20090112 Fuel Cycle Farid

8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid

1/43


2/43

Air berat dalam wujud visual mempunyai kemiripan

dengan air ringan (H2

O).

Pada temperatur sekitar 200C, 2O memiliki

densitas sekitar !!" lebi# tinggi daripada H2O,

se#ingga b$b$t 2O dengan v$lume !00 % menjadi

sekiar !!! &g.


3/43

'engandung

ba#an isil, pada

awalnya #anya

2*+

Pada saat

ber$perasi akan

bertamba# ba#an

isil lainnya, Pu

erbentuk padat. Panas dilepaskan

$le# #asil isi. 'emiliki luar

permukaan yang

besar untuk

peminda#an

panas. Pada menjadi

ba#an bakar

nuklir bekas

mengandung

pr$duk #asil isi.


4/43


5/43


6/43

ranium awalnya berasal dari pr$ses bintang yang akan mati, disebut

stellar nucleosynthesis. &etika bintang mati dalam suatu supenova atau planetary nebula,

neutr$n dalam jumla# besar ter-ipta. ranium terbentuk melalui penangkapan (-apture) unsur besi dan unsur

yang sama se#ingga n$m$r at$m meningkat dan unsur yang lebi# beratdari besi diper$le#.

ranium tersebut masuk dalam interstellar clouds yang membentuk

sistem tata surya dan menjadi bagian tertentu dalam $rmasi ge$l$gi

bumi.


7/43

Pitchblende

Autunite

&$nsentrasi ratarata uranium di /art# s-rust sebesar 2 ppm.

atuan yang mengandung asam, misalnya granit, memiliki k$sentrasiyang lebi# tinggi, sedangkan batuan sedimentary dan basi- memiliki

k$sentrasi yang lebi# renda#.

uranite atau pit-#blende (*O) merupakan bentuk yang paling banyak

ditemmukan, terdiri atas -ampuran $ksida O2 dan O*.

eberapa mineral uraium sekunderyang banyak dikenal, karena

meman-arkan -a#aya (lu$rensi)

dan warna yang inda#. 1ummite, bentuk umum untuk

lim$ntie yang merupakan -ampuran

$ksidan uranium ter#idrasi denganpeng$t$r, misalnya jenis

p#$s$uranylite ($sat uranium

ter#idrasi) meliputi autunite, saleeite

dan t$rbernite.

uraninite

torbernite


8/43

'et$de yang paling seder#ana dengan detekt$r 1' mendeteksi sinargamma pada dep$sit dipermukaan tana# diidentiikasi. Aerial re-$nnaissan-e, menggunakan pesawat terbang yang terbang

dengan p$la tertentu dan ketinggian renda# mendeteksi tingkat radiasi

yang menandakan p$tensi biji# uranium. 'elalui beberapa lubang pengeb$ran uji-$ba untuk dep$sit yang

berada di bawa# permukaan tana# dan melakukan analisis ge$isikauntuk penentuan keberadaan uranium. esain tambang dan estimasi biaya untuk penambangan uranium

ditentukan berdasarkan kualitias biji# (ore grade), luas daera# (ore

body size) dan kedalaman dep$sit. elain itu $perat$r juga

mengadakan site survey untuk memper$le data k$ndisi tana#,

ar-#ael$gy, t$p$grai, #idr$l$gi, wildlie, vegetati$n, transp$rt, dantenaga kerja.


9/43

3enis penambanga uranium yang dilakukan4

Open Pitndergr$und5n situ lea-#ing


10/43

Penambangan Open pit dilakukan untuk dep$sit yang berada sampai

dengan !00 m dibawa# permukaan tana#. alam penambangan $penpit, air tana# yang terdapat pada tambang

$penpit, dikeluarkan menuju ke badan air di permukaan, misalnya

sungai, #al ini dapat menimbulkan k$ntaminan dalam air permukaan.


11/43

Hal yang menjadi per#atian dalam

undergraound (bawa# tana#) adanya gas

rad$n yang merupakan #asil peluru#anuranium.

eberapa tambang bawa# tana#

memasang sistem ventilasi yang terdiri

atas beberapa an untuk memastikan

udara segar tersedia se-ara memadai

dan tingkat rad$n gas tidak melebi#i nilaiyang ditentukan.

6api, sistem ventilasi tersebut

menimbulkan kenaikan k$nsentrasi gas

rad$n pada lingkungan di sekitar

tambang dan memba#ayakan

masyarakat di sekitarnya. 1as rad$n dari tambang merupakan

lepasan 7at radi$akti terbesar dalam

daur ba#an bakar nuklir yang bersiat

berkala.


12/43

8luida lea-#ing (asam atau basa

lema#) disuntikkan ke dalam

tana# melakui sumur injeksi. 8luida yang diinjeksi (larutan

asam9basa) akan melewati badan

biji# dan bereaksi se-ara kimia. 8luida dan uranium terlarut

kemudian dip$mpa ke permukaan. 8luida yang diinjeksi dapat

terjebak di dalam tana# yang

dapat men-emarkan air tana#.


13/43

iji# uranium dari penambangan di #an-urkan se#ingga ukuran sesuai

untuk pr$ses berikutnya.

iji# uranium kemudian di-ampur dengan air, meng#asilkan slurry yang+0" padatan dan +0" air.

lurry tersebut menjadi masukan untuk pr$-ess leaching (larutan untuk

lea-#ing misalnya H2O: dan ;aCl0*), ;aCl0* meng$ksidasi biji#

uranium, #asil lea-#ing terdiri atas uranium dan l$gam lain yang larut

dalam asam sulat. Pr$ses pemisa#an antara padatan dan larutan. ranium diekstrasi dari larutan #asil pemisa#an, biasanya menggunakan

tributylp#$spate (6P). %arutan ranium #asil ekstrasi diendapkan, dalam bentuk suspensi, yang

kemudian di umpankan ke dryer, se#ingga pr$duk ak#ir yellow cake

(u*0) diper$le#.


14/43

Pr$ses k$nversi *0 menjadi 8


15/43


16/43

O2 8: 8<

*O H8 82

Pure 8


17/43

O*

*O$lvent Heat

Pure 8<

igesti$n @ enitrati$n edu-ti$nH;O*

H2B;2

Hydr$

lu$rinati$n

8lu$rinati$n

O2

H8

8:82 ell$w -ake, *O di-ampur dengan asam nitrat :0", dalam

tanki yang dipanaskan untuk membentuk slurry. lurry diumpankan untuk pr$ses ekstrasi uranium

menggunakan *0" 6P. &emudian #asil ekstrasi diendapkan, dalam bentuk endapan

uranil nitrat (O2(;O*)2) yang dimasukkan ke evap$rat$runtuk ditingkatkan k$nsentrasi, se#ingga diper$l$e#

k$mp$sisi uranil nitrat #eks#idrat (;H), selanjutnya ke

dalam pr$ses denitrasi untuk membentuk 0*.

O* dimasukkan dalam dua reakt$r yang disusun se-ara seri,

ke dalam ke dua reakt$r tersebut diumpankan am$nia yang

tela# dipe-a#. Pr$duk ak#ir yang diper$le# #asil dari reduksi

O* adala# O2. O2 direaksikan dalam reakt$r bed luidisasi yang

dik$ntakkan dengan H8 untuk meng#asilkan 8:.

8: yang diper$le# direaksikan dengan gas lu$r (82) untuk

membentuk 8


18/43

a#an bakar reakt$r air ringan membutu#kan pengayaan uranium,

se#ingga k$sentrasi 2*+ sekitar 2+".

'et$de yang dikenal dalam pr$ses pengayaan uranium, antaralain4

1as sentriugal=1as diusi= Aer$dynami-s=Pertukaran kimia (-#emi-al e@-#ange)=

%aser=Pemisa#an plasma= dan/lektr$magnetik.

Pengayaan se-ara k$mersial untuk pr$duksi ba#an bakar reakt$r

air ringan, antara lain4entriugal gas= dan

diusi gas.


19/43


20/43

Prinsip sentriugasi gas didasarkan ba#wa

gaya sentriugal akan memisa#kan 2*8<

yang lebi# berat di bandingkan dengan2*+8


21/43

&$mp$nen yang berputar Perangkat r$t$r lengkap=6abung r$t$r=

ing atau bell$ws=ales= dan6$p -aps9b$tt$m -aps=

&$mp$nen statis'agnetig suspensi$n bearings=earing9dampers=

'$le-ular pumps='$t$r stat$r=Centriuge #$using9re-ipient= dam-$$ps.


22/43

&$mp$nen yang berputar4Perangkat r$t$r lengkap, tergantung pada desain, panjangnya dalam rentang *0 -m

F !0 m=6abung r$t$r, silinder dengan ketebalan !2 mm atau kurang, beridameter G+ mm

:00 mm, kuat dan ringan terbuat dari almunium #ig# strengt#, maraging steel danmaterial -$mp$sit=ings atau bell$ws, untuk menggabungkan dua tabung r$t$r, tebal * mm atau

kurang daan berdiameter sama dengan tabung r$t$r=ale, berbentuk disk, terdapat lubang di tenga# untuk batang stasi$ner=6$p -aps9/nd -aps berbentuk disk untuk penutup ujung tabung r$t$r.


23/43

Pr$ses diusi berdasarkan ba#wa

gas yang melewati suatu membran

yang memiliki diameter lebi# ke-il

daripada mean ree pat# m$lekul

dalam gas maka dalam aliranberlaku #ukum &nudsen.

Hukum &nudsen menyatakan

ba#wa untuk suatu perbedaan

tekanan, diusi berbanding terbalik

dengan akar kuadrat dari berat

m$lekul dalam gas. ntuk 8


24/43

'embrane yang digunakan untuk diusi

gas #arus terbuat dari material yang

ta#an 8


25/43

8abrikasi ba#an bakar nuklir untuk reakt$r air ringan terdiri atas4

&$nversi kimia 8


26/43

'et$de k$nversi kimia 8< menjadi O2 terdiri atas4

&ering

8< dievap$rasi dengan uap panas untuk membentuk uranil lu$rida (O282), uranil lu$rida(O282) ditamba#kan am$niak untuk membentuk endapan (;H:)22O2. (;H:)22O2.dikalsniasi

*O yang selanjutnya direduksi menjadi O2 dengan H2.

asa#, antara lain4

d.Pr$ses A (amm$nium diuranate), terdapat dua langka# yaitu4

•1as 8< diinjeksikan ke dalam larutan am$niak se#ingga terjadi #idr$lisis dan terbentuk

endapan (;H:)220G. jumla# am$niak yang digunakan dalam pr$ses A sangat berpengaru#

pada pembentukan endapan, terlalu banyak am$niak akan menyebabkan endapan sepertigelantin, dan jika terlalu sedikit pr$duk O2 yang diper$le# akan sulit untuk dibentuk menjadi

pellet. /ndapan tersebut dikumpulkan dan dimasukkan ke pr$ses pengeringan (dried ) pada

temperatur !G+0C.•Pir$lisis diterapkan pada temperatur 000C, yang dilanjutkan dengan reduksi menggunakan

#idr$gen.

e.Pr$ses AC (amm$nium urnanyl -arb$nate)

• Air yang tela# didemineralisasi dan gas 8


27/43

3enis ba#an bakar reakt$r4eakt$r daya4 a#an bakar uranium $ksida berbentuk -erami-s,

berbentuk pelet yang dimasukkan dalam tabung -ladding, dan kadar

pengayaan renda#.eak$r n$n daya (misalnya reakt$r penelitian)4 a#an bakarnya berupa

paduan uranium9allumunium, dengan berbentuk plat dan kadarpengayaan tinggi.

8abrikasi ba#an bakar untuk pellet uranium $ksida menggunakan met$de

pembuatan ceramics , dengan pressing dan sintering dingin.


28/43

Pr$ses pembuatan keramik pellet O2 terdiri atasPen-ampuran serbuk O2 dengan ba#an binder dan lubri-ant=&$mpaksi dalam mesin press $t$matis meng#asilkan green pellet=

Pemanasan untuk meng#ilangkan binder dan lubri-ant pada temperatur


29/43

y g p elanjutnya pellet dimasukkan ke dalam -ladding yang terbuat dari

paduan 7ir-$nium atau stainless steel. etela# -ladding tela# terisi dengan pellet, ke dalam dimasukkan gas

#elium dengan tekanan tinggi. Cladding selanjutnya diperiksa dalam beberapa rangkaian pengujian

antara lain4 keb$-$ran, veriikasi integritas sambungan, gamma s-aning,

dan inspeksi dimensi. &$ntaminasi pada permuaan terluar dibuang


30/43

alam pr$ses abrikasi ba#an bakar, O2 disintering pada

temperatur tinggi, yang meng#asilkan densitas te$ri dari kristal

tunggal sekitar 0". P$r$sitas yang ada dalam ba#an bakar segar untuk mengantisipasi

#asil isi dan adanya peruba#an struktur dan distribusi dalam ba#an

bakar. P$r$sitas tersebut tersebar se-ara #$m$gen dalam padatan sebagai

p$rip$ri dengan bentuk iregular.

6emperatur lele# dari O2 sangat tinggi.

&arena berp$ri (densitas renda#) keramik ba#an bakar memiliki

k$nduktivitas t#ermal renda#.


31/43

&r dan Le merupakan gas mulia, mempunyai siat antara lain46idak larut dalam matriks ba#an bakar nuklir, yang memungkinkan tidak terperangkap dalam

struktur matriks ba#an bakar, se#ingga dapat terlepas dari ba#an bakar dan menimbulkan

tekanan berlebi# pada -ladding= dana#wa &r dan Le bukan padatan tapi gas, mengendap sebagai kantung udara (gelembung,

dengan diameter kurang dari !µm), memiliki k$nduktivitas t#ermal renda# (temperatur ba#anbakar menjadi meningkat) dan mengakibatkan v$lume ekspansi ba#an bakar menjadi lebi# besar

jika dibandingkan &r dan Le berbentuk padatan, dapat memi-u terjadinya swelling dan adanya

k$ntak ba#an bakar dengan -ladding.


32/43

3ika gas isi men-apai ruang yang terkait

dengan v$lume bebas dalam batang ba#an

bakar (uel pin9r$ds) maka dapat dinyatakangas isi tersebut tela# lepas.Pada temperatur renda# (kurang dari

!*00 &, dalam ba#an bakar, O2), #anya

gas isi yang dekat dengan permukaan yang

dapat terlepas. 'ekanisme pelepasan

antara lain4 e-$il, langsung karena dalam

ragment isi energeti-,kedalaman

sekitar !0 m= 5nteraksi dengan ragmen isi= 6umbukan -as-ade= atau

&n$-k $ut, issi$n spike denganat$m gas statis dekat permukaan.

'ekanisme pelepasan tidak dipengaru#i

$le# temperatur, dan temperatur gradient.6$t$al gas isi yang lepas sangat ke-il.


33/43

Pada temperature antara !*00 & sampai dengan !00 &, gerakan at$m gas

dalam padatan menjadi penting, dan at$m gas tersebut berdiusi ke permukaan

yang mengakibtkan terjadinya lepasan pada permukaan. At$m gas yang terjebak (trapping) dalam struktur dapat berdiusi menuju grain

b$undary, dapat terlepas jika terdapat gelembung interganular jumla# bebasyang menimbulkan interlinkage se#ingga men-apai p$ri yang terbuka= atau

6erjadi pelema#an pada grain b$undary yang menimbulkan stress pada ba#an

bakar se#ingga ba#an bakar mengalami -ra-k.

Pada temperatur lebi# besar dari !00 &, gelembung gas dan p$ri tertutup

memiliki energi yang -ukup untuk bergerak yang dipengaru#i $le# gradient#ermal.

1as isi terlepas jika r$ngga tersebut dapat men-apai -ra-k atau terkait

langsung dengan v$lume bebas.


34/43


35/43


36/43

Penyimpanan ba#an bakar nuklir bekas dapat diklasiikasi menjadi4wet st$rage= danry st$rage.

edangkan l$kasi untuk penyimpanan bakar bakar nuklir bekas, dapat

diklasiikasi menjadi4

alam tapak (at t#e rea-t$r site)= dan%uar tapak (away r$m t#e rea-t$r site).


37/43


38/43


39/43

?et st$rage merupakan jenis penyimpanan ba#an bakar

nuklir bekas yang paling banyak digunakan, dengan l$kasi

berada dalar tapak reakt$r. ?et st$rage umumnya dalam bentuk k$lam air (air

ringan), penggunaan air karena mura#, dapat dialirkan

dengan sirkulasi alam, tameng radiasi, dan memuda#kan

dalam penanganan ba#an bakar nuklir bekas. ?et st$rage terdiri atas4

istem pendingin ba#an bakar nuklir bekas untukmeminda#kan panas yang dibangkitkan $le# ba#an

bakar nuklir bekas= istem -leanup untuk memperta#ankan kejelasan

$ptik dan membatasi aktivitas dari air se#ingga tidak

terdapat paparan yang berlebi#an.= dan Pealatan untuk menangani ba#an bakan nuklir

bekas. &$lam air terbuat dari steel lined rein$r-ed -$n-rete. Air yang disirkulasikan dalam k$lam mengandung b$r$n. usunan ba#an bakar nuklir bekas diupayakan tidak

ter-apai kekritisan walaupun air yang digunakan dalam

k$lam tidak mengandung b$r$n.


40/43

ry st$rage menggunakan udara atau gas inert sebagai

pendingin, misalnya He, CO2, untk mengurangi $ksidasiyang terjadi selama penyimpanan ba#an bakar nuklir

bekas. a#an bakar nuklir bekas perlu didinginkan selama

beberapa ta#un dalam wet st$rage sebelum dimasukkan

dalam dry st$rage.

6emperatur maksimum dari -ladding ba#an bakar nuklir

pada saat dimasukkan dalam penyimpanan di#arapkan

sekitar !G+0C. Per#itungan untuk dry st$rage dengan atm$sir gas inert

termperatur -ladding 7ir-al$y dapat men-apai :000C. 3enis dry st$rage, antara lain4

>aults

a#an bakar nuklir bekas disimpan dalam bangunan

dengan bet$n sebagai tameng radiasi (atas9bawa#

permukaan). Panas dipinda#kan $le# udara dengan

berdasarkan k$nveksi alam atau paksa. atu atau

beberapa ba#an bakar nuklir bekas disimpan dalamwada# yang terbuat dari l$gam.

C$ntainer (-ask9sil$)


41/43

( )

istem -ask9sil$ diran-ang m$dulat dan tidak terjadi

lepasan selama penyimpanan.

Cask9sil$s dapat disimpan dalam suatu bangunan

atau berada diruang terbuka.%$gam -ask

&$ntainer yang sangat besar digunakanuntuk pengangkutan, penyimpanan, dan

disp$asl ba#an bakar nuklir bekas. trukturnya terbuat dari $rged steel,

n$dular -ast ir$n, atau steel9lead sandwi-#

stru-ture. alam k$ntainer terdapat wada#

(Canister) untuk menjaga agar strukturba#an bakar nuklir bekas tetap utu#, dan

subkiritis.et$n -asktruktur yang memiliki satu r$ngga, digunakan untuk

penyimpanan, pada kasus tertentu untuk pengankutan

ba#an bakar nuklir bekas. truktur dan tameng

radi$l$gik terbuat dari bet$n dengan densitas tinggi.a#an bakar nuklir bekas disimpan dalam wada#

l$gam yang didinginkan menggunakan k$nveksi alam.il$truktur bet$n mejadi tameng radiasi, di dalam sil$

terdapat vessel dari l$gam.


42/43

Peraturan &epala AP/6/; yang terkait keselamatan dan keamanan dalam daur

ba#an bakar nuklir, antara lain4Peraturan &epala AP/6/; ;0.* 6a#un 200< tentang Peri7inan 5;;=Peraturan &epala AP/6/; ;$.!0 6a#un 200< tentang %ap$ran Analisis

&eselamatan 5;;=Peraturan &epala AP/6/; ;$.!! 6a#un 200G tentang &etentuan &eselamatan

5;;=Peraturan &epala AP/6/; ;$.2 6a#un 200+ tentang istem

Pertanggungjawaban dan Pengendalian a#an ;uklir=Peraturan &epala AP/6/; ;$. < 6a#un 200< tentang Pelaksanaan Pr$t$k$l

6amba#an Pada istem Pertanggungjawaban dan Pengendalian a#an ;uklir=Peraturan &epala AP/6/; ;$. 6a#un 200 tentang Pr$teksi 8isik eakt$r

;uklir= danPeraturan &epala AP/6/; ;$. 6a#un 200 tentang atar 5n$rmasi esain.

Peaturan Pemerinta# yang terkait upaya keselamatan dan keamanan dalam daur

ba#an bakr nuklir antara lain4

PP ;$. ** 6a#un 200G tentang &eselamatan adiasi Pengi$n dan &eamananumber adi$akti=PP. ;$.:* 6a#un 200< tentang Peri7inan eakt$r ;uklir= danPP;$. 6a#un 200 tentang &eselamatan dan &eamanan 5nstalasi dan a#an

;uklir


43/43

Documents

20090112 Fuel Cycle Farid