fabrikasi bahan bakar nuklir

7/26/2019 Fabrikasi Bahan Bakar Nuklir

1/7

Fabrikasi bahan bakar atau perangkat bakar nuklir diawali dengan proses konversi UF6 yang

telah diperkaya (keluaran pabrik pengayaan) menjadi serbuk uranium dioksida (UO2) yang

kemudian dibentuk menjadi pil-pil (pelet) silinder melalui pengepresan dan diteruskan

dengan pemanggangan dalam suasana gas hidrogen pada temperatur tinggi (1!! o") hingga

membetuk pelet UO2 berderajat keramik yang rapat dan kuat#

$elet-pelet UO2yang memenuhi persyaratan kualitas kemudian dimasukkan ke dalam sebuah

selongsong dari bahan paduan %ir&onium (%ir&alloy)#

'etelah kedua ujung selongsong ditutup dan dilas batang bahan bakar (uel rod) disusun

membentuk suatu perangkat bakar (uel assembly)#

*eras $+, 1!!! +e berisi sekitar 16! perangkat bakar# *otal batang bahan bakar yang

digunakan men&apai .2!!! buah# 'etiap batang bahan bakar kira-kira berisi /!! 0 /! pelet

UO2 yang masing-masing pelet beratnya 6 0 gram#

$abrik perangkat bakar $+, terbesar di dunia antara lain adalah +estinghouse 0 U'

dengan kapasitas produksi 16!! tontahun 3lobal 4u&lear Fuel 0 meri&as dengan kapasitas

produksi 12!! tontahun Ulba 0 5a%akhstan dengan kapasitas produksi 2!!! tontahun

*78 7lektrosal 0 ,usia dengan kapasitas produksi 1!2! tontahun *78 4ovosibirsk 0

,usia dengan kapasitas produksi 1!!! tontahun dan F9F" 0 $eran&is dengan kapasitas

produksi :2! tontahun#

4egara lain pengoperasi $8*4 yang juga memproduksi perangka bakar adalah ;epang 5orea

'elatan "hina i dalam teras reaktor sejumlah U-2/: akan menyerap neutron hasil reaksi isi dan berubah

menjadi plutonium ($u-2/?)#


2/7

'etengah dari plutonium yang dihasilkan juga mengalami reaksi isi dan menghasilkan

sepertiga dari energi total reaktor# Untuk mempertahankan kinerja reaktor sekitar sepertiga

dari bahan bakar yang digunakan di dalam teras harus diganti dengan bahan bakar baru setiap

satu tahun atau setiap 1: bulan

$roses $engkayaan dan Fabrikasi 9ahan 9akar 4uklir

$ada umumnya dalam proses pengkayaan uranium dengan &ara diusi gas sumber

pen&emaran radioaktivitas lingkungan berasal dari kebo&oran uranium he@aluorida# pabila

keadaan sekelilingnya lembab makes akan terjadi asam hidroluorida yang bersiat korosi

dan dapat merusak gelas# >alam hal ini pen&emaran yang lebih besar bahayanya adalah

pen&emaran kimianya (asam he@aluorida) daripada pen&emaran uraniumnya karena siat

iritasi asam he@aluorida sangat tinggi#

>alam proses abrikasi bahan bakar nuklir seperti rolling e@truding ma&hining sumber

pen&emaran pada umumnya berasal dari bubuk o@ida bahan bakar# $ada saat pembakaran

metal bahan uranium dan plutonium bisa keluar dalam bentuk bubuk o@ida maupun debu

logam

$roses abrikasi perangkat bakar di


3/7

*ujuan peletisasi UO2 adalah mendapatkan densitas bahan bakar yang tinggi (?. 0 ?6C

densitas teori) men&iptakan kungkungan yang kuat bagi nuklida hasil isi serta mendapatkan

geometri yang seragam dan standar sesuai persyaratan#

$roses peletisasi diawali dari pen&ampuran serbuk UO2 dengan pelumas Dn-stearat dan

kemudian dikompakan dengan mesin kompaksi# 5ompakan UO2 yang diperoleh kemudian

dihan&urkan lagi dan dibentuk butiran-butiran melalui proses &rushing granulating and

sieving#

$roses granulasi dilakukan mengingat serbuk UO2 yang digunakan adalah serbuk hasil

proses pengendapan >U yang berukuran halus dan berbentuk tidak beraturan sehingga

sangat sulit dikompakkan se&ara dingin (&old pressing)#

*erhadap butiran UO2 kemudian dilakukan proses pengompakan akhir se&ara dingin menjadi

pelet mentah (green pellet) yang harus memenuhi persyaratan dimensi dan densitas (=! - 6!Cdensitas teori)# >ensitas pelet mentah yang diperoleh sangat dipengaruhi oleh tekanan

pengompakkan karakteristik serbuk dan adanya bahan tambahan atau aditi#

$engompakan akhir dilakukan dengan mesin tekan tipe double a&ting press yang dapat

beroperasi se&ara kontinyu# $engompakan akhir ini dilakukan pada tekanan yang lebih tinggi

dibandingkan tekanan pada pengompakan awal agar diperoleh densitas pelet mentah = - 6gr&m/ atau =! - 6!C densitas teori#

Untuk mendapatkan pelet berderajat keramik dan memiliki densitas tinggi (sekitar ?=C

densitas teori) dilakukan proses penyinteran terhadap pelet mentah#

'e&ara umum penyinteran dideinisikan sebagai suatu proses dimana serbuk yang di&etak-te


4/7

kan menjadi massa yang kompak melalui pemanasan pada temperatur di bawah titik

leburnya#

>i


5/7

$roses selanjutnya adalah melapisi permukaan bagian dalam kelongsong dengan grait#

$elapisan dilakukan dengan mengalirkan suspensi koloidal grait ke dalam kelongsong

sehingga terbentuk lapisan tipis dan kemudian dipanggang dalam vakum tinggi grait yang

menempel dengan kuat#

*ahapan proses perakitan elemen bakar (pin) meliputi pengelasan end &ap pertama

dengankelongsong pemasukan baris pelet UO2 sinter ke dalam kelongsong yang salah satu

ujungnya telah ditutup dengan end &ap pengelasan end &apkedua pengerjaan akhir ujung-

ujung batang dan pen&u&ian#

$roses pengelasan end &ap - kelongsong dilakukan dengan mesin las restansi gaya magnit

(magneti& or&e resistan&e welding ma&hine) di dalam kotak khusus yang kedap udara

( welding bo@ ) sehingga kotak tersebut bisa divakumkan dan diisi kembali dengan gas

pelindung las ( Be r )# *ujuan pemvakuman ini adalah untuk menghindari oksidasi selama

proses pengelasan# *ekanan pemvakuman men&apai 1! -/ torr dan tekanan gas pelindung

sekitar 1 atm#

'elanjutnya kelonsong diisi dengan pelet UO2 sinter yang telah dikeringkan pada kondisi

vakum tinggi# 5emudian kelongsong ditutup dengan end &ap kedua dengan &ara pengelasan

memakai las gaya magnetik# >alam waktu bersamaan diisikan pula gas Be# 9ekas-bekas

lasan luar dihilangkan dengan mesin bubut dan dilakukan pembentukan tutup ujung elemen

bakar nuklir sebagai proses pengerjaan akhir#

'etelah elemen bakar selesai dibuat dilakukan perakitan menjadi perangkat bakar nuklir#

'ebanyak 1: buah elemen bakar yang telah dipersiapkan pada tahapan sebelumnya disusun

pada alat pemegang (jig and i@ture) yang dilengkapi dengan pelat ujung# $engelasan

dilakukan satu persatu melalui urutan tertentu dengan memakai sistem las titik (resistan&e

spot welding)#


6/7

*ahapan paling akhir yang dilakukan adalah proses oksidasi berkas elemen bakar dengan alat

auto&laving# $roses ini dimaksudkan untuk membentuk lapisan tipis oksida-DrO2 pada

permukaan batang elemen bakar yang akan meningkatkan ketahanan korosi perangkat bakar

dalam servisnya di teras reaktor# uto&laving dilakukan dalam tungku bejana tekan yang

berisi uap air pada temperatur sekitar .!! !" dan tekanan 1! atm selama waktu 2. jam

$engujian dilakukan terhadap serbuk UO2 dan pelet UO2 serta Dir&aloy (kelongsong bar dan

strip) bertujuan untuk mengendalikan dan mem-pertahankan kualitas produk 0 perangkat

bakar#

$engujian untuk serbuk uranium dioksida meliputi pengujian komposisi isotopik uranium

komposisi kimia (kandungan uranium total OU ratio kadar pengotor kadar air kadar "l-

dan F) ukuran partikel densitas ketuk dan luas muka#

$engujian kualitas pelet UO2 hasil sinter meliputi pengujian geometri kekasaran permukaan

struktur mikro komposisi isotopik uranium OU ratio kandungan F dan "l kandungan "

(karbon) B (hidrogen) dan 4 (nitrogen)#

$engujian bahan Dir&alloy meliputi pengujian ultrasonik metalograi korosi kimia

(kandungan " kandungan 4 kandungan B dan komposisi Fe "r 4i 'n#)#

$engujian elemen bakar (batang bahan bakar) meliputi pengujian visual dimensi kebo&oran

kontaminasi Uranium pada permukaan elemen bakar tekanan internal gas elemen bakar

struktur mikro lasan end &ap - kelongsong uji mekanik (uji tarik uji sobek)#


7/7

$engujian perangkat bakar (uel bundle) meliputi pengujian visual dimensi kebo&oran

kontaminasi Uranium berat perangkat bakar struktur mikro lasan end plate 0 elemen bakar

uji mekanik (ketahanan puntir lasan end plate)#

$enutup

5emampuan dan penguasaan teknologi produksi bahan bakar nuklir diharapkan dapat

meningkatkan bargainning power terhadap opsi domestiikasi industri bahan bakar nuklir

yang merupakan salah satu upaya strategis untuk memperkuat dan meningkatkan kapasitasnasional dalam program introduksi $8*4 pada tahun 2!2= maupun untuk mendukung

pengembangan dan penerapan sistem energi nuklir inovati di masa mendatang dalam

kerangka pembangunan yang berkelanjutan#

5egiatan pengembangan teknologi yang saat ini sedang dilaksanakan di

fabrikasi bahan bakar nuklir

Documents