ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2008

103

ANALISIS KADAR KARBON DALAM PELET UO2 SINTER MENGGUNAKAN CARBON ANALYZER CS-230 LECO

Mujinem

ABSTRAK

PENENTUAN KADAR KARBON DALAM PELET UO2 SINTER MENGGUNAKAN CARBON ANALYZER CS-230 LECO. Telah dilakukan analisis kadar karbon dalam pelet UO2 sinter menggunakan Carbon Analyzer CS-230 Leco, untuk kontrol kualitas pelet UO2 sinter dan untuk memastikan bahwa selama proses peletisasi tidak terjadi kontak, interaksi atau difusi karbon ke dalam pelet UO2

(1) karena kadar karbon dalam

UO2 tidak boleh melebihi batas yang dipersyaratkan (2&3). Seluruh pelaksanaan analisis mulai dari preparasi sampel sampai analisis mengacu pada ASTM C 1408-98(3). Diperoleh data hasil analisis kadar karbon dalam pelet UO2 sinter adalah tidak terdeteksi, yang menunjukkan bahwa selama proses peletisasi tidak terjadi interaksi atau difusi karbon ke dalam pelet sinter dan kadar karbon dalam pelet UO2 sinter aman.

Kata kunci : Carbon Analyzer CS-230

PENDAHULUAN

Uranium oksida ( UO2 ) sebagai bahan bakar nuklir untuk reaktor daya harus bersifat berderajat nuklir, salah satunya adalah bersyarat pada batas pengotor kimia karbon (2&3). Kadar pengotor karbon maksimal dalam UO2 cameco serbuk yang diperbolehkan adalah: 100 ppm. Sebagai kontrol kualitas dan untuk menjamin bahwa selama proses peletisasi tidak terjadi kontak dan penambahan kadar pengotor ke dalam pelet UO2 maka dilakukan analisis kadar karbon dalam pelet UO2 hasil sinter. Dengan demikian analisis kadar pengotor karbon dilakukan terhadap UO2

baik ketika masih berupa serbuk ataupun setelah menjadi pelet.

Keberadaan karbon dalam UO2 harus dikontrol dan tidak boleh melebihi nilai yang dipersyaratkan. Karbon dalam pelet UO2 sinter dapat membentuk senyawa karbida yang bersifat mengganggu kualitas pelet UO2, karena dapat menurunkan sifat mekanik, sifat thermal dan sifat resistansinya. Senyawa karbida memiliki sifat mekanik dengan nilai angka kekerasan yang tinggi, namun menurunkan sifat thermal karena sifat transformasi suhu yang kurang. Untuk mendapatkan data analisis yang dapat mewakili kuantitas analit, maka semua pekerjaan dilakukan berdasarkan acuan prosedur baku ASTM C 1408-98(3). Secara prinsip penekanan penting analisis kadar karbon adalah perlu memperhatikan preparasi sampel dan pelaksanaan analisis. Seluruh tahapan preparasi harus dihindari dari terjadinya kenaikan suhu. Pada analisis sampel secara prinsip analisis harus dilakukan pada titik leburnya sampel, agar semua kandungan analit dapat dibebaskan.

Alat yang digunakan untuk penentuan kadar karbon dalam pelet UO2 sinter adalah alat analisis produk dari Leco Coorporation, yaitu : Carbon Anayzer CS-230 produk dari Leco. Carbon Analyzer CS-230 adalah alat yang digunakan untuk analisis pengotor kimia karbon dalam dalam padatan serbuk metal, alloy dan keramik. Prinsip kerjanya didasarkan pada penyerapan energi sinar infra merah pada panjang gelombang yang presisi dan sesuai hanya untuk CO2. Sampel padatan ( logam, alloy, keramik ) dibakar dalam furnace hingga titik leburnya dan akan

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2008 ISSN 0854 - 5561

104

dibebaskan gas analit karbon. Gas karbon yang dibebaskan bertemu dengan gas pembawa oksigen membentuk gas CO2 menuju ke sel analisis, yang terletak di antara pemfokus sinar dan detektor(4).

Sistem sel analisis terdiri dari sumber sinar infra merah, motor pencatu energi infra merah 85 hertz, filter panjang gelombang, pemfokus berkas sinar , detektor sinar infra merah dan sel pengukur. Sinar infra merah yang senantiasa memancar dari sumber dilewatkan melalui filter panjang gelombang yang selanjutnya hanya melewatkan energi infra merah dengan panjang gelombang yang sesuai panjang gelombang karbon(4). Ketika hanya gas pembawa oksigen yang mengalir ke dalam sel, intensitas energi infra merah diterima deterktor dalam keadaan maksimum 100%. Ini ditandai dengan harga tegangan keluaran sel pada Ambient Monitor routine adalah 8.500 VDC. Adanya gas sampel karbon dalam bentuk CO2 yang bersifat menyerap energi infra merah dengan panjang gelombangnya, maka terjadi penurunan intensitas energi infra merah yang diterima detektor. Tegangan keluaran detektor dikopel pre-amp sebagai fungsi eksponensial dari kenaikan konsentrasi karbon atau eksponensial penurunan intensitas yang diterima detektor(4). TATA KERJA 1. Alat Dan Bahan

• Seperangkat alat Carbon Analyzer CS-230 Leco • Seperangkat pereduksi ukuran tabung SS • Timbangan analitis • Pinset sampel • Standard karbon dalam Steel 0,04404 ± 0,00004 • Gas O2 UHP • Aseton • Udara tekan

2. Cara kerja 1. Preparasi Sampel pelet UO2 sinter

• Sampel pelet UO2 sinter dimasukkan dalam tabung pereduksi ukuran bahan SS • Ditambahkan aseton setingggi pelet UO2 sinter • Dipasang silinder SS dan dipukul dengan palu perlahan kira-kira sampai pelet UO2

sinter pecah • Dikeluarkan pelet UO2 sinter yang sudah pecah, kemudian dikeringkan suhu kamar

selama 2 jam 2. Pelaksanaan Analisis

1. Pemanasan Dan Test kebocoran Sistem Peralatan • Carbon Analyzer CS-230 dipanasi selama minimal 30 menit dengan dialiri gas O2

sesuai prosedur pemanasan pada manual • Dilakukan operasi test kebocoran sistem secara otomatis, sampai dapat diyakinkan

tidak terdapat kebocoran sistem peralatan sesuai prosedur Test Kebocoran 2. Kalibrasi Carbon Analyzer CS-230

• Carbon Analyzer CS-230 dikalibrasi dengan standar karbon dalam steel 0,04404 ± 0,00004 dengan replika 3 kali

3. Analisis Sampel pelet UO2 sinter dengan Carbon Analyzer CS-230 • Sampel ditimbang dengan teliti dengan berat antar 0.5 gr – 1.0 gr • Kadar karbon dianalisis secara otomatis oleh Carbon Analyzer CS-230

HASIL DAN PEMBAHASAN

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2008

105

1. Hasil Analisis Kadar Karbon

Diperoleh data hasil analisis sampel standar dan sampel pelet UO2 sebagai berikut seperti dalam Tabel 1

Tabel 1. Data Hasil Analisis Kadar Karbon Dalam Sampel Standar Dan Dalam Sampel Pelet UO2 Sinter Menggunakan Carbon Analyzer CS-230 Leco

Nama Sampel Gram Hasil Pengujian (%) Rerata (%)

1,0000 0,04404

1,0000 0,04405 Standard karbon dalam Steel 0,04404 ± 0,00004 1,0000 0,04403

0,04404 ± 0,00001

0,8810 Tidak terdeteksi

0,9734 Tidak terdeteksi Pelet Uranium sinter

0,7270 Tidak terdeteksi

Tidak terdeteksi

2. Pembahasan

1. Analisis Sampel Standar Karbon Dari hasil analisis standar karbon dalam steel menunjukkan rerata hasil analisis standar

karbon 3 replika masuk spesifikasi standar. Hal ini menunjukkan bahwa alat analisis dalam keadaan siap untuk analisis

2. Analisis Sampel Pelet UO2 Sinter Dari data hasil analisis kadar karbon dalam sampel pelet UO2 sinter menunjukkan bahwa

kadar pengotor karbon tidak terdeteksi. hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Selama proses peletisasi ( sintering ) yang terjadi pada suhu 1700oC dimungkinkan

telah terjadi penguapan / pelepasan karbon maupun yang terkandung dalam serbuk UO2 bahan pelet mengingat ada kandungan karbon dalam UO2 serbuk sebesar 0,00023ppm(4).

2. Proses peletisasi dan proses sintering sebagai proses pada produksi pelet UO2 bahan bakar nuklir sudah berproses dengan baik ditinjau dari segi kadar pengotor karbon. Ini memberi gambaran bahwa selama proses tersebut, sistem mampu terjaga dari terjadinya kontak, interaksi dan tambahan dari jenis pengotor karbon(1), bahkan kandungan pengotor karbon yang ada sebagai karakter bawaan serbuk UO2 dapat dilepaskan

3. Akibat dari perihal tersebut di atas maka hasil analisis kadar karbon adalah tidak terdeteksi karena kadar pengotor karbon memang berada dibawah deteksi limit alat. Sebagai informasi limit deteksi CS-230 = 0,00001 ppm.

KESIMPULAN

Proses peletisasi dan proses sintering sebagai proses produksi pelet UO2 terjaga dengan baik, sehingga kadar pengotor karbon dalam pelet UO2 sinter tidak terdeteksi, yang berarti bahwa kadar karbon dalam pelet UO2 aman.

DAFTAR PUSTAKA

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2008 ISSN 0854 - 5561

106

[1] Buku Kendali Kualitas Fabrikasi Elemem Bakar Nuklir, Th 1989 [2] Tri Yulianto, Diktat Pelatihan Supervisor Dan Operator IEBE, Serpong Maret 2009 [3] Annual Book of ASTM C 1408-98, th 1998 [4] Carbon Analyzer CS-230 Instruction Manual , Leco Corporation, 3000 Lakeview Ave, St.

Joseph, 1999 [5] Banawa S.G.” Penentuan Kadar Karbon Dalam Serbuk UO2” Hasil – Hasil Penelitian EBN 2006