300 ISSN 0216 - 3128 Supardjollo Mud}imall, dkk.

PENGARUH PERBANDINGAN FA : FO DAN SUHU PADASTRIPPliVG (U-Th) TBP - 30 % KEROSEN

Supardjono Mudjiman, Sutarni dan R. Didiek HerhadyPuslitbang Teknologi Maju BA TAN, Yogyakarta

ABSTRAK

PENGARUH PERBANDINGAN FA : FO DAN SUHU PADA STRIPPING (U-Th) TBP 30 % KEROSEN.Telah dilakukan penelitian pengaruh perbandingan FA : FO dan suhu pada stripping (U-Th) TBP-30 %kerosill. Perbandingan FA: FO divariasi dari 2: 1.3: 2. I: I, 2 : 3 dan I: 2. Sedangkan suhu strippingdivariasi dari su/lll 30°C, 40 0c, 50°C, 60 °C. 70°C dan 80°C. Hasil stripping relatif baik pada kondisiperballdingall FA: FO = 3 : 2, su/m sekitar 60-70 0c, keasaman stipper 0,1 N dan waktu I jam. K" U = 2.00dall K" Th = 0,62 - 0.68.

Kata klillci : proses pelllisahan U -Th.

ABSTRACT

THE INFLUENCE OF FA : FO RATIO AND TEMPERATURE ON THE STRIPPING OF (U-TH) TBPKEROSENE 30 %. The investigation of the influence of the ratio FA : FO and the temperature on thestrippillg of(U-Th) TBP-kerosene 30 % has been done. The ratio of FA : FO were varied at 2: 1.3: 2, I:I. 3 : 2 and I : 2. While the temperature were varied at 30°C. 40 °C. 50°C. 60 °C. 70°C and 80 0c. The

reslilt of the stripping relative good at the conditiolls at the ratio of FA : FO = 3 : 2. the temperature about60-70 °C. acidity of stripper at 0.1 N alld residence time at I hour. K,JU = 2.00 and K" Th = 0.62-0.68.

PENDAHULUAN

C ampuran (U-Th) merupakan suatu campuranbahan bakar dari reaktor suhu tinggi. Padamasa sckarang reaktor suhu tinggi (RST) sekarangmerupakan reaktor yang kompetitif sebabdisamping menghasilkan listrik juga dapatmenghasilkan uap jenuh yang dapat digunakanuntuk industri(I.2). Bahan bakar untuk reaktor suhu

tinggi berupa campuran dari uranium dioksida dantorium dioksida (MOX) yang dilapisi denganpirokarbon dan silika karbida. Komposisi daribahan bakar reaktor suhu tinggi adalah(I.2) 14 %235U,I % 238Udan 85 % 232Th. Reaktor suhu tinggidapat juga disebut sebagai reaktor pembiak sebabdengan adanya bahan fertile 232Th akanmenghasilkan bahan fisil 233Udari 232Th denganreaksi sbb. :

Sedangkan untuk proses pelarutan dapat dilakukandengan cara pelarutan bahan bakar bekasnya sajaataupun pelarutan secara total yaitu pelarutan bahanbakar bekas beserta cladingnya.

Proses pemungutan kembali bahan bakarbekas reaktor suhu tinggi adalah Acid ThorexProcess yaitu menggunakan ekstraksi pelarut TBPyang diencerkan dengan 30 % kerosen odorless(4's).Adanya hasil belah terutama Ru, Nb dan Zr akansangat mengganggu dalam proses ekstraksi yangakibatnya akan mempengaruhi besarnya harga Kdatau faktor dekontaminasi. Besarnya Kd didefinisikan sebagai berikut :

CuO(2)

CuA

232Th(n,y) ~23.3 m

232Th27.3 h

(1) CuOCuA

Konsentrasi uranium dalam fase organik.Konsentrasi uranium dalam fasa air.

Mengingat bahan bakar bekas tersebutbanyak mengandung bahan yang berguna makapcrlu diolah kcmbali. Pengolahan bahan bakarbckas seCaI'a umum dapa! dibagi dalam tigatahapan 0,4) yaitu : (a) pendinginan, (b) head allddan (c) pcmisahan atau ekstraksi. Sebelum prosesekstraksi haruslah melalui proses head and yaitumeliputi proses declading dan pelarutan bahanbakar bckas. Proses declading dapat dilakukansecara mekanik, kimia ataupun elektrokimia.

(3)

CThO = Konsentrasi thorium dalam rase organik.CThA = Konsentrasi thorium dalam rasa air.

Proses stripping dimaksudkan untukmemungut/mcmisahkan kembali U dari campuranU dan Th dari fase organiC hasil proses ekstraksi.Stripping menggunakan larutan asam nitrat pada

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

SlIpardjollo M" dkk ISSN 0216 - 3128 301.. - -- --~--- ------ .. _.

konsentrasi rendah. Beberapa parameter yang persamaan 2. Hal ini disebabkan karena fase air /mempengaruhi harga konstante dalam proses FA yang mengambil U juga sedikit. Bila dilihatstripping yaitu keasaman, waktu kontak, suhu dan dari K.J Th terjadi kemiripan seperti pada Kd UkeCepatan putaran pengadukan, semua ini akan karena sifat thorium hampir sarna dengan uranium.berpengaruh pada harga konstante keseimbangan. Pada K.J U = 2,00 besamya K.J Th = 0,62. TujuanDalam penelitian ini akan dipelajari pengaruh dari stripping adalah untukperbandingan FA: Fa dan suhu stripping. mengambiUmemisahkan U dari Th. Jadi kondisi

relatifbaik pada perbandingan FA: Fa = 3: 2.

TAT A KERJA

Bahan

I. Larutan campuran (U-Th) nitrat dengan kadarU= 41,65 g/L dan kadar Th = 208,8 g/L dengankeasaman 3 N.

2. TBP-kerosin 30 %.

3. Asam nitrat dengan kadar 0,1 N untuk stripping.

4. Khemikalia untuk analisis kadar U dan Th.

A/at

I. Pengaduk magnetik lengkap dengan pemanas.

2. Termometer.

3. Seperangkat alat untuk ekstTaksi dan stripping.

4. Seperangkat alat untuk ana lisis kadar U dankadar Th.

Tabel 1. Pengaruh perbandingan FA: FO ter­hadap KtJ U dan Kd Th, pada kondisioperasi suhu sekitar 30 DC, keasamanstripping 0, J N, waktu J jam.

No. Perbandingan KdUKdThFA: Fa

1

2: I 2,430,62

2

3:2 2,000,62

3

1 : I 2,280,89

4

2:3 2,600.81

5

1 : 2 2,720,88

3

2.5

2Kd

1.5

Pengaruh perbandingan FA: FO ter­hadap harga Kd U dan K., Th.

Pengaruh suhu stripping (U-Th) TBP- 30 % kerosin terhadap Kd U danKd Th, pada kondisi operasi,keasaman stripping 0,1 N, waktu 1jam, FA: Fa = 3: 2.

Cara Kelja

Ekstraksi campuran (U-Th) nitrat dengankadar U = 41,65 g/L dan Th =208,8 g/L denganlarutan TBP kerasin 30 %. Hasil ekstraksi

kemudian di stripping dengan larutan asam nitratdengan keasaman 1 N dengan variabel pengaruhperbandingan FA: Fa dan suhu stripping.Perbandingan FA: Fa divariasi dari 2: 1,3: 2, I :I, 2 : 3 dan 1 : 2, sedangkan suhu strippingdivariasi dari 30°C, 40 °c, 50°C, 60 °c, 70°C dan80°C. Hasil stripping kemudian dianalisis kadaruranium dan thorium dengan cara tritrasi.

0.5

0.5

Gambar 1.

Tabel 2.

Kd Th

FA : FO 1.5 2

HASIL DAN PEMBAHASAN.

Hasil-hasil percobaan dapat dilihat dalamtabel 1 dan 2 atau gambar 1 dan 2.

Dari table 1 dapat dilihat bahwa padaperbandingan FA : Fa = 2 : 1, Kd U = 2,43. Padaperbandingan FA: Fa = 3 : 2, maka besamya Kd Umcnjadi 2,00, pada perbandingan FA : Fa = 1 : IKd U = 2,28 dan dengan semakin kecilnyapcrbandingan FA: Fa maka harga K.J U akanscmakin besar hal ini menunjukkan bahwa U yangterambil semakin kccil sesuai dengan definisi pad a

No SuhuKdUKdTh

stripping, C 1

304,530,752

403,540.893

502,540.884

602,000.685

702,080,636

803,620,96

Dari table 2 terlibat bahwa semakin tinggisuhu stripping semakin kecil harga Kd U dan padasuhu antara 60 - 70°C harga Kd U antara 2,00­2,08. Dengan kata lain uranium yang tcrambil

Prosiding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitian Dasar limu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

302 ISSN 0216 - 3128Supardjollo Mudjilllal/, dkk..,

semakin banyak dan pada suhu 80°C, K.J Umenjadi besar/naik = 3,62 atau kadar uranium yangterambil serna kin berkurang. Hal ini disebabkankarena U yang terlarut semakin kecil 1 berkurang.Bila dilihat dari K.J Th terjadi kemiripan sepertipada K.J U karena sifat thorium hampir sarnadengan uranium. Pada K.J U = 2,00 besamya K.JTh= 0,68. Makin tinggi suhu operasi mobilitasmolekul semakin besar sehingga perpindahanuranium maupun uranium dari fase organik ke faseair semakin besar sehingga akan mempengaruhibesamya harga K.J, Jadi sesuai dengan tujuanstripping yaitu pemisahan antara uranium danthorium maka K.JU diambil yang paling kecil makakondisi relatif baik pada suhu sekitar 60-70 °c.

4. HERHADY, R.D., Masduki, B., SIGIT,"Tinjauan Proses Pemungutan Bahan Bakardari Elemen Bahan Bekas Reaktor TemperaturTinggi", Prosiding Seminar ke-4 ReaktorTemperatur Tinggi dan Teknologi Nuklir",Badan Tenaga Nuklir Nasional, PusatPengkajian Teknologi, Jakarta 15-16 Pebruari(1999).

5. SHORT, G.D.C., ORSENIGO, G. andROMBERG, E., "Thorium Fuel Cycle ­Reprocessing of Uranium-Thorium Fuel forHigh-Temperature Gas-Cooled PowerReactor", US Atomic Energy Commissions 1

Division of Technical Information, (1968).

Gambar 2. Pengaruh sullll stripping terhadapharga K" Udall K" Th.

54.5

f3. 4~3.5c: 3.g2.5::J 2"C~1.5

10.5

o

30

KdTh

40 70 80

TANYAJAWAB

Budi Briyantmoko

Tujuan dari pada penelitian ini ?

Dari kesimpulan, parameter-parameter kondisioperasi tersebut apakah dapat dipakai untukkapasitas pengolahan yang lebih besar ?

Supardjono M.

Tujuan penelitian ini untuk mengetahuikondisi stripping pada pengolahall bahanbakar bekas U-Th dellgan cara simulasi,

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian dapat disimpulkanbahwa kondisi stripping terbaik baik pada suhusekitar 60-70 °c dan perbandingan FA : FO = 3 : 2,serta keasaman stripper 0,1 N dengan waktu kontaksekitar I jam, Kd U = 2,00 dan Kd Th antara = 0,62-0,68,

UCAP AN TERIMA KASIH

Ucapan terimakasih ditujukan kepada bp.Bambang Pratikno dan bpk. Sugiyanto, B.Sc. yangtelah membantu penelitian ini sehingga penelitiandapat selesai.

PUST AKA

I. MA, B,M., "Nuclear Reactor Material andApplications", Van Nostrand Reinhold Co.,Inc" (1983).

2. 0 __ , "The Thorium-Uranium Cycle",isnwww.in2p3.fr/reacteurs- hybrides/houch 961node 7.hmtl.cached.

3. BENEDICT, M., PIGFORD, T.H., "NuclearChemical Engineering", Mc. Graw Hill BookCo., New York, (1981).

Hasi/ kesimpulan data-data dapatdigunakan untuk kapasitas yang lebihbesar.

Muzakky

Apa hubungan suhu terhadap proses stripping?

Apa tidak merusak larutan ekstratannya ?

Supardjono M.Suhu akan mempengaruhi harga Kd,tentunya akan belpengaruh terhadapproses stripping,

Kalau makin tinggi su/lllllya makabelpengaruh terhadap lase air, akanmenguap (asam nitratnya), dicari suhuterbaik

Tumpal P.

Kalau pengaruh suhu sudah diteliti, bagaimanapengaruh tekanan ?

Supardjono M.

pengaruh tekanan ada, tetapi kecil padaproses stripping

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Jull2003