Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854 - 5561

PEMUNGUTAN URANIUM DALAM FILTRAT HASIL DEKANTASI

DARI PELARUT AN PELAT ELEMEN BAKAR U3Si2-AI.

Torowati, Asminar

ABSTRAK

PEMUNGUTAN URANIUM DALAM FILTRAT HASIL DEKANTASI DARI PELARUTAN

PELA T ELEMEN BAKAR U3Si2-AI. Telah dilakukan penelitian tentang pemungutanuranium dalam filtrat hasil dekantasi dari pelarutan pelat elemen bakar menggunakan

larutan HCI dan HN03. Untuk proses pemurnian uranium dilakukan dengan metodeekstraksi pelarut menggunakan TBP-kerosin dan MIBK. Dari hasil penelitian harga Kd

dengan menggunakan MIBK dan TBP-kerosin masing niasing adalah 29,03% dan

98,51 %. Pemungutan kembali uranium yang ada dalam fase organik (proses stripping)

pada proses ekstraksi dengan TBP-kerosin dilakukan secara bertingkat menggunakan

H20. Efisiensi secara kumulatif dari proses stripping sampai 5 tingkat sebesar 98,17 %sehingga uranium yang masih berada dalam fase organik sebesar 0,34%. Dari penelitian

ini uranium yang terpungut dengan proses ekstraksi menggunakan TBP-kerosin adalah10,32% dari 12,15% uranium yang ada pada filtrat hasil dekantasi dari pelarutan PEBtersebut.

PENDAHULUAN

Dalam setiap tahapan proses

pembuatan pelat elemen bakar (PEB) selalu

melalui pengujian yang ketat oleh kendali

kualitas uji tak merusak agar PEB yang

dihasilkan memenuhi spesifikasi yang telah

ditentukan. Adanya pengujian yang sangat

ketat tersebut mengakibatkan sering timbul

berbagai bentuk gagalan terutama dalam

bentuk gaga Ian pelat. Gagalan PEB masih

mengandung uranium (U) dengan kadar yang

cukup tinggi sehingga perlu adanya usaha

untuk pemungutan U baik dalam bentuk serbuk

U3Si2 maupun larutan uranil nitrat (UN).Sebagai langkah awal dalam proses

pemungutan U dari PEB terlebih dahulu

dilakukan pelarutan terhadap PEB guna

melepaskan AI yang berfungsi sebagai

kelongsong dalam PEB tersebut. Pelarutan

awal dari PEB dilakukan menggunakanlarutan NaOH.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut(2)

U3§.!2 - AI + NaOH + H20U3Si2 + NaAI02 + 3/2 H2 (1)

Dari pelarutan tersebut akan dihasilkan

?n

serbuk U3Si2 dan Natrium Aluminat (NaAI02)dan larutan dalam bentuk gel-gel/koloid.

Serbuk U3Si2 dipisahkan dengan cara

dekantasi. Serbuk U3Si2 dengan butiran yangkecil/halus sangat sulit didekantasi karena

terjebak di dalam gel-gel tersebut, sehingga U

yang terpungut tidak maksimal, dengan

demikian filtrat tersebut disamping masih

mengandung U yang cukup besar. Oleh

!<arena itu perlu adanya usaha untuk

memungut atau meminimalisasi U yang adadalam filtrat hasil dekantasi tersebut

Dalam upaya untuk memungut atau

meminimalisai U yang ada didalam filtrat hasil

dekantasi perlu dilakukan pelarutan terhadap

gel gel tersebut dengan menggunakan larutanasam.

Pelarutan uranium dengan asam

klorida(HCI) akan terbentuk senyawa uranil

klorida { U02CI2} sedangkan dengan asam

nitrat (HN03) terbentuk senyawa uranil nitrat(1,3)

{U02(N03)2}'Proses pemurnian uranium dalam

media HCI akan optimum apabila pelarut

organik yang digunakan adalah metyl iso butyl

ISSN 0854 - 5561

keton (MISK), sedangkan uranium yang

berada dalam media HN03 optimum dengan

menggunakan pelarut organik TSP-kerosin.(1,2,3)

Stabilitas senyawa komplek U sangat

tergantung pada anion asam pembentuk

Komplek tersebut. Stabilitas senyawa komplekakan semakin besar apabila ion

pengompleknya berasal dari asam yangsemakin lemah.(2) Dengan demikian akan

memudahkan dalam pemilihan pelarut organik

yang akan digunakan untuk proses ekstraksi

dalam rangka pemurnian uranium.

Hipotesa dalam penelitian ini adalah

pelarutan filtrat hasil dekantasi dari pelarutan

PES dilakukan dengan menggunakan HCI dan

HN03 apabila volume HCIDHN03 makalarutan berada dalam suasana HCI, sehingga

proses pemurnian uranium akan lebih baik

menggunakan pelarut organik MISK yang

ditunjukkan dengan harga koefisien distribusi

(Kd).

Dengan adanya hipotesa tersebut

maka dalam penelitian ini dilakukan pelarutan

terhadap filtrat dengan menggunakan HCI dan

HN03 pekat sedangkan proses pemurniandilakukan dengan menggunakan MISK danTSP-kerosin,

TATA KERJA

1. Bahan:

Pelat elemen bakar U3Si2-A1, NaOH,

HN03 pure, H2S04 pekat, H20, TritisolVanadil sulfat, Asam amidosulfonat,

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil-hasil Penelitian ESN Tahun 2005

Ferro sulfat, Ammonium molibdat, Triti!t9.I,

Kalium Sikromat, kertas saring 7.1:

2. Peralatan:

Seker gelas, labu ukur, pipet ukur,

pemanas, stirer, alat pemotong, timbangan

Sartorius, seperangkat alat Titroprosesor,

tungku pemanas.3. Langkah Kerja :

a. Pelat elemen bakar dipotongkecil-kecil kemudian

dilarutkan dalam larutan

NaOH.

b. Hasil pelarutan didekantir,

selanjutnya larutan hasH

dekantir dilarutkan dengan HCI

dan HN03 pekat.c. Hasil pelarutan tersebut

(pada butir b.) diekstraksi

menggunakan TSP -kerosin dan MISK

dilanjutkan analisis uraniumdalam larutan fase air hasil

masing-masing prosesekstraksi.

d. Larutan fase organik hasil

proses ekstraksi

menggunakan TSP-kerosin

dilakukan stripping

menggunakan H20 650C.Uranium dalam larutan fase

air hasil stripping dianalisis.

Stripping dilakukan secara

bertingkat.

Tabel 1. Data dan U dan U3Si2 sebelum pelarutan dan setelah pelarutan.

No. DataSebelum di larutkanSetelah di larutkan

1.

Serat U dalam PES 2,3408 gram2,0564 gram2.

Serat U~Si? dalam PES2,5244 gram2,2293 gram

Dari pelarutan diperoleh hasil bahwa berat U

yang terpungut 2,0564 gram, dibandingkan

dengan berat U awal dalam PES maka ada

21

kehilangan U sebesar 0,2844 gram (12,15%).

Hilangnya U terjadi pada proses dekantir,

karena adanya butiran-butiran U3Si2 yang

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

halus terjebak di dalam larutan/filtrat hasil

dekantir pad a pelarutan awal PEB yangberupa gel-gel/koloid.

Hasil koefisien distribusi (Kd) dari

proses ekstraksi dengan menggunakan MIBK

dan TBP-kerosin masing masing adalah29,03% dan 98,51%.

Dengan melihat data yang diperoleh

ternyata harga Kd dengan menggunakan

MIBK jauh lebih kecil dibandingkan dengan

menggunakan TBP-kerosin, sedangkan dalam

pelarutan filtrat volume HCI pekat yang

digunakan lebih banyak dibandingkan dengan

volume HN03 pekat (8: 1), maka dimungkinkanlarutan cenderung dalam suasana HC!.

Berdasakan pustaka dijelaskan bahwapelarut organik MIBK akan lebik baik

digunakan apabila unsur yang diekstraksi

dalam suasana HCI, ternyata hasilnya

sebaliknya bila dibandingkan dengan prosesekstraksi menggunakan TBP-kerosin.

Hal ini ada beberapa dugaan yang terjadiyaitu:

1 Adanya HN03 dalam senyawakomplek klorida akan mengganggu

dalam proses ekstrasi menggunakan

MIBK sehingga harga Kd keci!.

2 Dalam pelarutan filtrat dengan HCI

12

Jum~~

8

6

4

2

ISSN 0854 - 5561

dan HN03 senyawa yang terbentuk

cenderung dalam bentuk senyawa

uranil nitrat sehingga akan mudahdiekstraksi denganTBP-kerosin ditan­

dai dengan harga Kd cukup besar.Dengan berdasar harga Kd maka

proses stripping hanya dilakukan untuk fase

organik yang berasal dari proses ekstraksimenggunakan TBP-kerosin.

Tabe!. 2. Efisiensi hasil stripping bertingkatsecara kumulatif.

No. TingkatEfiseinsi Uranium

Strippingterpungut (%)

1.I 46,46

2.II 70,90

3.

III 89,30

1-.4.

IV 96,735.

V 98,17

Hasil proses stripping bertingkat

secara kumulatif sampai 5 tingkat mampu

memungut U sampai 98,17% (table 2) dengan

demikian U yang masih berada dalam fase

organik sebesar 0,34%«50 ppm), sehinggabisa dilimbahkan.

o

III

Tingkat strippin

v

Gambar 1. Hubungan antara tingkat stripping dengan jumlah U (%)

??

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

Dari gambar 1. di atas terlihat bahwa

proses stripping mulai tingkat I sampai tingkat

IV terjadi kenaikan jumlah U yang cukup besar

tetapi setelah proses stripping tingkat IV ke V

hanya sebesar 1,44% sehingga untuk proses

stripping V ke VI sudah tidak terjadi kenaikan

-LJ yang signifikan lagi di samping itu uranium

yang masih ada dalam fase organik cukup

kecil yaitu 0.34% sehingga larutan sudah dapat

dilimbahkan «50 ppm). dengan demikian

proses stripping efektif dilakukan sampai

tingkat V.

Dari hasil penelitian ini berarti dapat

memungut kembali uranium sebesar 10.32

% dari 12.15% U yang ada dalam filtrat hasil

dekantir pada pelarutan PEB tersebut.

KESIMPULAN

1. Harga Kd dalam proses ekstraksi

menggunakan MIBK dan TBP-kerosin

masing masing adalah 29.03% dan

98.51%.

2. Proses stripping hanya dilakukan pada

fase organik hasil ekstrasi dengan TBP­

kerosin. dengan proses stripping sampai 5

tingkat mampu memungut uranium sampai98.17%.

3 Dalam penelitian ini mampu memungut

sampai 10,32% dari 12.15% uranium yangada dalam filtrat hasil dekantasi dari

pelarutan PEB U3Si2-AI.

UCAPAN TERIMAKASIH

Penulis mengucapkan terimaksih

kepada Bpk. Ir. Supardjo. MT .• Bpk. Ir.

Wijaksana. Bpk. Drs.Yusuf Nampira.M.Sc. dan

Bpk Ir. Budi Briyatmoko, M.Eng, yang telah

23

ISSN 0854 - 5561

memberi bimbingan serta Bpk. Boybul,

Dipl.Kim. yang telah membantu dalam analisis,

sehingga pelaksanaan penelitian ini dapat

berjalan lancar.

DAFTAR PUSTAKA

1. BENEDICT,M .• PIGFORD,T., LEVI,H.,

"Nuclear chemical engineering," 2nd .

McGraw-Hili Book Company, 1981.2. HROVART,M.F .•and Hassel.H.W.,Resent

Status and Future Aspect of Plate Type

Fuel Element Technology With High

Uranium, density at Nukem • Proceeding of

The International Meeting on Research andTest Reactor Core Conversion from heu to

leu Fuels. Argonne. lilionis. USA, November

8-10,1982.

3. NUR,M.,R. •••Dissolution of pulverized

uranium oxide in hydrochloric acid

solutions." Proseding presentasi ilmiah daurbahan bakar nuklir, Batan. 2001.

4. YUWONO. I.. " pengaruh Suhu, Komposisi

TBP-Kerosin dan Keasaman Umpan

Ekstraksi Pada Efisiensi Reekstraksi, "

Proseding Pertemuan Ilmiah, PPNY.

Batan Yogyakarta, 1988

5. Arthurt I. Vogel. "A. text book of makro and

micro qualitative inorganic analisis".

Longmans Green and Co. London - NewYork. Toronto. 1953.

6. Nampira. Y., "Pelarutan elemen bakar

uranium silisida menggunakan larutan

basa dan asam", Proseding presentasiilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir V,

P2TBDU dan PPBGN. BATAN , Jakarta,2000.