pengembangan teknologi produksi bahan bakar...

13
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561 PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR REAKTOR DAYA Tri Yulianto ABSTRAK PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR REAKTOR DAYA. Kegiatan pengembangan teknologi produksi bahan bakar reaktor daya ditujukan guna mendukung Landmark BATAN bidang Energi. Mengingat kemampuan fasilitas di PTBN sa at ini, kegiatan pengembangan terutama ditujukan guna menguasai basics teknologi produksi bahan bakar PHWR (Candu), termasuk menguasai teknik pembuatan pin bahan bakar uji untuk di uji iradiasi di PRTF RSG-GAS. Pengembangan meliputi teknologi peletisasi, teknologi pembuatan komponen dan perakitan. Permasalahan utama dalam pembuatan pelet sinter adalah penetapan parameter proses peletisasi yang optimal. Kualitas pelet sinter sangat ditentukan oleh besarnya tekanan pengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain. Selain itu, penetapan parameter perakitan (pelasan, brazing) yang optimal juga merupakan hal yang penting karena keterkaitannya dengan kinerja dan keselamatan iradiasi bahan bakarPemahaman proses produksi bahan bakar akan memberikan informasi yang berguna untuk mendapatkan kondisi proses produksi yang optimal. Kegiatan pengembangan produksi bahan bakar reaktor daya yang dilakukan meliputi pembuatan pelet mentah bahan bakar PHWR Cirene dari serbuk awal yang telah direduksi dan pembuatan prototipe pin uji bahan bakar PWR. PENDAHULUAN Tugas pokok dan fungsi Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir adalah melaksanakan pengembangan teknologi bahan bakar nuklir melalui pelaksanaan pengembangan teknologi produksi bahan bakar nuklir. Pada saat ini, kegiatan pengembangan tersebut ditujukan guna mendukung dan mensukseskan landmark BATAN bidang energi, yaitu berfungsinya science and technology base bidang energi nuklir pada tahun 2010 dan PLTN pertama beroperasi (dalam sistem jaringan listrik Jawa-Bali) pad a tahun 2016. Kegiatan pengembangan teknologi produksi bahan bakar reaktor daya ditujukan guna mendukung Landmark BAT AN bidang Energi. Mengingat kemampuan fasilitas di PTBN saat ini, kegiatan pengembangan terutama ditujukan guna menguasai basic teknologi produksi bahan bakar PHWR (Cirene), termasuk menguasai teknik pembuatan pin bahan bakar uji PWR untuk di uji iradiasi di PRTF RSG-GAS Bahan bakar nuklir yang paling banyak digunakan sa at ini adalah U02, terutama pada reaktor yang menggunkan air atau air berat sebagai moderator/pendingin. Umumnya U02 yang digunakan dalam bentuk padatan berupa pelet silinder . Pelet U02 dibuat dengan proses metalurgi serbuk diawali dengan pengompakan awal, kemudian digerus dan seterusnya diayak sehingga diperoleh berbagai ukuran serbuk. Dengan distribusi ukuran serbuk tertentu, dilakukan proses pengompakan akhir. Untuk serbuk yang mampu tekan bisa langsung dilakukan pengompakkan akhir tanpa melalui proses awal. Pelet tersebut kemudian disinter untuk memperoleh densitas pelet yang sesuai dengan spesifikasi yang ditetapkan. Kualitas pelet U02 sinter sangat ditentukan oleh kerapatan dan kekuatan mekanik pelet mentah yang dihasilkan pada proses pengompakan . Alat kompaksi yang ada mampu dioperasikan untuk memfabrikasi satu pelet dengan satu set parameter dan dapat juga dioperasikan untuk 542

Upload: lenga

Post on 12-Mar-2019

238 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSIBAHAN BAKAR REAKTOR DAYA

Tri Yulianto

ABSTRAK

PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR REAKTOR DAYA.

Kegiatan pengembangan teknologi produksi bahan bakar reaktor daya ditujukan gunamendukung Landmark BATAN bidang Energi. Mengingat kemampuan fasilitas di PTBNsa at ini, kegiatan pengembangan terutama ditujukan guna menguasai basics teknologiproduksi bahan bakar PHWR (Candu), termasuk menguasai teknik pembuatan pinbahan bakar uji untuk di uji iradiasi di PRTF RSG-GAS. Pengembangan meliputiteknologi peletisasi, teknologi pembuatan komponen dan perakitan. Permasalahanutama dalam pembuatan pelet sinter adalah penetapan parameter proses peletisasiyang optimal. Kualitas pelet sinter sangat ditentukan oleh besarnya tekananpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain. Selainitu, penetapan parameter perakitan (pelasan, brazing) yang optimal juga merupakan halyang penting karena keterkaitannya dengan kinerja dan keselamatan iradiasi bahanbakarPemahaman proses produksi bahan bakar akan memberikan informasi yangberguna untuk mendapatkan kondisi proses produksi yang optimal. Kegiatanpengembangan produksi bahan bakar reaktor daya yang dilakukan meliputi pembuatanpelet mentah bahan bakar PHWR Cirene dari serbuk awal yang telah direduksi danpembuatan prototipe pin uji bahan bakar PWR.

PENDAHULUAN

Tugas pokok dan fungsi Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir adalah melaksanakanpengembangan teknologi bahan bakar nuklir melalui pelaksanaan pengembangan teknologi produksibahan bakar nuklir. Pada saat ini, kegiatan pengembangan tersebut ditujukan guna mendukung danmensukseskan landmark BATAN bidang energi, yaitu berfungsinya science and technology basebidang energi nuklir pada tahun 2010 dan PLTN pertama beroperasi (dalam sistem jaringan listrikJawa-Bali) pad a tahun 2016.

Kegiatan pengembangan teknologi produksi bahan bakar reaktor daya ditujukan gunamendukung Landmark BAT AN bidang Energi. Mengingat kemampuan fasilitas di PTBN saat ini,kegiatan pengembangan terutama ditujukan guna menguasai basic teknologi produksi bahan bakarPHWR (Cirene), termasuk menguasai teknik pembuatan pin bahan bakar uji PWR untuk di ujiiradiasi di PRTF RSG-GAS

Bahan bakar nuklir yang paling banyak digunakan saat ini adalah U02, terutama padareaktor yang menggunkan air atau air berat sebagai moderator/pendingin. Umumnya U02 yangdigunakan dalam bentuk padatan berupa pelet silinder .

Pelet U02 dibuat dengan proses metalurgi serbuk diawali dengan pengompakan awal,kemudian digerus dan seterusnya diayak sehingga diperoleh berbagai ukuran serbuk. Dengandistribusi ukuran serbuk tertentu, dilakukan proses pengompakan akhir. Untuk serbuk yang mamputekan bisa langsung dilakukan pengompakkan akhir tanpa melalui proses awal. Pelet tersebutkemudian disinter untuk memperoleh densitas pelet yang sesuai dengan spesifikasi yang ditetapkan.

Kualitas pelet U02 sinter sangat ditentukan oleh kerapatan dan kekuatan mekanik pelet mentah yang

dihasilkan pada proses pengompakan . Alat kompaksi yang ada mampu dioperasikan untuk

memfabrikasi satu pelet dengan satu set parameter dan dapat juga dioperasikan untuk

542

Page 2: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

memproduksi pelet dengan kapasitas produksi 8 sampai dengan 10 pelet per menit dengan satu setparameter pengompakkan. Kemampuan alat kompaksi dalam memproduksi pelet mentah sangatmenentukan variasi panjang. LID dan densitas pelet yang dihasilkan.

Proses pembuatan pelet merupakan satu tahapan pad a proses didalam fabrikasi elemenbakar nuklir untuk bahan bakar reaktor daya jenis LWR maupun HWR. Proses pembuatan pelet ataupeletisasi di IEBE nenggunakan teknik pengompakan dingin terhadap serbuk U02 yang dilanjutkandengan sintering. Tujuan dari proses peletisasi adalah untuk mendapatkan kualitas pelet U02 yangmemenuhi persyaratan untuk operasi suatu reaktor daya.

Kegiatan peletisasi sebelumnya dengan menggunakan serbuk U02 yang ada (produksiCameco) memberikan hasil yang cukup baik pad a kualitas pelet sinter untuk pelet tipe PWR. Tetapiuntuk pembuatan pelet sinter tipe PHWR terutama Cirene belum baik karena masih banyak hasilpelet sinter yang retak. Hal tersebut diduga karena tingginya O/U ratio pada serbuk awal sehinggapada porses sinter juga diikuti proses reduksi cukup berarti untuk mencapai O/U ratio mendekati 2sehingga pelet mengalami retak setelah proses sinter. Untuk mengatasi hal tersebut pada penelitianini untuk pembuatan pelet elemen bakar PHWR Cirene dilakukan reduksi terlebih dahulu terhadapserbuk awal baru kemudian dilakukan proses peletisasi.

Kegiatan lain yang dilakukan dalam rangka mewujudkan berkas elemen bakar Cirene adalahpembuatan komponen yang meliputi pembuatan end cap, penyiapan kelongsong dan pembuatanend plate.

Kegiatan ini diawali dengan reduksi terhadap serbuk awal dan serbuk awal yang telahdigranulasi. Kedua macam serbuk dilakukan proses pengompakan dingin untuk mendaptkandensitas green pel/et antara 5 - 6 gram /mL.Untuk pembuatan komponen diawali denganpemotongan batang, kelongsong dan pelat zircaloy baru kemudian dibentuk sesuai dengan gambardesain elemen bakar PHWR Cirene

Selain melakukan penelitian dan pengembangan bahan bakar PHWR di IEBE jugamengembangkan keahlian untuk dapat membuat pin bakar uji PWR . Bahan bakar yang dibuat inimengikuti gambar pin bahan bakar uji yang disesuaikan dengan PRTF RSG-GAS. Pin bahan bakaruji bentuknya cukup sederhana, sebagai bahan konstruksinya ( kelongsong dan tutup) memakaibahan khusus zirconium al/oy atau zircaloy. Zircaloy yang digunakan adalah jenis zircaloy-4. Bahanini mempunyai sifat penyerapan neutron yang rendah dengan sifat-sifat mekanis, fisis dan korosiyangn cukup baik. Bahan bakar yang dipakai adalah uranium alam produksi Cameco yang dibuatdalam bentuk pelet U02 silindris. Kerumitan proses perakitan pin bahan bakar uji timbul karenapemakaian bahan zircaloy sebagai bahan konstruksinya. Zircaloy pad a temperatur tinggi sangatmudah bereaksi dengan gas sekeliling, seperti oksigen, juga nitrogen dan hidrogen sertasenyawanya. Sedangkan pada proses perakitan dipakai cara las, dengan adanya reaksi tersebutakan mengakibatkan penurunan kekuatan mekanis dan korosi pad a daerah las. Pada kegiatan initelah dibuat 1 buah prototipe pin uji bahan bakar PWR yang dirakit dengan cara pengelasanmenggunakan tenik las TIG .

TAT A KERJA

1. Pembuatan pelet dan komponen bahan bakar PHWR Cirene

Tahapan reduksi serbuk awal

Proses diawali pencampuran serbuk dengan bahan pelumas :Zn stearat) sebanyak 4%berat, pengompakan awal dengan gaya tekan sebesar 2 ton, penghancuran pelet hasil kompakanawal, granulasi dan pengayakan. Serbuk U02 hasil ayakan dari granulasi yang lolos 800 mikron dantertahan 150 mikron direduksi dengan gas hidrogen pada suhu 8000 selama 3 jam bersama samadengan serbuk awal.

543

Page 3: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

Tahapan pengompakkan

Tehadap kedua macam serbuk hasil reduksi dilakukan proses peletisasi untuk menghasilkanpelet mentah (green pellet). Untuk serbuk yang telah digranulasi dikompakkan langsung denganmesin final press, sedangkan untuk serbuk yang belum digranulasi dilakukan proses pengompakkanawal, pemecahan, granulasi, pengayakan dan selanjutnya dilakukan pengompakkan akhir. Proseskakrakterisasi terhadap pelet mentah meliputi pengukuran tinggi, diameter dan densitas. Gaya tekanyang digunakan untuk proses pengompakan sebesar 6 ton dengan diameter dinding dies 23 mm.

Tahapan pembuatan komponen (penyiapan kelongsong, pembuatan and cap dan end plate)

Pembuatan komponen elemen bakar Cirene yang dilakukan pada kegiatan ini juga diawalidengan karkterisasi terhadap bahan kelongsong dan tutup yang sebagian telah dilakukan padatahun sebelumnya. Kelongsong dipotong sesuai dengan ukuran yang telah dipersyaratkan,kemudian dilakukan uji kekasaran terhapadap permukaan kelongsong. End cap dibuat dari batangzirkaloy 2 dengan mesin bubut yang menggunakan special tool. Selanjutnya dilakukan pengukuranterhadap dimensi tutup ujung. End plate dibuat dari pelat zircaloy 2 dengan menggunakan mesinmilling sesuai dengan gambar desain elemen bakar PHWR Cirene.

2. Pembuatan prototipe pin uji bahan bakar PWR

Tahapan pembuatan pelet sinter bahan bakar PWR

Kegiatan penelitian ini menggunakan serbuk UOz alam yang berasal dari CAMECO,Canada Sejumlah serbuk diambil dari drum penyimpan serbuk UOz . Serbuk UOz awal ditambahdengan Zn stearat sebanyak 0,4% berat kemudian dicampur dengan alat pencampur selama 15menit . Hasil pencampuran tersebut dikompakkan langsung dengan mesin pres (ME-21).Pengompakkan dilakukan secara automatik dengan satu set parameter untuk memproduksi 200pelet mentah. Gaya tekanan pengompakkan yang digunakan sebesar tekanan sebesar 4 ton dengandiameter dies 11 mm. Pelet mentah hasil pengompakkan setelah diukur dimensi dan berat kemudiandilakukan proses sintering dengan kondisi sintering : laju pemanasan 250°C/jam dengan atmosfir gasNz sampai temperatur 600°C atmosfir diganti dengan gas Hz dan pemanasan dilanjutkan dengan laju250o/jam sampai suhu 17000C dan temperatur ditahan selama 4 jam. Proses pendinginan dilakukandengan laju 150°C/jam sampai temperatur 600°C atmosfir diganti dengan gas Nz kemudianpendinginan dilanjutkan sampai suhu kamar. Pelet sinter yang dihasilkan dilakukan pengukuran /karakterisasi yang meliputi : dimensi, berat, densitas, O/U ratio, kandungan pengotor, total uranium,kandungan air dan metalografi.

Tahapan pembuatan komponen dan perakitan pin bahan bakar uji PWR

Proses penyiapan komponen yang meliputi penyiapan kelongsong dan pembuatan tutupujung dilakukan di PTNBR sedangkan karakterisasi bahan kelongsong dan tutup dilakukan di PTBN .

Proses perakitan yang meliputi pengisian pelet ke dalam kelongsong dan pengelasan tutupkelongsong dilakukan di PTNBR.

544

Page 4: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

ISSN 0854 - 5561

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

Pelet mentah dan komponen elemen bakar PHWR Cirene

Proses reduksi serbuk U02 awal dengan O/U ratio 2,6 memberikan hasil O/U ratio 2,04

(batasan O/U ratio: 2,00 - 2,13 ).

Pengompakkan terhadap kedua macam serbuk memberikan hasil seperti tabel berikut :

Tabel1. Dimensi, berat dan densitas pelet mentah bahan bakar PHWR Cirene hasil reduksi serbukawal (dengan perlakuan granulasi setelah reduksi)

DiameterTinggi, Densitas.

No,mmmmBerat, qramUDGram/mL

1. 2.342.36857.91331.015.7247

2. 2.342.36357.67321.015.7147

3. 2.342.37458.02601.015.7220

4. 2.342.40358.88581.035.7355

5. 2.342.38858.48961.025.7345

6. 2.342.39058.38351.025.7193

7. 2.342.41159.06991.035.7350

8. 2.342.37457.88201.015.7087

9. 2.342.42158.71221.035.6766

10 2.342.36255.40961.015.4928

11 2.342.39858.80441.025.7412

12 2.342.40158.93481.035.7451

Rata- rata2.342.3958.18201.025.742

545

Page 5: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

Tabel 2. Dimensi, berat dan densitas pelet mentah bahan bakar PHWR Cirene hasil reduksi serbukawal (dengan perlakuan granulasi sebelum reduksi)

DiameterTinggi, Densitas.No

,mmmmBerat, gramLIDGram/ml

1.

2.342.5670.46161.106.4503

2.

2.342.5664.86081.095.9517

3.

2.342.4263.93101.046.1944

4.

2.342.4063.79561.036.2245

5.

2.342.4765.89221.066.2540

6.

2.342.3964.86051.026.3513

7.

2.342.4765.68311.066.2477

8.

2.342.4063.87341.036.2567

9.

2.342.4663.4125- 1.056.0483

10.

2.342.4164.27031.036.2508

11.

2.342.3561.97421.006.2070

12.

2.342.4163.92951.036.2310

13.

2.342.4163.76031.036.2070

14.

2.342.3963.01441.026.2047Rata- rata

2.342.4464.55141.046.2200

8

7.5__ Dengan perlakuan granulasi sebelum reduksi

__ Dengan perlakuan granulasi setelah reduksi7

~ 6.5

E~CI

6•

•<n I ••C'CS

~ 5.5<::C1IC

5

4.5

4

2· 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Nomor pelet mentah

Gambar 1. Hubungan antara nom or pelet dan densitas pelet mentah

Dari Tabel 1, Tabel 2 dan Gambar 1 terlihat bahwa serbuk U02 awal dengan perlakukan granulasisebelum proses reduksi memberikan hasil densitas pelet mentah yang lebih tinggi dibanding denganserbuk yang mengalami perlakuan granulasi setelah reduksi.

546

Page 6: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

Gambar 2. Pelet mentah bahan bakar PHWR Cirene .

Komponen elemen bakar PHWR Cirene

Hasil pengerjaan mekanik yang berupa pembubutan terhadap benda kerja zircaloy-2 diperolehkelongsong sebanyak 20 buah , end cap sebanyak 40 buah dan end plate sebanyak 5 buah sepertiterlihat pad a gambar 3, 4 dan 5.

Gambar 3. Kelongsong bahan bakar PHWR Cirene

Gambar 4. End cap Bahan bakar PHWR Cirene

547

Page 7: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

Gambar 5. End patte Bahan Bakar PHWR Cirene

ISSN 0854 - 5561

Prototipee pin uji bahan bakar PWR

Pelet sinter PWR

Pengompakan serbuk awal Cameco menghasilkan 200 pelet mentah yang kemudian disinter denganparameter sintering : I aju pemanasan 250°C per jam, temperatur sintering 17000C, waktu sintering4 jam, laju pendinginan 150° per jam dan atmosfir gas hidrogen.

Dari 200 pelet sinter yang dihasilkan secara visual rata-rata bagus dan dan terdapat 2 pelet yangretak . Dari 200 pelet tersebut diambil 108 pelet dan dilakukan pencucian dan pengeringanselanjutnya dibagi menjadi 3 bagian untuk persiapan pengisian 3 pin uji bahan bakar PWR(masing­masing 36 pelet). Karakter pelet untuk 3 pin uji tersebut dapat dilihat pada Tabel 3, 4 dan 5.

Tabel 3. Dimensi, berat dan densitas pelet sinter bahan bakar PWR (PIN 1)

DiameterTinggi, Densitas.No

,mmmmBerat, qramLIDGram/ml

2

8.949.005.88351.0110.4118

7

8.939.125.95131.0210.4320

9

8.979.286.09841.0310.3966

11

8.989.286.09181.0310.3622

12

8.919.005.86171.0110.4431

19

8.989.196.00751.0210.3189

21

8.939.015.82861.0110.3417

22

8.949.025.82211.0110.2803

25

9.019.336.10431.0410.2592

26

8.999.165.94491.0210.2372

27

8.999.266.05391.0310.3047

:::>1

8.969.236.08051.0310.4533

35

9.019.306.11071.0310.3107

44

8.939.105.95321.0210.4505

45

9.039.366.16461.0410.2817

52

8.858.595.44070.9710.2939

54

8.969.005.83611.0010.2972

56

8.969.055.86491.0110.2755

548

Page 8: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

598.979.125.94201.0210.3153

60

8.919.005.82431.0110.3765

66

8.779.686.07201.1010.3814

69

8.769.545.90671.0910.2704

74

8.789.676.05111.1010.3407

87

8.789.645.98901.1010.2586

95

8.779.666.01391.1010.3034

96

8.839.886.22021.1210.2785

103

8.819.726.09031.1010.2837

110

8.889.335.99931.0510.3878

124

8.889.436.06701.0610.3858

125

8.969.616.23011.0710.2946

136

8.919.496.11781.0710.3444

154

8.869.235.85691.0410.2974

164

8.929.486.14051.0610.3627

172

8.959.506.14891.0610.3011

177

8.919.456.08361.0610.3224

181

8.929.556.18581.0710.3626

Rata-rata

8.919.316.00111.0410.3338

Tabel 4. Dimensi, berat dan densitas pelet sinter bahan bakar PWR (PIN 2)

DiameterTinggi, Densitas.No

,mmmmBerat, qramUDGram/mL

24

8.938.975.75691.0010.2524

178

8.919.606.23301.0810.4262

196

8.889.386.02061.0610.3769

169

8.889.356.01051.0510.3927

123

8.899.506.14361.0710.4238

148

8.889.255.93221.0410.3604

124

8.879.335.96121.0510.3529

171

8.889.366.02601.0510.4084

187

8.919.546.17331.0710.3835

197

8.919.506.14531.0710.3799

127

8.939.586.24991.0710.4138

139

8.939.536.19731.0710.3959

138

8.929.516.18171.0710.4071

175

8.889.436.08251.0610.4202

199

8.959.706.32691.0810.3730

131

8.929.516.17931.0710.4108

134

8.959.546.17171.0710.2806

166

8.949.576.23881.0710.3907

549

Page 9: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

1228.899.396.02301.0610.3311

198

8.899.446.08631.0610.3922

159

8.939.636.56891.0810.8967

135

8.889.396.02381.0610.3636

184

8.919.516.17021.0710.4188

150

8.919.356.05991.0510.4077

194

8.879.436.07681.0610.4261

189

8.899.456.10071.0610.41359

180

8.889.355.99451.0510.36506

130

8.979.796.42541.0910.39886

160

8.929.456.13691.0610.39724

137

8.929.556.19721.0710.38946

185

8.999.836.4781.0910.3872

161

8.889.376.0391.0610.41972

152

8.869.295.91821.0510.33801

151

8.909.376.05521.0510.38518

144

8.919.356.04691.0510.37758

191

8.919.576.2081.0710.40914

Rata-rata

8.919.466.12891.0610.3991

Tabel 5. Dimensi, berat dan densitas pelet sinter bahan bakar PWR (PIN 3)

DiameterTinggi, Densitas.No

,mmmmBerat, qramLIDGram/mL

109

8.949.606.25551.0710.5185

73

8.789.626.0331.1010.5165

72

8.789.405.88041.0710.4939

89

8.769.555.951.0910.4893

83

9.019.326.16291.0310.5268

102

8.749.615.98051.1010.5169

29

8.939.085.89751.0210.5244

18

9.039.246.14441.0210.5319

94

8.779.676.06191.1010.5277

90

8.779.626.00061.1010.4681

34

8.959.105.92381.0210.4920

20

8.959.175.99661.0210.5388

106

8.929.546.20911.0710.5628

105

8.909.446.10021.0610.5369

71

8.789.676.05491.1010.4913

55

8.959.155.98081.0210.5502

108

8.919.506.14811.0710.5276

115

8.919.486.13441.0610.5186

119

8.889.416.05051.0610.5327

550

Page 10: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

808.809.365.92081.0610.5467

68

8.889.816.33661.1010.5669

15

8.938.955.79511.0010.4940

18

8.989.356.14781.0410.5299

118

8.859.235.8851.0410.5112

41

8.949.095.92931.0210.5453

99

8.759.615.99561.1010.5353

63

8.938.975.82111.0010.5093

16

8.928.895.73211.0010.4828

79

8.669.305.67911.0710.5355

126

8.899.446.10271.0610.5572

111

8.889.416.06461.0610.5573

65

8.969.135.96591.0210.5155

146

8.879.225.90221.0410.5214

183

8.969.746.3821.0910.5271

133

8.929.536.19151.0710.5361

165

8.909.486.12751.0710.5468

Rata-rata

8.889.386.02621.0610.5245

Tabel 6. Karakter pelet U02 sinter

No. Karakterisasi Hasil PengukuranBatas yangditerima1

Penentuan ratio O/U 2.00182.0152

Penentuan kadar C dan N ttd3

Pengujian metalografi (grain 6,9 IJm5 - 25IJmsize) 4

Penentuan kekasaran 0,186 - 0,2161Jm<1.2 IJmpermukaan pelet 5

Penentuan kadar air 0.003 %6

Penentuan total U 88,134 %7

Penentuan impuritas ppmppm (max.)AI

ttd50B

ttd0.6Ca

21.550Cr

22100Cu

0.675120Cd

ttd0.5Fe

41100Mn

ttd10

Mg8.40550

Nittd75

Dy

ttd0.15Gd

ttd0.1Si

ttd60

551

Page 11: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

Gambar 6. Pelet sinter bahan bakar PWR

ISSN 0854 - 5561

Bahan zircaloy-4

Bahan zircaloy-4 yang harus disediakan berbentuk batang pipa untuk kelongsong dan batanganuntuk tutup. Bahan dikarakterisasi terlebih dahulu. Adapun karakterisasi yang bisa dilakukan meliputipengukuran konsentrasi bahan pemadu. impuritas dan sifat mekanik .

Hasil pengukuran konsentrasi bahan pemadu dan impuritas adalah

Unsur Konsentrasi pengukuran

Pemadu

% berat

Sn

2.1164

CR

0.1981

Impuritas

ppmMn

48.8701

Ti

118.0544

W

98.4639

Cd

0.3474

Mo

98.6812

Co

98.3127

Si

220.4832

Cu

41.1025

AI

131.7978

Sifat mekanik dan orentasi untuk kelongsong yang diukur adalah :

Karakterisasi Hasil pengukuran

UTS

559.58 N/mrrJ2-

Elongation

22.09%

YS

420.00 N/mm2

Prototipe pin uji bahan bakar PWR

Untuk memperoleh prototipee pin uji bahan bakar PWR (PIN 1). pelet sinter yang sudah disiapkansebanyak 36 pelet dengan berat total 218 gram dimasukkan kedalam kelongsong dan kedua

552

Page 12: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

ujungnya ditutup selanjutnya dilakukan pengelasan terhadap kedua tutup ujungnya dengan las TIG.Parameter las TIG yang digunakan untuk melakukan proses pengelasan PIN 1 adalah sebagaiberikut :

Kondisi pola arus las dan waktu pelasan

Arus dan Waktu Pelasan

No

DelayTingkat ITingkat IITingkat IIITingkat IVDown

Slope

RPM(detik)

(Amp/ detik)( Amp/detik)(Amp/detik)(Amp/detik)(detik)

P1

1 37/2 37/336/335/357,5

P2

1 35/2 34/333/332/357,5

P3

3 37/3 36/333/332/337,5

Keterangan :P1.: Pelasan Plug 1. P2 : Pelasan Plug 2, P3: Pelasan Lubang

Gambar 7. Tutup bawah, kelongsong dan tutup atas pin uji bahan bakar PWR

Gambar 8. Prototipe pin uji bahan bakar PWR

KESIMPULAN

Prosas reduksi memberikan hasil O/U ratio 2,04 yang masuk dalam batasan persyaratan serbukUO 2 (batasan O/U ratio: 2,00 - 2,13 ).

Dari hasil pengompakkan serbuk hasil reduksi telah diperoleh 26 pelet mentah dengan rincian :

12 pelet mentah dari serbuk dengan perlakukan granulasi setelah reduksi yang mempunyaidensitas rata-rata 5,7042 g/ml .dan 14 pelet mentah

- pelet mentah dari serbuk dengan perlakukan granulasi sebelum reduksi yang mempunyaidensitas rata-rata 6,2200 gr/mL.

553

Page 13: PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BAHAN BAKAR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0854-5561-2009-542.pdfpengompakan, komposisi dan jenis aditif, suhu sinter, waktu sinter dan lain-lain

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

Proses pembuatan komponen bahan baker PHWR Cirene memberikan hasil : 20 kelongsong , 40end cap 5 end plate.

Dari proses proses peletisasi bahan bakar PWR diperoleh 198 buah pelet sinter yang bagus (tidakretak ) dan 2 pelet yang retak.

Perakitan pin uji bahan bakar PWR memberikan hasil 1 buah prototipe pin uji bahan bakar PWR.

DAFTAR PUSTAKA

[1] RACHMAWATI, M, Karakterisasi "Proses Pengompakan Serbuk U02 Terhadap Kerapatan dankekuatan mekanik Pelet U02",Prosiding Presentasi IImiah Daur Bahan Bakr Nuklir II, PEBN­BATAN Jakarta, 1996.

[2] RACHMAWATI, M, Karakterisasi "Proses Pengompakan Serb uk U02 (Cameco) Untuk FanrikasiPelet U02 Tipe Candu", Prosiding Presentasi IImiah Daur Bahan Bakr Nuklir III PEBN-BATANJakarta, 1997.

[3] Glodeau, F, Spinzi, M abd Balan, V, "Correlation Between U02 Powder and Pellet Quality inPHWR Fuel Manufacturing",Journal of Buclear Materials Vol. 153, page 156 - 159 North­Holland, Amsterdam, 1988.

[4] Nero, Anthony V, " A Guidebook to Nuclear Reactor", University of California Press, 1979.

[5] Dokumen fabrikasi elemen bakar Cirene.

554