Sigit dall Helldro Walryollo ISSN 0216 - 3128 241

PENGARUH SUHU DAN WAKTU SERTA TINJAUANTERMODINAMIK PAD A PROSES PELELEHAN KCI-LiCI(1:1) UNTUK DAUR ULANG SECARA PIROKIMIA

Sigit, Hendro WahyonoPusal Pengembangan Teknologi Bahan Bakar Nuklir Dan Daur Ulang BATAN, Jakarta

ABSTRAK

PENGARUH SUHU DAN WAKTU SERTA TINJAUAN TERMOD/NAMIK PADA PROSES PELELEHAN

KCI-LiCI UNTUK DAUR ULANG SECARA PIROKIMIA. Telah dilakukan percobaan pelelehan garamcampuran KCI-LiCI dengan perballdingan garam penyusun yang sama (/: /) dengan maksud wI/ukmempelajari proses pelelehan garam campuran pada daur ulang bahan bakar nuklir bekas secara

pirokimia. Gorum campuran KCI-LiCI dan diperoleh dengan mencampur KCI dengan LiCi denganperbandingan beral yang sama dalam sebuah krusibe/. Garam campuran lersebul dipanaskan di dalamsebuah IlIngku sampai leljadi pelelehan. dan dilenlukan sullll serla waklu pemanasan di mana pelelehansempurl/a lercapai. Selain ilu dilakukan pula linjauan secara lermodinamik dari proses pelelehan lersebuldan perhilllngan kehilangan beral garam karena pemanasan. Hasil percobaan mell/II/jukkan bahwa unllIkgaram campuran KCI-LiCI. pelelehan sempurl/a leljadi pada suhu 380 °c setelah waktu pemanasanmencapai 80 men ii, pada sullll 400 °c waklu 30 menil dan pada suhu 450 °c waklu 15 menit. Tinjauansecm'a lermodinamik mell/II/jukkan bahwa makin besar suhu yang diglll/akan unlllk proses pelelehan, makinbesar pula laju pemanasan. lelapi sebaliknya wakllll/ya makin pendek. sedangkan pemanasan pada suhutetap makin lama waktu yang digunakan makin besar pula panas 10lal yang diperlukan. Pemanasan

menyebabkan pengurangan beral §aram campuran. pada sullll 350 °c waklu 25-240 menil. suhu 380 °cwaklu 60-120 menil dan sullll 400 C waklu 15 - 60 menil. pengurangan beral masing-masing berkisar 0.39- 0.48 %. 0.58 - 0.99 % dan 1.38 - 1.68 %. Dari hasi/ percobaan lersebul dapal diperoleh hasil baillva

garam campuran KCI-LiCI dengan perbadingan beral (I: I) mell/ir/II/kan sullll pelelehan bila dibandingkandengan suhu leleh masing-masing garam penyusun KCI dan LiCI.

ABSTRACT

INFLUENCE OF TEMPERATURE. HEATING TIME AND TIlERMOD/NAMICALLY CALCULATION

ON MELTING PROCESS OF 1:1 KCI-LiCI MIXTURE FOR RECYCLING PYROCIlEMICALL>'. Mellingprocess of I: I KCI-LiCI mixlure in a furnace with lemperalure and healing lime as paramelers has beeninvesligaled in order /0 sllldy melling process of salt mixlllre for recycling pyrocllemically of spenl fuel. ThesaIl miXlllre was oblained by mixing of KCI and LiCI inlhe same Wt!ighl in a crusible and Ihan il was healed

in a fUrl/ace //Illil me/ting process occurred. Time and healing lime were delermined when complele me/linglook place. Thermodinamically calmlalion in Ihe melting process and weigh I loss of Ihe sample were alsocarried oul. The experiments showed Ihat healing allhe lemperalllre of 350-3 70 °c for \'arying healing limedid nol cause melling process of KCI-LiCI sail mixlure. Complele melling of the sail mixlure look place alIhe lemperallIre of 380 °cfor Ihe healing lime of 80 minUles. of 400 °c for 30 minules and of 450 °C/or 15mill/tle.f. Thermodynamically calculalion result s'howed Ihal increasing of the temperature caused healingrail' enhancemenl, and healing time decreasing. while healing at Ihe constanl lemperalure showed Ihal Ihe

longer healing lime caused the higher 10lal heal consumplion. The weighlloss of the sample along healing al350 °c for 25-240 minllles. al 380 °c for 60-120 millllies and al 400 Cfor 15 - 60 menit were 0.39 - 0.48%.0.58 - 0.99 % dan 1.38 - 1.68 % respeclively. Fromlhe experimenls. it could be concluded Ihal KCI-LiCI

sail mixlure 0/ I: I ralio decreased Ihe me/ting temperallIre compared wilh melting temperalure of each .m/lKCI and LiC/.

PENDAHULUAN

K ebijakan yang diambil dalam bidang daurbahan bakar nuklir di antaranya adalahmelakukan kajian, evaluasi dan penentuan strategi.Untuk mcngantisipasi kcbutuhan encrgi di masayang akan datang, dan guna penguasaan teknologidaur bahan bakar nuklir yang lcbih luas, makaperlu dimulai mempelajari teknologi daur ulangbahan bakar nuklir bekas (spent fuel) yang bersifatRECYCLlNCI1.21• Proses recycling adalahpcmanfaatan kembali uranium dan plutonium yang

diperoleh dari bahan bakar bekas ke dalam reaktor

sebagai tambahan energi yang dihasilkan(3]. Dariaspek ekonomi, daur ulang secara terbuka lebihdisenangi dari pada daur tertutup karena dapatberlangsung secara terus menerus sampai beberapadekade. Ditinjau dari aspek safeguards, maka yangsangat memberatkan adalah masalah proliferationyang berhubungan dengan penyalahgunaan energinuklir untuk kepentingan pengembangan senjatanuklir. Beberapa negara memutuskan untuk tidakmelakukan proses olah ulang bahan bakar bekas.Aspek teknik menunjukkan bahwa Indonesia saat

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

242 ISSN 0216 - 3128 Sigit dan Helldro Wahyollo

Alat

Balzall

TATA KERJA

I. Tungku pemanas merk Heraeus suhu operasi 28sid 1300°C

2. Timbangan analitik merk Sartorius ketelitian 4desimal (gram)

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu :KCl bentuk serbuk buatan Fischer Certified ACSLiCI GR bentuk serbuk buatan Merck

Bahan pelarutlpencuci HNOJ

dilakukan pada suhu 450--0C~~am~~ waktunyatidak disebutkan. Dari hasil ini maka penelitiandilanjutkan untuk garam campuran KC1-LiCIdengan perbandingan berat yang sarna (I: I).

Dalam penelitian ini, dilakukan percobaanproses pelelehan garam campuran berbentukklorida yaitu KCI-LiCI pada perbandingan beratgaram penyusun yang sarna yaitu 1:1, denganhipotesis bahwa pemanasan pada suhu di bawahsuhu leleh masing-masing garam penyusun KCldan LiCI dan dalam waktu tertentu akan

menyebabkan pelelehan garam .campuran KC1­LiCl. Hal ini dilakukan mengingat bahwa dalampus taka belum dijumpai data lengkap yangmenerangkan tentang pada suhu, lamanya waktupemanasan dan perbandingan masing-masinggaram penyusun KCl dan LiCI yang diperlukanuntuk proses pelelehan garam tersebut, jugapengurangan berat selama proses pemanasanberlangsung. Tujuan penelitian ini adalahmenentukan suhu dan waktu di mana terjadi prosespelelehan garam campuran di atas, penguranganberat serta peninjauan secara termodinamika prosespelelehan tersebut. Untuk itu panas yangdiperlukan QT, dapat diperhitungkan sbb :

Qt = mt.Cpl.(f1T) + mz.Cpz·(f1T) (1)

Qz = mt.AI + mz·Az (2)QT = Qt + Qz :::::q.t. (3)

dengan : ml & mz = berat mol garam penyusun 1& 2, gmol

CPt & Cp2 = kapasitas panas garam penyusun 1 &2, kal/gmol.°K

f1T = beda suhu akhir pemanasan dan suhuawal, OK

AI & A2 = panas laten garam penyusun I & 2,kal/gmol

q = laju panas, kal/menitt = waktu pemanasan, menit

ini tidak berencana memanfaatkan Pu ke dalam

reaktor pembiak cepat (FBR). Pemanfaatan Pudapat digunakan sebagai bahan bakar campuranoksida (MOX) dalam reaktor jenis LWR.Penguasaaan teknologi dapat dilakukan melaluiberbagai macam kajian, evaluasi dan penelitian danpengembangan teknologi dengan menggunakansarana yang telah dimiliki danlatau denganmelakukan alih teknologi dari sumbemya langsung.

Dari hasil kajian yang telah dilakukan,beberapa proses daur ulang kering dapat dilakukanyaitu DUPIC (AIROX) yang melibatkan prosesoksidai-reduksi bahan bakar nuklir, proses garam

leleh (pirokimia)[4.5J• Proses DUPIC dilaksanakandengan memanfaatkan bahan bakar PWR yangmasih mengandung 0,9 % U-235 dan 0,6 % Pu­hasil fisi yang ditambahkan pada bahan bakar segaruntuk diperoleh bahan bakar baru untuk reaktorCANDU[61• Dalam proses DUPIC terdapatbeberapa tahapan yaitu disassembling of spentPWR fllel. pemotongan fllel rods. mechanical andoxidative decladding. oxidation/reduction.

pellet;zation. sintering. fabrication. Operasi daurulang cara kering dengan proses DUPIC lebihsederhana, murah, mudah pengawasannya danmemenuhi persyaratan non proliferasi.

Proses garam leleh (pirokimia) Jugamerupakan proses yang sederhana dan dapatdilakukan di dekat reaktor. Dasar proses pirokimiaadalah perbedaan sifat kelarutan bahan bakaruranium dan plutonium dengan hasil fisi dalamgaram leleh. Proses awal adalah oksidasi selektifbahan bakar bekas yang diikuti dengan reaksiklorinasi selektif dari uranium. Garam yangdigunakan adalah yang bersifat oksidator sepertiNaNOJ, KNOJ yang dilelehkan pad a suhu sekitar450°C. Endapan yang diperoleh disuspensikan kedalam garam leleh KCI-LiCI atau MgClz-NaCIsehingga terjadi klorinasi selektif setelah dialiri gasHCl dan O2. Untuk memperoleh produk uranium

oksida dapat dilakukan dengan cara pengendapanmenggunakan MgO atau ZnO leleh pada suhu450°C, atau dengan NHJ namun akan timbul gas

dan suhunya tinggi yaitu 700°C. Daur ulang secarapirokimia ini mempunyai keunggulan di antaranyaadalah dapat memproses bahan bakar bekas didekat reaktor, dapat mengatasi problem transportasike instalasi olah ulang yang jauh letaknya atau

berada di negara lain.

Dari penelitian yang telah dilakukansebelumnya yaitu proses pelelehan garam NaNOJ

diperoleh hasil bahwa pelelehan sempuma terjadipada suhu 400 °C, 450°C dan 500°C denganwaktu pemanasan masing-masing 4,5 jam, 4 jamdan 2,5 jam{IOI. Hasil ini sesuai dengan pus taka 9di mana dinyatakan bahwa klorinasi selektif

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATANYogyakarta, 8 Juli 2003

Sigit dUll Helldro Wuhyollo ISSN 0216 - 3128 243

3. Krusibel bertutup untuk tempat sampel ukurandiameter bawah 2,3 em, diameter atas 4,4 em,tinggi 3,3 em

4. Penjepit untuk mengambil krusibel dari dalam

tungku

Cara kerja

1. Ditimbang ± 3 g KCllalu dimasukkan ke dalamsebuah krusibellalu ditutup

2. Ditimbang ± 3 g LiCllalu dimasukkan ke dalamsebuah krusibellalu ditutup

3. Ke dua krusibel lersebut dimasukkan ke dalam

tungku lalu dipanaskan pada suhu 400°Cselama 60 menit.

4. Ditimbang ±I,5 g KCI dan ± 1,5 g LiCI, laludimasukkan ke dalam sebuah krusibel dan

dicampur selama 5 menit hingga homogen.Krusibel tersebut ditutup lalu dimasukkan kedalam tungku dan dipanaskan pada suhu 350°Cselama 25-240 men ii, pada suhu 360°C dan 370°c masing-masing selama 60 dan 50 menit,pada suhu 380°C selama 60-120 menit, padasuhu 400°C se1ama 15-60 menil dan pada suhu450°C selama 15 menit. Diasumsikan bahwa

selama pemapasan, suhu sampel sarna dengansuhu ruang dalam tungku. Replika 1, 2 atau 3 xdapal dilihal pada Tabel 1.

5. Setelah waktu pemanasan tercapai, tungkudimatikan, ditunggu sampai dingin, lalu sampeldikeluarkan dan diamati proses pelelehannya.Pelelehan terjadi jika bentuk semula serbuksudah berubah bentuk menjadi larutan padalyang beku

6. Jika terjadi pelelehan sebagian, bagian garamyang tidak leleh dipisahkan dari yang leleh danmasing-masing ditimbang beratnya.

7. Jika lerjadi pe1elehan sempurna, diamati danditimbang berat garam campuran setelahpemanasan.

8. Dihitung jumlah panas yang diperlukan dan lajupanas menggunakan persamaan di atas.

9. Dihitung pengurangan berat karena pemanasan :pengurangan berat = [(berat awal - beratakhir)!beral awal] x 100%.

HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Pellgarult SU/lll dall waktu

Data hasil pereobaan pelelehan garam KCIdan LiCI seeara sendiri-sendiri dan garam

eampuran KCI - LiCI dengan berat garampenyusun sarna (1: 1) pada berbagai suhu danwaktu dapat dilihat pada lampiran Tabel 1.

Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa untukgaram KCI (sampel No.1) dan garam LiCI (sampelNo.2) yang dipanaskan sendiri-sendiri pada suhu400°C dan waktu 60 menit belum mengalamiproses pelelehan. Hal ini dapat dimaklumi karenasuhu leleh masing-masing garam tersebut adalah790°C dan 614°C. Namun usaha untuk

melakukan pelelehan pada suhu yang lebih rendahterus dilakukan misalnya dengan meneampur keduagaram tersebut dengan perbandingan 1:1 kemudiandipanaskan pada suhu dan waktu tertentu. Hasildapat dilihat seperti di bawah ini.

Untuk sampel No. 3 yaitu eampuranKCI+LiCI (1:1), pemanasan pada suhu 350°Cselama waktu bervariasi dari 25 menit sampaidengan 4 jam belum terjadi pelelehan. Demikianjuga jika suhu pemanasan diperbesar menjadi 360°c selama waktu 1 jam (sampel No.4) dan suhu370°C selama 50 menit (sampel No.5) masihbelum terjadi proses pelelehan. Dalam kondisi inicampuran garam masih berujud seperti semula. Jikasuhu diperbesar lagi meneapai 380°C (sampe1 No.6) dengan waktu pemanasan 60 dan 70 menit,pe1elehan masih belum terjadi. Namun jika waktupemanasan diperlama menjadi 75 menit, maka daritiga sampel yang dieoba menunjukkan bahwa satusampel belum mengalami pelelehan, dua sampelyang lain sudah leleh semua. Untuk sampel yangbelum leleh mungkin disebabkan letak krusibeltempat sampel dipanaskan lebih jauh dari pusatpemanasan sehingga panas yang diterima lebihsedikit yang menyebabkan belum leleh semua. Bilapemanasan dilanjutkan pada suhu yang sarnadengan waktu yang makin lama yaitu 90, 100, 110,115 dan 120 menit, maka telah terjadi prosespelelehan eampuran garam tersebut.

Jika suhu dinaikkan menjadi 400°C (sampelNo.7), maka pemanasan selama 15 menit belummemberikan efek pelelehan seeara keseluruhan.Dari 3 sampel yang dipanaskan satu sampel lelehsemua, sedangkan dua sampel lainnya belummengalami pelelehan. Hal ini mungkin disebabkanpemanasan yang belum merata di dalam tungkukarena waktunya singkat. Apabila waktupemanasan diperpanjang menjadi 30 menit, makatelah terjadi proses pele1ehan garam campuranKCI-LiCI secara sempurna. Apalagi jika \Vaklupemanasan diperpanjang menjadi 45 dan 60 men it.Untuk pemanasan pada suhu yang lebih linggi yailu450°C (sampel No.8), maka dalam waktu yang

relatif sing kat yaitu 15 menit, garam eampuranKCI-LiCI telah meleleh semuanya.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

244 ISSN 0216 - 3128 Sigit dall l/elldro Walryollo

18 I I

o I Io

pemanasan selama 45 - 60 menit memberikan

pengurangan berat relatif tetap, masing-masingsebesar 1,66 % dan 1,68 %. Pada suhu relatiftinggiyaitu 450 DC dan dalam waktu singkat IS menit,pengurangan berat sebesar 2,66 %. Hal ini dapatdimaklumi karena panas yang diperlukan cukupbesar hingga penguapan terjadi lebih banyak.Pengurangan berat ini mungkin disebabkanmenguapnya kandungan air yang diduga terdapatdalam garam campuran tersebut atau karenatimbulnya gas CI2 akibat pemanasan yang terjadi.Namun kedua penyebab ini sulit untuk ditentukanpembuktiannya.

::1/"

300250

•I · 3500C

~360 oC

----6-- 400 oC

200

•

150

Waktu. menit

10050

,....••02

04

"". 1.2~~ 1c.'"~ 08~ 060.

Dari uraian di atas dapat dipahami bahwasuhu memberi pengaruh terhadap proses pelelehangaram campuran KCI-LiC!. Semakin tinggi suhupemanasan, makin cepat waktu diperlukan untukpelelehan. Demikian juga waktu pemanasanberpengaruh pada proses pelelehan. Untuk suhutertentu, pemanasan untuk waktu relatif pendekbelum memberikan efek pelelehan, tetapi makinlama waktu proses pelelehan terjadi.

Dari percobaan ini dapat diamati pulabahwa pencampuran garam dapat menyebabkanpenurunan suhu leleh dari campuran tersebut. Padakondisi percobaan yang dilakukan ini, maka padasuhu 380 °c dan \vaktu 80 menit, suhu 400 °c danwaktu 30 menit serta suhu 450°C dan waktu 15

menit, maka telah terjadi proses pelelehan secarasempuma. Diduga kondisi itu merupakan titikeutektik dari campuran garam tersebut, namunperkiraan ini masih harus dibuktikan denganpercobaan lanjutan yaitu dengan memvariasi beratmasing-masing garam penyusun yaitu KCI danLiC!. Hasil percobaan ini telah membuktikanhipotesis bahwa pemanasan pada suhu di bawahsuhu leleh masing-masing garam penyusun (KCl =790 DC, LiCI = 614 0c) selama waktu tertentusudah menyebabkan pelelehan garam campuranKCI-LiCI I: I.

Dari percobaan ini diperoleh pula kenyataanbahwa proses pelelehan garam campuran KCI-LiCIterjadi secara menycluruh maksudnya tidak terjadiproses pelelehan sebagian, sehingga tidak didapatifraksi yang leleh maupun fraksi yang tidak !eleh,melainkan jika pelclehan terjadi maka semua garammeleleh. Proses pelelchan sebagian terjadi padapelelehan garam NaNO) saja, dan bagian yangleleh dan tidak leleh dapat dipisahkan, schinggadapat dihitung fraksi garam yang leleh maupunyang tidak Icleh[ I0].

Pad a Tabel I Gambar I dapat dilihat pulabahwa pemanasan menyebabkan pengurangan beratgaram campuran dibandingkan dengan beratawalnya. Pemanasan pada suhu relatif rendah yaitu350 DC waktu pemanasan selama 25 - 240 menittidak terlalu ban yak berpengaruh terhadappengurangan berat yaitu sekitar 0,39 - 0,48 %. Halini mungkin disebabkan panas yang diperlukankurang sehingga penambahan waktu tidakbcrpcngamh banyak. Pada suhu 380 DC, pengamhwaktu sudah nampak yaitu makin lama waktupemanasan prosentase pengurangan beratbertambah besar, tetapi relatif tetap jika waktusudah mencapai 110 menit, sedangkan pada suhuyang lebih tinggi yaitu 400 DC, pengurangan beratdalam waktu 15 menit sebesar 1,38 % dan padasa at terjadi pelelehan semua (30 menit) sebesar1,52 %. Setc1ah terjadi proses pelelehan,

Gambar 1. Pel/garuh \Vaklu lerhadap pel/gu­ral/gal/ ber(lI garam campural/ KCI­LiCi (/: I)

2. Tilljauall termodillamik

Dengan menggunakan persamaan sepertitelah dituliskan dalam bab Pendahuluan, maka

panas yang diperlukan dan laju pemanasan alatpada proses pelelehan dapat dihitung. Daripercobaan yang dilakukan diperoleh hasil bahwapemanasan pada suhu dan waktu tertentu belumterjadi proses pelelehan. Untuk kondisi ini panasyang diperlukan Qr sarna dengan Q,. Untukpercobaan di mana telah terjadi proses pelelehan,maka Qr = Q, + Q2. Dengan mengetahui panasyang diperlukan pada saat terjadi proses pelelehantersebut, maka laju pemanasan, q dapat dihitung.Dalam Tabel 2 (lampiran) dan Gambar 2 disajikanhasil perhitungan laju pemanasan pada prosespemanasanlpelelehan garam campuran KCI-LiCI dimana terlihat ba!m'a pada suhu yang relatif rendahyaitu 380°C diperlukan waktu pemanasan selama80 menit dan waktu ini makin berkurang dengannaiknya suhu yaitu menjadi 30 menit untuk suhu400 DC dan IS menit untuk suhu 450°C. Kondisi

yang terakhir ini sesuai dengan pustaka 9 yaitupelelehan campuran garam KCI-LiCI terjadi padasuhu 450 °c, namun waktu dan perbandingan be rat

Prosiding Pertemuan dan Presentasillmiah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

Sigit dall Helldro Wallyollo ISSN 0216 - 3128 245

100 ...-----------------~ 100

"""""''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''-~....-= = = _""'----- --masing-masing garam penyusun yang tidak I namun pemanasan masih berlangsung, maka adadipublikasikan. panas yang hilang. Hal ini tidak bisa dihindari

karena pelelehan diamati setelah sampel dingin dandikeluarkan dari tungku.

80

20

o

380 380 4()() 420Suhu. oC

440

80c

§60 ::

~40 ~

c­,20 ~

1200

1000:: ! 800/~:I

l800

-5. 400. IiQ. 200

00

20406080100120140Waktu. menil

Gambar 2. Pellgaruh suhu pada saat pelelehallgaram campurall KCI-LiCI (I: I)

Kebalikan dengan waktu, maka makin tinggisuhu pemanasan, laju pemanasan alat makinbertambah besar. Pada suhu 380°C laju pemanasanalat sebesar 6,2684 kal/men, pada suhu 400°Csebesar 17, 26 kaVmen dan pada suhu 450°Csebesar 37,26 kal/men. Berdasarkan data ini makadapat ditentukan panas yang diperlukan untukmencapai suhu tertentu di mana belurn terjadiproses pelelehan (Qd dan panas total sampaiterjadinya proses pelelehan (Qr) seperti tertuangpada lampiran Tabel 3.

Untuk pemanasan garam KCI saja dan LiCIsaja pad a suhu 400°C dan waktu 60 men it,masing-masing panas yang diperlukan adalah100,65 kal dan 174,90 kal. Apabila kedua garamtersebut dicampur menjadi suatu garam campuranyaitu KCI-LiCI 1:1 temyata panas yang diper1ukanlebih besar, walaupun suhu masih relatif rendah(sampel No. 3,4,5) di mana belum terjadi prosespelelehan. Untuk suhu 380°C ke atas, di manasudah terjadi proses pelelehan, maka panas yangdiperlukan makin besar dengan makin lamanyawaktu pemanasan (sampel 6,7,8) (Gambar 3).Panas yang diperlukan pada pemanasan suhu tinggi(400°C) dengan waktu 60 men it jauh lebih besardibandingkan dengan pemanasan pada suhu yanglebih rendah yaitu 380°C untuk waktu yang sarna.Pada kondisi tersebut, panas yang diperlukanmasing-masing adalah 1035,83 kal dan 376,10 kal.Jika dilihat pada saat pelelehan terjadi yaitu untukkondisi pemanasan pada (suhu, waktu) : (380°C,80 menit), (400°C, 30 men it) dan (450°C, 15menit), maka panas yang diperlukan total masing­masing adalah 50 1,47 kal, 517,80 kal dan 558,83kal. Harga ini tidak jauh berbeda satu sarna lain.Perbedaan ini mungkin disebabkan oleh intervalwaktu yang kurang pendek. Harga rata-rata yangdiperoleh dan yang merupakan panas yangdiperlukan minimal untuk pelelehan adalah 526,03kal. Untuk kondisi di mana pelelehan sudah terjadi

Gambar 3. Pellgaruh waktu terhadap pallas yallgdiperlllkall pada berbagai suhu padaproses pelelehall KCl-LiCI (I: I)

KESIMPULAN

I. Pemanasan pada suhu 350°C dan waktu 25 ­240 menit, suhu 360°C waktu 60 menit dansuhu 370°C waktu 50 menit belum

menyebabkan pelelehan garam campuran KCI­LiCI. Pelelehan mulai terjadi pad a suhu 380°Cwaktu 80 menit. Waktu yang diperlukan untukproses pelelehan makin kecil jika suhudinaikkan yaitu untuk suhu 400°C waktu 30menit dan untuk suhu 450°C waktu 15 menit.

2. Makin besar suhu yang digunakan untuk prosespelelehan garam campuran KCI-LiCI, makinbesar pula laju pemanasan, tetapi sebaliknyawaktunya makin pendek. Untuk suhu 380 DC,

400°C dan 450°C, laju pemanasan masing­masing adalah 6,2684 kal/men, 16,26 kal/mendan 37,26 kal/men dan waktu masing-masingadalah 80 menit, 30 men it dan 15 menit.

3. Pemanasan garam campuran KCI-LiCI padasuhu tetap (380°C dan 400°C), makin lamawaktu yang dipergunakan makin besar pulapanas total yang diperlukan. Untuk suhu 380°Cwaktu 60 menit dan 120 menit, panas total yangdiperlukan masing-masing adalah 376,10 kaldan 752,21 kal, sedangkan untuk suhu 400°Cwaktu 15 dan 60 menit, panas total yangdiperlukan masing-masing adalah 258,90 kaldan 1035,60kal.

4. Pemanasan menyebabkan pengurangan beratgaram campuran dibandingkan dengan beratawalnya. Pada suhu 350 DC waktu pemanasan25-240 menit menyebabkan pengurangan beratsekitar 0,39 - 0,48 %. Pada suhu 380°C, danwaktu 60-120 menit, menyebabkanpengurangan berat antara 0,58 - 0,99 % danpada suhu 400 DC, pengurangan berat untukwaktu 15 menit sebesar 1,38 % dan pada saat

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Casar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta. 8 Jull 2003

246 ISSN 0216 - 3128 Sigit dim Helldro WahyollO

PUST AKA

UCAP AN TERIMA KASIH

I, M. IYOS R. SUBKI, "Status STSK PLTNDalam Kaitannya Dengan Daur Bahan BakarNuklir", Prosiding PIDBBN I, PEBN BATAN,Jakarta (1996),

Penulis mengucapkan terima kasih kepadaSaudara Ir. Widjaksana yang' telah membantudalam mengevaluasi hasil penelitian dan semuapihak yang telah membantu hingga selesainyapenelitian ini.

- ~---======-=======~====== ~==== ~--terjadi pelelehan 1,52 %. Setelah terjadi proses 2. ADIWARDOYO, "Prospek PLTN Dalampelelehan, pemanasan selama 45 - 60 menit Penyediaan Energi Nasional", Prosidingmemberikan pengurangan berat relatif tetap, PIDBBN II, PEBN BATAN, Jakarta (1996).

masing-masing segesar 1,66 % dan 1,68 'Y:>' 3. COCHRAN, R.G., TSOULFANIDIS, N., "ThePada suhu 450 C selama waktu 15 memt, N I F I C I A I' dI 'fb . 2660 uc ear ue yc e: na YSlS anpengurangan berat re atl esar yaltu , Yo. M" A . N IS'~ anagement, mencan uc ear oClety,

5. Dari percobaan yang dilakukan diperoleh hasil Illiois, (1990).bahwa suhu leleh garam campuran KCI-LiCI " . ,db d' b t (1 1) I b'h d h 4, SIGIT, TmJauan Beberapa Proses Daur Ulang

engan per a mgan era : e I ren aU' T' d' 'D M d K ' ". I '. ramum enra lasl engan eto a enng,dan suhu ,pele ehan masm~-masmg gar~~ PIDBBN V P2TBDU & P2BGGN BAT ANpenyusun bila pemanasan dllakukan sendm- J k (2000) ,sendiri. Hasil ini bermanfaat untuk penelitian a arta, .lanjutan daur ulang secara Pirokimia. 5. PRA YITNO, FATHURACHMAN, GHAIB

WIDODO, A. PAID, "Survei Proses UlangCara Kering, PPI-P2TBDU, BATAN, Jakarta,(1999).

6. BRADLEY, K.J., BOCZAR, P.G.,FEHRENBACH, P.J., "Candu Advanced Fuel

Cycles: Key To Energy Sustainability",Prosiding PIDBBN III, PEBN BATAN,Jakarta, (1997).

7. SMITH., J.H., VAN NESS, H.e.,"Introduction to Chemical EngineringThermodynamic",4th ed., McGraw-Hili BookInternational Edition, New York, (1987).

8. PERRY,R.H" GREEN, J,W., MALONEY,J,e., "Perry's Chemical Engineer's

LAMPIRAN

Tabcll, Data proses pelelehan garam KCl. LiC! dan campuran KC!- LiC! (l.' l)

NOSUHUWAKTUBERATBERA T SETE-PENGURANGAN

"cmcnitAWAL, gLAH PEMA-BERA T %KETERANGAN

NASAN, gI

400 603,0150 --Belum leleh

2

400 603,0227 --Belum leleh

253,0116 2,99980,39Belum leleh

603,0030 2,98850,48Belum leleh

3350 1203,00352,98950,47Belum leleh

1803,00222,98870,45Belum lelch

2403,00092,98650,48Belum Icleh

4

360 603,00352,99030,46"')Belum leleh

3,00042,9263 Belum leleh

5

370 503,00112,98600,49"')Belum lelch

3,00182,9872 Bclum lelch

6

380 603,00142,98600,58"')Beilim lclch

3,00142,9716 Bcllll11lclch

70

3,00112,9739 Bcllll11lclch

3,00082,967570Beilim lclch

3,00102,9757 Bclllm Iclch

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

Sigit dan Hendro Wahyono

Lanjutan Tabell

ISSN 0216 - 3128 247

NOSUHUWAKTUBERATBERA T SETE-PENGURANGAN

°CmenitAWAL, gLAH PEMA-BERA T %KETERANGAN

NASAN, g6

2,9739- Belum leleh

752,9675 --Leleh semua

2,9757

- Leleh semua

3,0006

2,9790 Leleh semua80

3,00132,97290,85*)Leleh semua3,0009

2,9740 Leleh semua

3,0008

2,9756 Leleh scmua90

3,00132,97280,91 *)Leleh semua3,0009

2,9721 Leleh semua

3,0004

2,9736 Leleh semua100

3,00102,97260,92*)Leleh semua3,0009

2,9730 Leleh semua

3,0006

2,9826 Leleh semua110

3,00022,97680,98*)Leleh semua3,0007

2,9702 Leleh semua

3,0006

2,9703 Leleh semua115

3,00032,97180,97*)Leleh semua

2,9758

2,9428 Leleh semua120

3,00072,96700.99*)Leleh semua

15

3,0017 2,96031,38*)Leleh semua7

400 3,00022,9598 Belum leleh3,0002

2,9575 Belum leleh

30

2,95982,94821,52*)Leleh semua2,9575

2,9420 Leleh semua2,9603

2,9159 Leleh semua

45

3,00022,94171,66*)Leleh semua3,0013

2,9313 Leleh semua3,0018

2,9401 Leleh semua

60

3,0010 2,95131,68 *)Leleh semua3,0006

2,9480 Leleh semua3,0009

2,9514 Leleh semua3,0012

2,9206 Leleh semua8450 153,0006 2,92232,66*)Leleh semua

3,00122,9165 Leleh semua

Catatan : Sampel No.1: garamKCl saja Sampel No.2: garam LiCl sajaSampe1 No. 3-8 : garam campuran KCl-LiCl (1: 1)*) rata-rata

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

248 ISSN 0216 - 3128 Sigit dall Helldro Wahyollo

Tabel 2. Laju pemanasan di mana terjadi prosespelelehan garam campuran KCI-LiCII:J

LAJUSURU

WAKTUPEMANASAN, q°C

menit(kal/men)

380

806,2684

400

30 17,26

450

1537,26

Tabel 3. Hasil perhitungan panas yang diper­Ilikal/ pada proses pemal/asan garamcampliran KCI-LiClI: I.

WAKTUPANASNO

SUHUmenitYANG DI-KET.

°CPERLUKAN

kal1

400 60100,65KCI

sap2400 60174,90LiCl

saja3

35025 -235,36KCl-

240

LiCl

1:14

36060243,32KCl-

LiCI1:15

370 50251,31KCI-

LiCl1:160376,10KCl-

638070438,79LiCI

75470,131:1

80501,47

90564,16

100626,84

110689,52

115720,87

120752,21

15258,90KCl-

7

400 30517,80LiCI45

776,701:160

1035,60

8

450 15558,83KCl-

LiCl1:1

TANYAJAWAB

Budi Sulistyo

Harga panas berdasarkan perhitungan ataupcncatalan ?

Apakah kehilangan panas karena konveksidalam percobaan telah diperhitungkan

Sigit

Nilai panas diperoleh berdasarkan datapercobaan lalu dihitung dengan rlimliS didepan, Kehilangan panas karena konveksitidak diperhitlingkan. Yang dihitungadalah panas yang diterima sampel.

Prayitno

Berapa % Clz yang keluar karena proses ?

Bagaimana cara penanganannya apakah adaCI2 ?

Sigit

Besarnya gas, air dan C1: tidak dihitlingyang dihitlmg adalah kehilanagn beratsampel karena pelllanasan.

Gas yang kelliar pada proses refiningnantinya ditalllpung dalalll botol/ tabl/1lg.

Prosiding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003