PENGUASAAN PERALATAN FABRIKASI KERNEL UO2 TERSINTER MENGGUNAKAN MATERIAL SURROGATE

ABSTRAK

Peralatan fabrikasi kernel UO2 tersinter digunakan untuk menyiapkan bahan kernel UO2 tersinter yang akan digunakan untuk pembuatan bahan bakar reaktor daya eksperimental. Reaktor daya eksperimental yang merupakan reaktor suhu tinggi berpendingin gas direncanakan akan dibangun di Kawasan Puspiptek Serpong. Penggunaan bahan nuklir untuk penelitian pembuatan kernel UO2 tersinter sering kali mengalami kendala karena penggunaan bahan nuklir yang harus memenuhi persyaratan tertentu, sehingga digunakan bahan pengganti yaitu kernel (Zr,Ce)O2. Peralatan pokok pada pembuatan kernel (Zr,Ce)O2 ini meliputi pembuatan larutan sol, proses gelasi larutan sol menjadi gel zirkonium-cerium, pencucian gel, pengeringan gel, kalsinasi, reduksi, dan sintering. Penguasaan peralatan pabrikasi meliputi penguasaan pengoperasian alat dan penguasaan modifikasi serta perbaikan peralatan penelitian. Pengoperasian alat gelasi perlu memperhatikan hal hal yang menentukan terhadap pembuatan gel yang baik, agar hasil yang diperoleh dapat dilanjutkan dengan proses-proses berikutnya. Gel yang baik dapat diproses menjadi kernel tersinter yang memenuhi syarat untuk dikenakan proses pelapisan menjadi partikel terlapis. Pada penguasaan pengoperasian peralatan gelasi, tetesan sol pada nozzle penetes sangat menentukan hasil gel akan menjadi gel yang seragam dan bulat atau harus dibuang. Variabel yang mempengaruhi untuk mendapat gel yang baik dan seragam, antara lain adalah ketinggian nozzle. Ketinggian nozzle tidak terlalu berlebihan agar tetesan sol sewaktu jatuh diatas medium gelasi tidak berubah bentuk. Ketahanan tetesan sol tidak berubah bentuk pada waktu jatuh ke media gelasi, juga disebabkan karena presolidifikasi permukaan tetes sudah baik. Presolidifikasi bisa terjadi kalau kolom diatas medium gelasi, terisi gas NH3 dengan konsentrasi yang cukup untuk terjadinya presolidifikasi tetes sol. Untuk mengatur aliran gas NH3, perlu ada kesetimbangan antara kecepatan alir gas dari tabung gas dan penyedotan vakum gas dari kolom. Kecepatan alir gas yang baik adalah 3 L/menit. Tetesan sol dari nozzle penetes dapat menghasilkan gel yang bulat dan seragam, juga memerlukan kesesuaian antara 3 variabel. Ketiga variabel tersebut yaitu, frekuensi vibrasi, amplitudo vibrasi dan laju alir tetesan larutan sol. Kesesuaian antara 3 variabel tersebut dapat menghasilkan tetesan yang terpisah, seragam dan bulat. Frekuensi vibrasi yang baik adalah 90 – 110 Hz. Terdapat hubungan linier antara frekuensi dan laju alir sol, semakin besar frekuensi vibrasi, semakin besar laju alir sol. Viskositas larutan sol juga mempunyai batasan agar supaya larutan sol dapat digelasi atau tidak. Nilai viskositas larutan sol yang baik adalah 40 – 90. Semakin besar viskositas larutan sol, semakin kecil laju alir larutan sol yang menghasilkan tetesan yang stabil dan terpisah. Penguasaan peralatan proses dengan modifikasi dan perbaikan alat dilakukan terhadap beberapa alat proses. Alat furnace yang digunakan untuk proses kalsinasi, dituntut mempunyai peralatan kontrol sehingga dapat diset kecepatan pemanasan dan pendinginan dan dapat diset suhu tetap beberapa kali selama proses kalsinasi. Telah dilakukan modifikasi furnace kalsinasi mulai dari penggantian elemen pemanas dan pemasangan alat kontrol sehingga proses kalsinasi dapat dilakukan secara terkontrol. Kontrol kenaikan suhu dan seting suhu kalsinasi beberapa kali dapat dijalankan pada furnace setelah modifikasi dan perbaikan. Ujicoba furnace kalsinasi sudah dilakukan dan alat dapat beroperasi dengan baik. Furnace reduksi digunakan untuk mereduksi bahan valensi tinggi ke valensi rendah seperti U3O8 menjadi UO2 atau Ce2O3 menjadi CeO2. Furnace reduksi seperti halnya furnace kalsinasi, alat ini juga sudah dapat diprogram untuk seting kecepatan pemanasan maupun pendinginan serta beberapa kali pemanasan pada suhu tetap. Furnace reduksi sudah diujicoca dan hasilnya baik.

Kata Kunci : fabrikasi, kernel, surrogate