Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

PENGUJIAN KADAR AIR, RASIO DIU, KANDUNGAN F DAN CL,DAN KEKASARAN PERMUKAAN PELET UOz SINTER

Lilis Windaryati, Pranjono, Torowati

ABSTRAK

PENGUJIAN KADAR AIR, RASIO O/U, KANOUNGAN F dan CI, dan KEKASARANPERMUKAAN PELET U02 SINTER. Telah dilakukan analisis kadar air, rasio O/U,

Kandungan F dan CI dan Kekasaran Permukaan Pelet Sinter U02. Tujuan dari analisisini adalah untuk mengetahui kualifikasi dari pelet yang dihasilkan dengan demikiandapat diketahui apakah pelet yang telah dihasilkan dapat diterima atau tidak untukmemenuhi persyaratan seperti yang telah dipersyaratkan sebagai bahan bakar nuklir.Pada beberapa tahapan analisis diperoleh analisis kadar air adalah sebesar 0,0040%,rasio O/U untuk pelet dari serbuk fresh adalah sebesar 2,0043 dengan SO = 0,0034,pelet dari serbuk fresh yang direduksi adalah sebesar 2,0043 dengan SO = 0,0013, danpelet U02 dari serbuk granulasi adalah sebesar 2,0083 dengan SO = 0,0039. Padaanalisis kadar F dan CI tidak diperoleh data karena alat tidak memberikan hasil yangakurat dan presisi. Sedangkan untuk analisis kekasaran permukaan dari masing-masingpelet U02 sinter dengan 5 kali pengulangan di tiga titik pengukuran pada pelet U02

sinter dari serbuk fresh adalah 0,216 IJm SO = 0,0055 ; 0,214 IJm SO = 0,0055 ; 0,212IJm SO = 0,0084, pelet U02 sinter dari serbuk fresh direduksi adalah 0,20 IJm SO =0,000 ; 0,196 IJm SO = 0,0055; 0,186 IJm SO = 0,0055, pelet U02 sinter dari serbukgranulasi adalah 0,208 SO = 0,013 ; 0,216 SO = 0,0055 ; 0,214 SO = 0,0055.

PENDAHULUAN

Salah satu kegiatan yang telah dilakukan pada proses fabrikasi bahan bakar nuklir adalahproses produksi pelet U02 yang terdiri dari dua proses utama yaitu proses pengompakan danpenyinteran. Proses pengompakan adalah proses konsolidasi serbuk menjadi padatan melaluiproses mekanik. Proses pengompakan dilakukan dengan cara mencetak serbuk U02 menggunakanalat press pada tekanan tertentu. Sementara, proses penyinteran adalah proses pemangganganpelet untuk mendapatkan pelet dengan densitas yang telah dipersyaratkan. Proses penyinterandilakukan dengan cara memanaskan pelet di lingkungan gas H2 pada suhu tertentu.

Tujuan pembuatan pelet adalah meningkatkan densitas, sehingga didapatkan bentukstandar sesuai yang dipersyaratkan. Untuk memperoleh pelet sesuai dengan bentuk standar,diperlukan pengendalian proses pembuatannya. Uji pengendalian yang dilakukan untukpengendalian proses antara lain pemeriksaan dimensi, cacat (visual), densitas, struktur mikro,analisa kimia dan lain-lain.

Pada kegiatan ini dilakukan pengujian analisa kimia terutama analisis kadar air, rasio O/U,

kandungan F dan CI terhadap pelet U02 sinter, sedangkan uji kekasaran permukaan pelet dilakukanguna uji pengendalian cacat (visual). Metode yang digunakan untuk analisis kadar air adalahgravimetri, yaitu sam pel dipanaskan pad a suhu 110°C selama 4 jam, analisis rasio O/U jugamenggunakan gravimetri yaitu didasarkan atas pengukuran perubahan berat setelah proseskalsinasi pada suhu 900°C selama 4 jam, analisis kandungan F dan CI dilakukan dengan dua tahappengerjaan, yaitu memisahkan unsur flourida dan khlorida menggunakan metode destilasi uap,analisisnya menggunakan metode potensiometri ion selektif F/CI, sedangkan analisis kekasaranpelet U02 sinter menggunakan alat Roughness tester type surtronic-25 yang mana prinsipnya yaitupengukuran kekasaran permukaan yang diperoleh dari pergerakan stylus (tranduser) dim anadatanya diolah dengan mikroprocessor.

HasH-hasH Penelitian EBN Tahun 2009

TATA KERJA

ISSN 0854 - 5561

Bahan yang digunakan adalah pelet U02 sinter yang terdiri dari pelet U02 sinter yangdibuat dari serbuk U02 fresh, serbuk U02 fresh yang sudah direduksi dan serbuk U02 granulasi.

Pada analisis kadar air, ditimbang antara 2 - 12 gram sam pel pelet sinter U02 dan sodiumtartrat sebagai standar, sampel ditempatkan pada cawan porselin dan dipanaskan pad a suhu 110°Cselama 4 jam kemudian dilakukan penimbangan terhadap sampel.

Untuk selanjutnya pelet U02 sinter dilakukan analisis rasio O/U dengan cara kalsinasipada suhu 900°C selama 4 jam kemudian dilakukan penimbangan untuk mengetahui perubahanberatnya.

Analisis kadar flourida dan khlorida digunakan melalui 2 tahapan, yaitu pertamamenggunakan metode destilasi uap, hal ini dimaksudkan untuk memisahkan unsur fluorida dankhlorida dari sam pel. Oestilat yang dihasilkan dari proses tahap pertama dianalisis kadar F dan CInya dengan menggunakan metode potensiometri ion selektif F/CI. Sebagai pembanding digunakanlarutan standar F/CI masing-masing dibuat larutan dengan deret 0 ; 5 ; 10 ; 20 1-19/25 ml.

Analisis kekasaran permukaan terhadap pelet U02 sinter dilakukan dengan alatRoughness Tester Type Surtronic 25 yang pelaksanaan pengujiaannya mengacu pad a ISO 4288 ­1996. Analisis kekasaran permukaan pelet U02 sinter, sam pel dibersihkan dengan tisu halus gunamenghilangkan debu dan lemak yang menempel dipermukaan, kemudian pelet diletakkan padapenyangga untuk memudahkan pengukuran serta memposisikan pelet arah horisontal mengikutipergerakan dari stylus, selanjutnya posisikan stylus sampai menyentuh permukaan pelet yang akandiukur kekasarannya dan memposisikan pick holder sejajar dengan permukaan pelet. Analisisdilakukan dengan cara pengulangan 5 kali pada masing-masing titik pengukuran.

HASIL DAN PEM BAHASAN

Oari hasH analsis terhadap kadar air, O/U rasio, kandungan F dan CI serta kekasaranpermukaan pelet U02 sinter diperoleh hasil analsis yang disajikan dalam beberapa tabel berikut :

Tabel1. HasH Analisis Kandungan Kadar Air dalam Pelet U02 Sinter

No.Nama Bahan% H2OKeterangan

1

Standar Sodium 15,5637Rerata = 56,33Tartrate

15,5629Fk = 1,00622

Pelet U02 Sinter 0,0040Rerata = 0,00400,0039

SO = 0,0000260,0040

Oari tabel 1 diketahui hasH pengukuran kadar air dalam pelet U02 sinter nilai rata-ratanya0,0040% H20 dengan standar deviasi 0,000026.

Tabel 2. Hasil analisis rasio O/U Pelet Sinter dari Serbuk Fresh

No.Hasil analisis rasio O/U Keterangan

2,0081

Rerata = 2.00432,0015 SO = 0,00342,0033

9

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

Tabel3. Hasil analisis rasio O/U Pelet Sinter dari Serbuk Fresh Yang Direduksi

No.Hasil analisis rasio O/U Keterangan

2,0029

Rerata = 2,0043

2,0045SD = 0,0013

2,0055

Tabel 4. Hasil analisis rasio O/U Pelet Sinter dari Serbuk Granulasi

No.Hasil analisis rasio O/U Keterangan

2,0097

Rerata = 2,0083

2,00390,0039

2,0113

Dari Tabel 2. terlihat bahwa hasil analisis rasio O/U pada pelet sinter U02 yang terbuat dariserbuk fresh adalah 2,0043 dengan standar deviasi 0,0034. Pada tabel 3 terlihat bahwa hasil O/Urasio untuk pelet U02 sinter dari serbuk fresh yang direduksi adalah 2,0043 dengan standar deviasi0,0013. Pada tabel 4 terlihat bahwa O/U rasio untuk pelet U02 sinter dari serbuk granulasi adalah2,0083 dengan Stndar deviasi 0,0039. Dari hasil analisis pada ketiga jenis pelet tersebut nilai O/U

rasio masih berada pad a batasan keberterimaan persyaratan untuk dapat diterima sebagai peletbakar nuklir yang besarnya antara 2,00 sampai dengan 2,015.

Pada analisis kandungan F terlebih dahulu dilakukan analisa terhadap larutan standar yanghasilnya disajikan pad a tabel 5 berikut :

Tabel 5. Hasil Analisis Larutan standar F dan CI

No. Konsentrasi StdPotensialPotensial terukur

(lJg)

terukur FCI(mV)

(mV)1

0 1572282

5 1352143

10 1531944

20 145212

Dari tabel tersebut diperoleh persamaan matematis hubungan antara konsentrasi Standardengan potensial terukur untuk standar F yaitu y = -0,2629x + 149,8 , R2 = 0,0534 dan untuk larutanstandar CI adalah y = -O,7771x + 218,8 dengan R2 = 0,2262 dengan melihat persamaan tersebutyang menunjuk R2 = 0,0534 jauh dari nilai normalnya yaitu R2 = 1. sehingga alat dimungkinkan tidakmemberikan hasil analisis yang akurat dan presisi.

Pada analsis terhadap kekasaran permukaan pelet terlebih dahulu dilakukan pengukuranstandar kekasaran permukaan yang hasilnya dapat dilihat pada tabel 6 berikut :

Tabel 6. Hasil analisis kekasaran permukaan Standar 0,1 IJm

No.Nama Bahan

Nilai kekasaran I Ra

Keterangan(\Jm)0.09Standar

0.10Rerata = 0,0961.

0.10Ra = 0.1 IJm 0.10

SD = 0,0055

0.09

10

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

Sedangkan hasil analisis terhadap kekasaran permukaan pelet dapat dilihat pada Tabel 7berikut :

Tabel 7. Hasil analisis kekasaran permukaan pada pelet UOz sinter

No. Nama sam pel Kekasaran permukaan (jJm)

Penaukuran 1

Pengukuran 2Penaukuran 31.

Pelet U02 sinter dari 0.210.210.22serbuk U02 fresh

0.210.210.220.22

0.210.210.22

0.220.210.22

0.220.20Rerata = 0,216

Rerata = 0,214Rerata = 0,212SO = 0,0055

SO = 0,0055SO = 0,00842

Pelet U02 sinter dari 0.200.190.19reduksi serbuk U02 fresh

0.200.190.190.20

0.200.190.20

0.200.180.20

0.200.19Rerata = 0,20

Rerata = 0,196Rerata = 0,186SO = 0,0000

SO = 0,0055SO = 0,00553.

Pelet U02 sinter dari 0.210.220.21serbuk U02 granulasi

0.230.220.210.20

0.220.210.20

0.210.220.20

0.210.22Rerata = 0,208

Rerata = 0,216Rerata = 0,214SO = 0,013

SO = 0,0055SO = 0,0055

Oari Tabel 6 diketahui hasil pengukuran sam pel standar nilai rata-ratanya adalah 0,096 jJmdengan SO 0,0055 hal ini menunjukkan bahwa alat mempunyai akurasi yang sangat baik. Oari tabel6 terlihat bahwa range data besarnya adalah 0,01 jJm sehingga hasil pengukurannya terpusat pad anilai standar 0,1 jJm hal ini menunjukkan presisi alat sangat baik.

Oari Tabel 7 terlihat bahwa dari pengulangan 5 kali di 3 titik pengukuran untuk pelet UOzsinter dari serbuk fresh nilai kekasaran terkecil 0,212 jJm SO = 0,0084, terbesar 0,216 jJm SO =

0,0055 jJm. Untuk pelet UOz sinter dari serbuk fresh yang direduksi nilai kekasaran terkecil adalah0,186 jJm SO = 0,0055 dan terbesar 0,20 jJm SO = 0,000, adapun untuk pelet UOz sinter dari serbukgranulasi nilai kekasaran terkecil adalah 0,208 jJm SO = 0,013 dan terbesar 0,216 jJm SO = 0,0055.Oari ketiga pelet UOz sinter tersebut nilai kekasarannya masih dibawah nilai kekasaran yangdipersyaratkan dengan batasan maksimum 1,2 jJm.

KESIMPULAN

Oari hasil analisis terhadap pelet sinter diperoleh beberapa kesimpulan :

1. Kadar air adalah sebesar 0,0040 dengan standar deviasi 0,0000262. O/U rasio pada pelet dari serbuk fresh adalah sebesar 2,0043 dengan SO = 0,0034, pelet dari

serbuk fresh yang direduksi adalah sebesar 2,0043 dengan SO = 0,0013, dan pelet UOz dariserbuk granulasi adalah sebesar 2,0083 dengan SO = 0,0039.

3. Kadar F pada pelet sinter dan kadar CI dalam pelet tidak terdeteksi (menggunakan metodepotensiometri)

4. Nilai kekasaran pelet UOz sinter berkisar antara 0,186 jJm sampai 0,216 jJm. Oitinjau dari nilaikekasaran yang dipersyaratkan pelet UOz sinter dapat diterima sebagai bahan bakar nuklir.

11

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

DAFTAR PUSTAKA

ISSN 0854 - 5561

[1] ANONIM, Manual Alat Roughness Tester Surtronic 25, Taylor Hobson, England, 2006[2] ASTM Standard, Designation C 1453 - 00 (2000), Standard Test Method for the Determination

of Uranium by Ignition and the Oxygen to Uranium (O/U) Atomic Ratio of Nuclear Grade UraniumDioxide Powders and Pellets, 2000

[3] HERU SASONGKO IR, Kontrol Perbandingan O/U dalam pellet, Petunjuk Pelaksanaan KendaliMutu Fabrikasi, PEBN

[4] ANONIM, "Instruksi Kerja Penentuan Fluor dan Khlor menggunakan alat Titroprosesor", LUB­PTBN, 2006

12