PROSES KIMIAMODERATOR NUKLIRNeutron Hasil FisiReaksi fsi di dalam reaktor nuklir akan menghasilkan neutron baru dengan dengan kecepatan tinggi, sehingga disebut neutron cepat. Energi neutron in adalah 2 MeV. Agar reaksi berantai dalam reaktor termal dapat berlangsung maka energi neutron harus diturunkan menjadi 0,025 eV.Moderasi Neutronroses penurunan energi, atau proses perlambatan neutron ini disebut moderasi neutron menggunakan bahan !ang disebut moderator.Tumbukan Neutron dengan ModeratorNeutron sebelum tumbukanPusat massaInti atom sebelum tumbukanVtcVncPerubahan Energi Neutronerbandingan antara energi akhir terhadap energi mula"mula neutron adalah#$engan A adalah massa inti atom, dan ( )( ) ( ) [ ] [ ] cos 1 1EEatau1 A2Acos A 1EE21122212 + + =++ +=211+=AAPersyaratan Moderator%. &erat atom rendah, semiakin rendah semakin e'ekti' dalam hal menurunkan energi neutron.2. Rapat atom tinggi, semakin tinggi rapat atom berarti tebal moderator !ang digunakan semakin tipis.(. enampang lintang hamburan tinggi). enampang absorbsi rendah.Persyaratan Moderator5. *idak bereaksi dengan pendingin+. *ahan radiasi,. &isa memindahkan panas dengan baik-. .i'at strength !ang baik/. .i'at 'abrikasi !ang mudah%0.0estabilan termal%%.0estabilan radiasi%2.0etahanan terhadap korosiJenis Bahan Moderator%. Air ringan2. Air berat(. 1raft). &er!llium dan paduann!a5. &ahan organik# alk!l aromatik, pol!phenol+. .en!a2a hidrida,. .en!a2a hidroksida dari 0, 3a, Rb, &a, 4i, dll.Nuclear Fission Process in !P!RUNRESTRICTED 11D2O Mo"erator A"#anta$es Excellent moderating ratio, > 5500 What does this get you? Can use lower enrichment (natural uranium) igher !urnu"s #or a gi$en enrichment% &educe "arasitic neutron a!sor"tion in moderator 'a$e neutrons, and s"end them elsewhere% (ermits use o# higher)a!sor"tion structural materials igh (, igh * en$ironments !etter e##iciencies% +aterials to withstand corrosi$e en$ironments% *hermal !reeders with ,)-.. / *h)-.- cycle #easi!le%UNRESTRICTED 12D2O %&aracteristics *hermal)hydraulic "ro"erties similar to -0% (urity &e1uired > 22%5 wt34-0 d5e##/dwt34-0 6 780 to 7.0 m5/wt34-0 less sensiti$e #or enriched #uel% 8 m5 9 800 "cm 9 0%008 5/5 Cost: 6.00 to 500 ;/5g)4-0< 6-00 to =00 ;/5We >ew technologies will reduce the cost% ?uantity &e1uired 6=50 tonnes #or C@>4,)A (6 0%A5 tonnes/+We) 6;850 to ;-00 million / reactor ,""er limit #or 4-0)cooled W& reactors% ,se o# lower moderator/#uel ratio (tighter)lattice "itch) and/or @lternati$e coolants can drastically reduce 4-0 re1uirements%'"ro$en Isoto(es B2O an" D2O Moleculesistor' &ea#' )ater *"euteriu+, Who #irst isolated hea$y water?C Existence o# Bsoto"es(Drancis @ston in 828.)C &uther#ord suggested the existence o#hea$ier Bsoto"e o# hydrogenC arold Clayton ,rey C Dound existence in 82.8C ,rey succeeded in enriching sam"les o# water in the hea$ier isoto"e%C *he next ste" was to isolate "ure hea$y water% C @merican 'cientist Eil!ert >ewton Fewiswith his student &onald *% +ac4onaldHeavy water or "euteriu+ o-i"e *D2., is a natural #orm o# water used to lower the energy o# neutrons in a reactor% Bt is hea$ier than normal water !y a!out 803, and occurs in minute 1uantities (a!out one "art hea$y water "er G,000 "arts water)% C@>4, reactors use hea$y water as !oth moderator and coolant% ea$y water is one o# the most e##icient moderators, and ena!les the C@>4, design to use natural uranium #uel% So Lewis ind out that heavy water had dierent !ro!erties to ordinary water-0 4-0DreeIing "oint (JC )0%00 .%K84ensity o# li1uid (g/cm.)0%2222 (-GG L) 8%805A (-2. L)4ensity o# solid at m%"% (g/cm.)0%28G 8%08K*em"erature o# maximum density (JC).%2K 88%-" (-2KL) G%00 G%=.Proses Pembuatan "ir Berat%. Metode pertukaran isotop2. Medode distilasi air alam(. Metode elektrolisis). Metode gabungan antara metode %, 2, dan (Metode Pertukaran #soto!%. roses 1. 51irdler .ulfde62. roses pertukaran 728"7$(. roses pertukaran 37("72). roses pertukaran Amine"72Proses $Sroses pengka!aan pada proses ini adalah adan!a perbedaan harga 'aktor pemisahan pada kondisi operasi suhu rendah sekitar (0")09 dan operasi suhu tinggi sekitar %20"%)09. emisahan akan terjadi saat kontak antara cairan dan gas pada suhu rendah, molekul $euterium akan berpindah dari gas ke cairan. .edangkan pada suhu tinggi akan terjadi perpindahan molekul $euterium dari cairan ke gas. $engan menggunakan menara pertukaran isotop suhu ganda akan dihasilkan pengka!aan air berat sebesar %0"%5:.Proses $Sroses pertukaran isotop 72."728 adalah kontak antara cairan dan gas pada pasangan menara suhu ganda dengan aliran berla2anan arah. Reaksi !ang terjadi adalah#728 ; 7$. 7$8 ; 72.30!0C1201!0CProses $Sum"an"ro#uk$aste%enara "anas &%"'%enara #in(in &%#')2* + )DS )D* + )2S)D* + )2S )2* + )DS)2S)DS)DSProses $SProses $S$i dalam menara dingin deuterium berpindah dari gas ke cairan dengan pergeseran kesetimbangan reaksi ke kanan. .edangkan dalam menara panas deuterium berpindah dari cairan ke gas dengan pergeseran ke kiri. $engan cara ini 72. han!a ber'ungsi sebagai media perantara pemindahan deuterium dari menara panas ke menara dingin. .ehingga apabila operasi dijalankan secara terus menurus akan didapatkan pengka!aan air berat melalui menara dingin.Proses $SSuhu CK Suhu CK0 2,52) -0 %,/(/%0 2,(/0 /0 %,-/,20 2,22/ %00 %,-5-(0 2,222 %%0 %,-2()0 2,%5( %20 %,,/050 2,0/% %(0 %,,+%+0 2,0(5 %)0 %,,(2,0 %,/-5 %50 %,,0+)ubun(an su,u #an konstanta kesetimban(anProses $S7arga tetapan kesetimbangan, 0?=72.> dalam 'ase cair dapat dianggap sama dengan perbandingan di phase gasn!a. 8leh karena itu pada konsentrasi rendah =728>c dan =72.>c adalah mendekati %, maka persamaan dapat didekati dengan#=7$8>c @ 0< =7$.>g[ ] [ ][ ] [ ]c DS c 2Oc 2S c DOK- =Proses $S0< adalah berbanding terbalik dengan suhu, maka harga 0uclear 'ociety Mulletin Ool --, >o 8, -008 De!ruary www%cns)snc%ca/Mulletin/@P+illerPea$yPWater%"d#Old Technology and New1aterDistillation3inis,er45 m ,i(,06! m #iam47S tec,nolo(-)2S + )2*300 m o3 total to$er ,ei(,t2 m in #iam6CECE 3inis,er25 m ,i(,0615 m #iam63or samescale1970sCIRCE tec,nolo(-)2 + )2*25 m o3 to$er ,ei(,t265 m #iam6 3or same scale2000s