proses ke dua hasil proses oksidasi

295

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

sebesar 3.462 glee, hasil reduksi sebesar 3.888 glee dan pad a Proses ke tiga hasil prosesoksidasi sebesar 3.443 glee, hasil reduksi sebesar 4.047 glee.

2. Dari ketiga proses pengulangan tersebut apabila dirata-rata diperoleh densitas ketuk serbukuranium oksida hasil proses oksidasi sebesar 3.457 glee dengan standar deviasi sebesar 0,013glee dan hasil reduksi sebesar 3.953 glee dengan standar deviasi sebesar 0.083 glee.

3. Dari tiga kali pengulangan proses oksidasi reduksi pelet U02 sinter dengan tingkat kepereayaan95% dapat diperoleh hasil yang presisi.

4. Hasil yang diperoleh belum memenuhi kriteria penerimaan kendali kualitas.

DAFTAR PUSTAKA

[1] BENJAMIN M, MA, Nuclear Reactor Materials and Application, Me Graw Hill.[2] RA.SURY ANA, Teknik Metalurgi Serbuk,1986[3] HERU SASONGKO, Juklak Kendali Mutu Fabrikasi, PEBN, BATAN,1989[4] SIGIT dan NOOR YUDHI, Karakterisasi Hasil Proses Oksidasi-Reduksi Siklus I Uranium Oksida,

Prosiding Pertemuan IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir,Yogyakarta, 12 Juli 2005

296