ISSN 0854 - 5561 Hasi-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

RAN CANCAN MIXING SERBUK U02 DIPERKAYADENCAN U02 ALAM

Sri Moedjajati, Meniek Rachmawati, Djoko Kisworo

ABSTRAK

Dengan adanya kebijakan pemilihan jenis reaktor yaitu jenis PWR, maka serbuk UOz

yang dipakai adalah serbuk UOz diperkaya 5%. Untuk mendapatkan serbuk UOz

diperkaya 5% tersebut salah satu earanya adalah dengan eara teknik peneampuran UOz

alam dengan UOz diperkaya .Pada penelitian sebelumnya telah dikaji kemungkinan

fabrikasi peneampuran UOz alam dengan UOz diperkaya yaitu dengan teknik

"Downblending HEU dengan NU".Oleh karena itu maka dalam penelitian ini akan

diraneang peralatan untuk peneampuran UOz alam dengan UOz diperkaya 20%. Dalam

peraneangan ini yang perlu diperhatikan adalah teknik peneampuran, efek kontaminasiserta efek kekritisan. Selain itu dalam peraneangan ini tetap mengaeu peralatan mixing

yang ada di Laboratorium fabrikasi, sehingga hanya memodifikasi alat yang sudah ada.

Dari hasil perhitungan kekritisan diperoleh : Safe mass limit untuk UOz diperkaya 5% =

13.3 Kg , safe volume untuk UOz diperkaya 5% = 14.6 Lt, safe infinite diameter cylinder

untuk UOz diperkaya 5% = 19.4 em, dan safe infinite slab thicknees untuk serbuk UOz

diperkaya 5% = 8,2 em., sedang efek kontaminasi di alat Mixing tersebut sudah amandari kontaminasi karena wadahnya dalam keadaan tertutup rapat dan peralatan Mixing

ini didesain sedemikian rupa sehingga terjadinya kontaminasi dapat terhindari. Dalam

peraneangan ini diambil basis UOz diperkaya 20% = 1 Kg. Dari perhitungan diperolehukuran wadah mixing UOz alam dengan UOz diperkaya 20% adalah sebagai berikut :

diameter wadah = 15 em, tinggi wadah = 22,5 em, tebal wadah = 5 mm, bahan wadah =

SS -304. Sedang yang perlu dimodifikasi adalah Rolling Speed = 10 -100 Rpm , Timer =

0- 60 menit.

PENDAHULUAN

Di Laboratorium Teknologi fabrikasi

terdapat peralatan Mixing UOz yang dipakai

untuk meneampur UOz dengan bahan pengikat

seperti zeng stearat dll. Dengan kebijakan

pemerintah untuk memilih jenis reactor PLTN

jenis PWR atau PHWR maka UOz yang dipakaiadalah UOz diperkaya 5%. yang merupakan

LEU (Low Enriched Uranium), yaitu UOz

dengan kandungan UZ35 3-5%. Salah satu

eara untuk memperoleh UOz diperkaya 3-5%

tersebut de:lgan eara peneampuran antara

UOz diperkaya HEU ( High Enriched Uranium)

dengan NU (Natural Uranium). Sebelumnyatelah dilakukan studi tentang peneampuran

UOz diperkaya dengan UOz alam dengan

teknologi Downblending HEU dengan

Blendstock ( NU, DU, SEU). Dari kajian

tersebut maka diharapkan peralatan yang ada

215

pada laboratorium teknologi Fabrikasi dapat

digunakan proses pencampuran tersebut

dengan cara memodifikasi peralatan yang

sudah ada (Gambar 1 dan 2). Dalam

perancangan ini akan dieampur UOz diperkaya

20 % dengan UOz alam (UZ35 0,7%) Hal yang

perlu diperhitungkan dalam perancangan iniadalah kritikalitas dari bahan UOz itu sendiri,

efek kontaminasi serta basis desain. Oleh

karena itu dalam peraneangan ini akan

dihitung kritikalitasnya juga. Efek kontaminasi

dari UOz juga perlu diperhatikan sehingga

aman dari kontaminasi. Disini yang akan

dirancang adalah wadah untuk mencampur

mengingat wadah sebelumnya kapasitasnya

besar, sedang dalam perancangan basisnya

adalah UZ35 adalah 1 kg, sehingga diharapkan

dalat dipakai untu skala penelitian.

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

TAT A KERJA

Dalam melakukan perancangan mixing ini

tahapan yang dilakukan adalah :

• Penelusuran spesifikasi teknis yang adadi Lab Tek Fabrikasi.

Spesifikasi Mixing yang ada di Lab TekFabrikasi adalah :

Rolling Speed

Motor powerElektric feed

D Can

L Can

ISSN 0854 - 5561

10 - 50 Rpm0.37 KW

3800V - 50 Hz

29Cm

35 Cm

Gambar.1: Mixing untuk Bahan Bakar

• Perhitungan KritikalitasKritikalitas adalah suatu kondisi dimana

fisi/pembelahan dipertahankan olehreaksi berantai. Massa kritis adalah

sebagai sejumlah minimum uranium yangdiperlukan untuk mempertahankan reaksiberantai.

Jadi kritikalitas terjadi pada kondisi dimana

jumlah U-235 dalam geometri tertentu

mencukupi dan ada moderator yang

membantu reaksi berantai terjadi

Gambar.2: Bahan Bakar Wadah

Perhitungan kekritisan serbuk U02

diperkaya 5 % dihitung berdasarkan dari

grafik dibawah ini (Gambar 3 dan 4) untuk

U02 diperkaya 5 % adalah :

1. Safe mass limit untuk U02 diperkaya 5

% = 13.3 Kg

2. Safe Valum untuk U02 diperkaya 5 %= 14.6 Lt

3. Safe infinite diameter cylinder untuk

U02 diperkaya = 19.4 Cm

4. Safe infinite slab thickness untuk U02

diperkaya = 8.2 Cm

'f

r--" •' .. "...•.•........ , .

_ •• r. .•• ; : "'0 '''.'~ .••• <- ••...• , T~ •. oJ" ,o. ,J,.", I;;••••• L.1 ~ """;,,;_ "Ii.' Li L 0O';r:: •••• 0 •.••••COC ••••••[;) •••'>b ••

Gambar.3: Grafik untuk perhitungan kekritisan

216

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian E8N Tahun 2005

Gambar.4: Grafik untuk perhitungan kekritisan

• Perhitungan ukuran can

Gambar.5: Diagram alir downbleding HEU dengan NU

Material balance untuk peneampuran U02

diperkaya 20% (U235 20%) dengan U02

alam ( U235 0.7%) adalah :X 1 A + X2 8 = X3 ( A + 8 )

20 A + 0.7 8 = 5 (A + 8 )20 A + 0.7 8 = 5 A + 5 8

15A =4.38

8 = 15 I 4.3 A

8asis A ( U235 20%) = 1 Kg

maka 8 ( U235 0.7%) = 15/4.3 kg = 3.49 Kg

Jadi U235 5 % = 1 + 3.49 kg = 4.49 Kg

217

Oensitas serbuk U02 diperkaya 5% = 2.26

glee

Sehingga Volume U02 = 4.49 I 2.26 Lt =1.99 Lt

Asumsi Volume perhitungan = 50% Vol

raneangan

Sehingga Volume rancangan = 2 x 1.99 Lt= 4 Lt

V = TT 14 02 L

Asumsi LID = 1.5

V=TT/4 021.5 0

HasH-hasH Penelitian EBN Tahun 2005

4 =1.177503

03= 3.39703

0= 15.0325 Cm = 15 em

L = 1.5 X 15 Cm = 22.5 Cm

Tebal can = 5 mmBahan = SS 304

HASIL DAN PEMBAHASAN

Oari perhitungan diatas diperoleh

bahwa diameter wadah = 15 em , tinggi wadah= 22,5 em , tebal wadah =5 mm dan bahan

wadah = SS-304 (Gambar 6). Agar supaya

peneampuran UOz tersebut homogen maka

perlu dibuat baling-baling bagian dalam wadah

sehingga UOz tidak mengumpul di satu tempat

.Karena peralatan Mixing yang ada pad a Lab

Fabrikasi hanya dipakai untuk meneampur UOz

alam dengan bahan pengikat (Zn stearat dll)

dan hanya dengan keeepatan putaran yang

rendah yaitu maksimum 50 Rpm serta

timernya hanya sampai 30 men it, maka perlu

dilakukan modifikasi terhadap Rolling Speed

menjadi 10 - 100 Rpm, serta timer menjadi 0­60 menit. Yang perlu diperhatikan dalam

peraneangan ini adalah tingkat penyebaran

kontaminasi dan kekritisannya. Oalam

perhitungan ini sudah diperhitungkan tingkat

kekritisannya. Sedang tingkat kontaminasinyakeeil kemungkinannya terjadi, karena

wadahnya diraneang tertutup rapat dan dalam

proses peneampurannya diikat dengan sabuk

pengaman sehingga tidak akan

tumpah.(gambar raneangan wadah terlihatdibawah ini).

218

ISSN 0854 - 5561

Gambar.6: Raneangan Mixing UOz

KESIMPULAN

Oari hasil raneangan Mixing UOz alam

dengan UOz diperkaya diperoleh spesifikasi

wadah adalah sebagai berikut : diameter

wadah = 15 em, tinggi wadah = 22,5 em, tebalwadah = 5 mm , bahan wadah = SS - 304.

Sedang yang perlu dimodifikasi adalah Rolling

Speed = 10 - 100 Rpm,pengatur waktu (timer)range sampai 0 - 60 menit

DAFTAR PUSTAKA

1. U02 Powder mixing dokumen ANSALOOIN0 110-00-A-0438

2. Ookumen ANSALOO INO 000-00-S-0376

3. Technical Specification UOz Powder

mixing dokumen ANSALOO INO 11O-OO-A­1436 dan INO 110-00-A-0437

4. Menik Rachmawati, Studi kemungkinan

fabrikasi U02 5% dari peneampuran UOz

alam dengan UOz diperkaya 20% ( Lapteknis 2004)