Download - 20090112 Fuel Cycle Farid
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
1/43
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
2/43
Air berat dalam wujud visual mempunyai kemiripan
dengan air ringan (H2
O).
Pada temperatur sekitar 200C, 2O memiliki
densitas sekitar !!" lebi# tinggi daripada H2O,
se#ingga b$b$t 2O dengan v$lume !00 % menjadi
sekiar !!! &g.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
3/43
'engandung
ba#an isil, pada
awalnya #anya
2*+
Pada saat
ber$perasi akan
bertamba# ba#an
isil lainnya, Pu
erbentuk padat. Panas dilepaskan
$le# #asil isi. 'emiliki luar
permukaan yang
besar untuk
peminda#an
panas. Pada menjadi
ba#an bakar
nuklir bekas
mengandung
pr$duk #asil isi.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
4/43
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
5/43
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
6/43
ranium awalnya berasal dari pr$ses bintang yang akan mati, disebut
stellar nucleosynthesis. &etika bintang mati dalam suatu supenova atau planetary nebula,
neutr$n dalam jumla# besar ter-ipta. ranium terbentuk melalui penangkapan (-apture) unsur besi dan unsur
yang sama se#ingga n$m$r at$m meningkat dan unsur yang lebi# beratdari besi diper$le#.
ranium tersebut masuk dalam interstellar clouds yang membentuk
sistem tata surya dan menjadi bagian tertentu dalam $rmasi ge$l$gi
bumi.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
7/43
Pitchblende
Autunite
&$nsentrasi ratarata uranium di /art# s-rust sebesar 2 ppm.
atuan yang mengandung asam, misalnya granit, memiliki k$sentrasiyang lebi# tinggi, sedangkan batuan sedimentary dan basi- memiliki
k$sentrasi yang lebi# renda#.
uranite atau pit-#blende (*O) merupakan bentuk yang paling banyak
ditemmukan, terdiri atas -ampuran $ksida O2 dan O*.
eberapa mineral uraium sekunderyang banyak dikenal, karena
meman-arkan -a#aya (lu$rensi)
dan warna yang inda#. 1ummite, bentuk umum untuk
lim$ntie yang merupakan -ampuran
$ksidan uranium ter#idrasi denganpeng$t$r, misalnya jenis
p#$s$uranylite ($sat uranium
ter#idrasi) meliputi autunite, saleeite
dan t$rbernite.
uraninite
torbernite
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
8/43
'et$de yang paling seder#ana dengan detekt$r 1' mendeteksi sinargamma pada dep$sit dipermukaan tana# diidentiikasi. Aerial re-$nnaissan-e, menggunakan pesawat terbang yang terbang
dengan p$la tertentu dan ketinggian renda# mendeteksi tingkat radiasi
yang menandakan p$tensi biji# uranium. 'elalui beberapa lubang pengeb$ran uji-$ba untuk dep$sit yang
berada di bawa# permukaan tana# dan melakukan analisis ge$isikauntuk penentuan keberadaan uranium. esain tambang dan estimasi biaya untuk penambangan uranium
ditentukan berdasarkan kualitias biji# (ore grade), luas daera# (ore
body size) dan kedalaman dep$sit. elain itu $perat$r juga
mengadakan site survey untuk memper$le data k$ndisi tana#,
ar-#ael$gy, t$p$grai, #idr$l$gi, wildlie, vegetati$n, transp$rt, dantenaga kerja.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
9/43
3enis penambanga uranium yang dilakukan4
Open Pitndergr$und5n situ lea-#ing
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
10/43
Penambangan Open pit dilakukan untuk dep$sit yang berada sampai
dengan !00 m dibawa# permukaan tana#. alam penambangan $penpit, air tana# yang terdapat pada tambang
$penpit, dikeluarkan menuju ke badan air di permukaan, misalnya
sungai, #al ini dapat menimbulkan k$ntaminan dalam air permukaan.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
11/43
Hal yang menjadi per#atian dalam
undergraound (bawa# tana#) adanya gas
rad$n yang merupakan #asil peluru#anuranium.
eberapa tambang bawa# tana#
memasang sistem ventilasi yang terdiri
atas beberapa an untuk memastikan
udara segar tersedia se-ara memadai
dan tingkat rad$n gas tidak melebi#i nilaiyang ditentukan.
6api, sistem ventilasi tersebut
menimbulkan kenaikan k$nsentrasi gas
rad$n pada lingkungan di sekitar
tambang dan memba#ayakan
masyarakat di sekitarnya. 1as rad$n dari tambang merupakan
lepasan 7at radi$akti terbesar dalam
daur ba#an bakar nuklir yang bersiat
berkala.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
12/43
8luida lea-#ing (asam atau basa
lema#) disuntikkan ke dalam
tana# melakui sumur injeksi. 8luida yang diinjeksi (larutan
asam9basa) akan melewati badan
biji# dan bereaksi se-ara kimia. 8luida dan uranium terlarut
kemudian dip$mpa ke permukaan. 8luida yang diinjeksi dapat
terjebak di dalam tana# yang
dapat men-emarkan air tana#.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
13/43
iji# uranium dari penambangan di #an-urkan se#ingga ukuran sesuai
untuk pr$ses berikutnya.
iji# uranium kemudian di-ampur dengan air, meng#asilkan slurry yang+0" padatan dan +0" air.
lurry tersebut menjadi masukan untuk pr$-ess leaching (larutan untuk
lea-#ing misalnya H2O: dan ;aCl0*), ;aCl0* meng$ksidasi biji#
uranium, #asil lea-#ing terdiri atas uranium dan l$gam lain yang larut
dalam asam sulat. Pr$ses pemisa#an antara padatan dan larutan. ranium diekstrasi dari larutan #asil pemisa#an, biasanya menggunakan
tributylp#$spate (6P). %arutan ranium #asil ekstrasi diendapkan, dalam bentuk suspensi, yang
kemudian di umpankan ke dryer, se#ingga pr$duk ak#ir yellow cake
(u*0) diper$le#.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
14/43
Pr$ses k$nversi *0 menjadi 8
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
15/43
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
16/43
O2 8: 8<
*O H8 82
Pure 8
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
17/43
O*
*O$lvent Heat
Pure 8<
igesti$n @ enitrati$n edu-ti$nH;O*
H2B;2
Hydr$
lu$rinati$n
8lu$rinati$n
O2
H8
8:82 ell$w -ake, *O di-ampur dengan asam nitrat :0", dalam
tanki yang dipanaskan untuk membentuk slurry. lurry diumpankan untuk pr$ses ekstrasi uranium
menggunakan *0" 6P. &emudian #asil ekstrasi diendapkan, dalam bentuk endapan
uranil nitrat (O2(;O*)2) yang dimasukkan ke evap$rat$runtuk ditingkatkan k$nsentrasi, se#ingga diper$l$e#
k$mp$sisi uranil nitrat #eks#idrat (;H), selanjutnya ke
dalam pr$ses denitrasi untuk membentuk 0*.
O* dimasukkan dalam dua reakt$r yang disusun se-ara seri,
ke dalam ke dua reakt$r tersebut diumpankan am$nia yang
tela# dipe-a#. Pr$duk ak#ir yang diper$le# #asil dari reduksi
O* adala# O2. O2 direaksikan dalam reakt$r bed luidisasi yang
dik$ntakkan dengan H8 untuk meng#asilkan 8:.
8: yang diper$le# direaksikan dengan gas lu$r (82) untuk
membentuk 8
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
18/43
a#an bakar reakt$r air ringan membutu#kan pengayaan uranium,
se#ingga k$sentrasi 2*+ sekitar 2+".
'et$de yang dikenal dalam pr$ses pengayaan uranium, antaralain4
1as sentriugal=1as diusi= Aer$dynami-s=Pertukaran kimia (-#emi-al e@-#ange)=
%aser=Pemisa#an plasma= dan/lektr$magnetik.
Pengayaan se-ara k$mersial untuk pr$duksi ba#an bakar reakt$r
air ringan, antara lain4entriugal gas= dan
diusi gas.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
19/43
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
20/43
Prinsip sentriugasi gas didasarkan ba#wa
gaya sentriugal akan memisa#kan 2*8<
yang lebi# berat di bandingkan dengan2*+8
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
21/43
&$mp$nen yang berputar Perangkat r$t$r lengkap=6abung r$t$r=
ing atau bell$ws=ales= dan6$p -aps9b$tt$m -aps=
&$mp$nen statis'agnetig suspensi$n bearings=earing9dampers=
'$le-ular pumps='$t$r stat$r=Centriuge #$using9re-ipient= dam-$$ps.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
22/43
&$mp$nen yang berputar4Perangkat r$t$r lengkap, tergantung pada desain, panjangnya dalam rentang *0 -m
F !0 m=6abung r$t$r, silinder dengan ketebalan !2 mm atau kurang, beridameter G+ mm
:00 mm, kuat dan ringan terbuat dari almunium #ig# strengt#, maraging steel danmaterial -$mp$sit=ings atau bell$ws, untuk menggabungkan dua tabung r$t$r, tebal * mm atau
kurang daan berdiameter sama dengan tabung r$t$r=ale, berbentuk disk, terdapat lubang di tenga# untuk batang stasi$ner=6$p -aps9/nd -aps berbentuk disk untuk penutup ujung tabung r$t$r.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
23/43
Pr$ses diusi berdasarkan ba#wa
gas yang melewati suatu membran
yang memiliki diameter lebi# ke-il
daripada mean ree pat# m$lekul
dalam gas maka dalam aliranberlaku #ukum &nudsen.
Hukum &nudsen menyatakan
ba#wa untuk suatu perbedaan
tekanan, diusi berbanding terbalik
dengan akar kuadrat dari berat
m$lekul dalam gas. ntuk 8
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
24/43
'embrane yang digunakan untuk diusi
gas #arus terbuat dari material yang
ta#an 8
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
25/43
8abrikasi ba#an bakar nuklir untuk reakt$r air ringan terdiri atas4
&$nversi kimia 8
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
26/43
'et$de k$nversi kimia 8< menjadi O2 terdiri atas4
&ering
8< dievap$rasi dengan uap panas untuk membentuk uranil lu$rida (O282), uranil lu$rida(O282) ditamba#kan am$niak untuk membentuk endapan (;H:)22O2. (;H:)22O2.dikalsniasi
*O yang selanjutnya direduksi menjadi O2 dengan H2.
asa#, antara lain4
d.Pr$ses A (amm$nium diuranate), terdapat dua langka# yaitu4
•1as 8< diinjeksikan ke dalam larutan am$niak se#ingga terjadi #idr$lisis dan terbentuk
endapan (;H:)220G. jumla# am$niak yang digunakan dalam pr$ses A sangat berpengaru#
pada pembentukan endapan, terlalu banyak am$niak akan menyebabkan endapan sepertigelantin, dan jika terlalu sedikit pr$duk O2 yang diper$le# akan sulit untuk dibentuk menjadi
pellet. /ndapan tersebut dikumpulkan dan dimasukkan ke pr$ses pengeringan (dried ) pada
temperatur !G+0C.•Pir$lisis diterapkan pada temperatur 000C, yang dilanjutkan dengan reduksi menggunakan
#idr$gen.
e.Pr$ses AC (amm$nium urnanyl -arb$nate)
• Air yang tela# didemineralisasi dan gas 8
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
27/43
3enis ba#an bakar reakt$r4eakt$r daya4 a#an bakar uranium $ksida berbentuk -erami-s,
berbentuk pelet yang dimasukkan dalam tabung -ladding, dan kadar
pengayaan renda#.eak$r n$n daya (misalnya reakt$r penelitian)4 a#an bakarnya berupa
paduan uranium9allumunium, dengan berbentuk plat dan kadarpengayaan tinggi.
8abrikasi ba#an bakar untuk pellet uranium $ksida menggunakan met$de
pembuatan ceramics , dengan pressing dan sintering dingin.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
28/43
Pr$ses pembuatan keramik pellet O2 terdiri atasPen-ampuran serbuk O2 dengan ba#an binder dan lubri-ant=&$mpaksi dalam mesin press $t$matis meng#asilkan green pellet=
Pemanasan untuk meng#ilangkan binder dan lubri-ant pada temperatur
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
29/43
y g p elanjutnya pellet dimasukkan ke dalam -ladding yang terbuat dari
paduan 7ir-$nium atau stainless steel. etela# -ladding tela# terisi dengan pellet, ke dalam dimasukkan gas
#elium dengan tekanan tinggi. Cladding selanjutnya diperiksa dalam beberapa rangkaian pengujian
antara lain4 keb$-$ran, veriikasi integritas sambungan, gamma s-aning,
dan inspeksi dimensi. &$ntaminasi pada permuaan terluar dibuang
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
30/43
alam pr$ses abrikasi ba#an bakar, O2 disintering pada
temperatur tinggi, yang meng#asilkan densitas te$ri dari kristal
tunggal sekitar 0". P$r$sitas yang ada dalam ba#an bakar segar untuk mengantisipasi
#asil isi dan adanya peruba#an struktur dan distribusi dalam ba#an
bakar. P$r$sitas tersebut tersebar se-ara #$m$gen dalam padatan sebagai
p$rip$ri dengan bentuk iregular.
6emperatur lele# dari O2 sangat tinggi.
&arena berp$ri (densitas renda#) keramik ba#an bakar memiliki
k$nduktivitas t#ermal renda#.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
31/43
&r dan Le merupakan gas mulia, mempunyai siat antara lain46idak larut dalam matriks ba#an bakar nuklir, yang memungkinkan tidak terperangkap dalam
struktur matriks ba#an bakar, se#ingga dapat terlepas dari ba#an bakar dan menimbulkan
tekanan berlebi# pada -ladding= dana#wa &r dan Le bukan padatan tapi gas, mengendap sebagai kantung udara (gelembung,
dengan diameter kurang dari !µm), memiliki k$nduktivitas t#ermal renda# (temperatur ba#anbakar menjadi meningkat) dan mengakibatkan v$lume ekspansi ba#an bakar menjadi lebi# besar
jika dibandingkan &r dan Le berbentuk padatan, dapat memi-u terjadinya swelling dan adanya
k$ntak ba#an bakar dengan -ladding.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
32/43
3ika gas isi men-apai ruang yang terkait
dengan v$lume bebas dalam batang ba#an
bakar (uel pin9r$ds) maka dapat dinyatakangas isi tersebut tela# lepas.Pada temperatur renda# (kurang dari
!*00 &, dalam ba#an bakar, O2), #anya
gas isi yang dekat dengan permukaan yang
dapat terlepas. 'ekanisme pelepasan
antara lain4 e-$il, langsung karena dalam
ragment isi energeti-,kedalaman
sekitar !0 m= 5nteraksi dengan ragmen isi= 6umbukan -as-ade= atau
&n$-k $ut, issi$n spike denganat$m gas statis dekat permukaan.
'ekanisme pelepasan tidak dipengaru#i
$le# temperatur, dan temperatur gradient.6$t$al gas isi yang lepas sangat ke-il.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
33/43
Pada temperature antara !*00 & sampai dengan !00 &, gerakan at$m gas
dalam padatan menjadi penting, dan at$m gas tersebut berdiusi ke permukaan
yang mengakibtkan terjadinya lepasan pada permukaan. At$m gas yang terjebak (trapping) dalam struktur dapat berdiusi menuju grain
b$undary, dapat terlepas jika terdapat gelembung interganular jumla# bebasyang menimbulkan interlinkage se#ingga men-apai p$ri yang terbuka= atau
6erjadi pelema#an pada grain b$undary yang menimbulkan stress pada ba#an
bakar se#ingga ba#an bakar mengalami -ra-k.
Pada temperatur lebi# besar dari !00 &, gelembung gas dan p$ri tertutup
memiliki energi yang -ukup untuk bergerak yang dipengaru#i $le# gradient#ermal.
1as isi terlepas jika r$ngga tersebut dapat men-apai -ra-k atau terkait
langsung dengan v$lume bebas.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
34/43
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
35/43
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
36/43
Penyimpanan ba#an bakar nuklir bekas dapat diklasiikasi menjadi4wet st$rage= danry st$rage.
edangkan l$kasi untuk penyimpanan bakar bakar nuklir bekas, dapat
diklasiikasi menjadi4
alam tapak (at t#e rea-t$r site)= dan%uar tapak (away r$m t#e rea-t$r site).
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
37/43
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
38/43
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
39/43
?et st$rage merupakan jenis penyimpanan ba#an bakar
nuklir bekas yang paling banyak digunakan, dengan l$kasi
berada dalar tapak reakt$r. ?et st$rage umumnya dalam bentuk k$lam air (air
ringan), penggunaan air karena mura#, dapat dialirkan
dengan sirkulasi alam, tameng radiasi, dan memuda#kan
dalam penanganan ba#an bakar nuklir bekas. ?et st$rage terdiri atas4
istem pendingin ba#an bakar nuklir bekas untukmeminda#kan panas yang dibangkitkan $le# ba#an
bakar nuklir bekas= istem -leanup untuk memperta#ankan kejelasan
$ptik dan membatasi aktivitas dari air se#ingga tidak
terdapat paparan yang berlebi#an.= dan Pealatan untuk menangani ba#an bakan nuklir
bekas. &$lam air terbuat dari steel lined rein$r-ed -$n-rete. Air yang disirkulasikan dalam k$lam mengandung b$r$n. usunan ba#an bakar nuklir bekas diupayakan tidak
ter-apai kekritisan walaupun air yang digunakan dalam
k$lam tidak mengandung b$r$n.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
40/43
ry st$rage menggunakan udara atau gas inert sebagai
pendingin, misalnya He, CO2, untk mengurangi $ksidasiyang terjadi selama penyimpanan ba#an bakar nuklir
bekas. a#an bakar nuklir bekas perlu didinginkan selama
beberapa ta#un dalam wet st$rage sebelum dimasukkan
dalam dry st$rage.
6emperatur maksimum dari -ladding ba#an bakar nuklir
pada saat dimasukkan dalam penyimpanan di#arapkan
sekitar !G+0C. Per#itungan untuk dry st$rage dengan atm$sir gas inert
termperatur -ladding 7ir-al$y dapat men-apai :000C. 3enis dry st$rage, antara lain4
>aults
a#an bakar nuklir bekas disimpan dalam bangunan
dengan bet$n sebagai tameng radiasi (atas9bawa#
permukaan). Panas dipinda#kan $le# udara dengan
berdasarkan k$nveksi alam atau paksa. atu atau
beberapa ba#an bakar nuklir bekas disimpan dalamwada# yang terbuat dari l$gam.
C$ntainer (-ask9sil$)
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
41/43
( )
istem -ask9sil$ diran-ang m$dulat dan tidak terjadi
lepasan selama penyimpanan.
Cask9sil$s dapat disimpan dalam suatu bangunan
atau berada diruang terbuka.%$gam -ask
&$ntainer yang sangat besar digunakanuntuk pengangkutan, penyimpanan, dan
disp$asl ba#an bakar nuklir bekas. trukturnya terbuat dari $rged steel,
n$dular -ast ir$n, atau steel9lead sandwi-#
stru-ture. alam k$ntainer terdapat wada#
(Canister) untuk menjaga agar strukturba#an bakar nuklir bekas tetap utu#, dan
subkiritis.et$n -asktruktur yang memiliki satu r$ngga, digunakan untuk
penyimpanan, pada kasus tertentu untuk pengankutan
ba#an bakar nuklir bekas. truktur dan tameng
radi$l$gik terbuat dari bet$n dengan densitas tinggi.a#an bakar nuklir bekas disimpan dalam wada#
l$gam yang didinginkan menggunakan k$nveksi alam.il$truktur bet$n mejadi tameng radiasi, di dalam sil$
terdapat vessel dari l$gam.
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
42/43
Peraturan &epala AP/6/; yang terkait keselamatan dan keamanan dalam daur
ba#an bakar nuklir, antara lain4Peraturan &epala AP/6/; ;0.* 6a#un 200< tentang Peri7inan 5;;=Peraturan &epala AP/6/; ;$.!0 6a#un 200< tentang %ap$ran Analisis
&eselamatan 5;;=Peraturan &epala AP/6/; ;$.!! 6a#un 200G tentang &etentuan &eselamatan
5;;=Peraturan &epala AP/6/; ;$.2 6a#un 200+ tentang istem
Pertanggungjawaban dan Pengendalian a#an ;uklir=Peraturan &epala AP/6/; ;$. < 6a#un 200< tentang Pelaksanaan Pr$t$k$l
6amba#an Pada istem Pertanggungjawaban dan Pengendalian a#an ;uklir=Peraturan &epala AP/6/; ;$. 6a#un 200 tentang Pr$teksi 8isik eakt$r
;uklir= danPeraturan &epala AP/6/; ;$. 6a#un 200 tentang atar 5n$rmasi esain.
Peaturan Pemerinta# yang terkait upaya keselamatan dan keamanan dalam daur
ba#an bakr nuklir antara lain4
PP ;$. ** 6a#un 200G tentang &eselamatan adiasi Pengi$n dan &eamananumber adi$akti=PP. ;$.:* 6a#un 200< tentang Peri7inan eakt$r ;uklir= danPP;$. 6a#un 200 tentang &eselamatan dan &eamanan 5nstalasi dan a#an
;uklir
-
8/17/2019 20090112 Fuel Cycle Farid
43/43