BATAN
B-68 EKSTRAKSI – STRIPPING URANIUM –MOLIBDENUM DARI GAGALAN PRODUKSI BAHAN BAKAR REAKTOR RISET
Ghaib Widodo PUSAT TEKNOLOGI BAHAN BAKAR NUKLIR, Kawasan Puspiptek, Serpong 15314 Oktober 2012
LATAR BELAKANG
•
Kondisi yang menjadi latar belakang kegiatan litbangyasa
Pada saat ini, Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir BATAN tengah mengembangkan teknologi pembuatan bahan bakar UMo, yang dalam pelaksanaan pembuatannya dijumpai beberapa kendala seperti gagalnya produksi serbuk UMo-Al dan fabrikasinya sehingga dihasilkan gagalan yang dapat berupa serbuk, inti elemen bakar dan pelat elemen bakar. Pada kenyatannya, di dalam gagalan produksi tersebut masih terdapat bahan bakar uranium dan molibdenum yang sangat berharga, bernilai ekonomi tinggi dan memenuhi safeguards bahan nuklir dan memiliki aspek keselamatan lingkungan. Ekstraksi dan stripping merupakan metoda yang dapat digunakan untuk pemungutan dan pemisahan uranium-molibdenum. Hasil penelitian ekstraksi dan stripping bahan bakar UMo dapat digunakan sebagai antisipasi pemungutan dan pemisahan uranium-molibdenum jika produksi bahan bakar UMo telah dilaksanakan pada suatu saat nanti yang pada proses pembuatannya dimungkinkan terjadi gagalan.
Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012
1
METODOLOGI
•
Ruang Lingkup Kegiatan Bahan yang digunakan adalah gagalan serbuk, inti elemen bakar atau pelat elemen bakar UMo yang diperoleh dari pembuatan bahan bakar UMo-Al yang dilakukan di PTBN. Gagalan produksi tersebut dilarutkan dengan NaOH membentuk larutan NaOCl2 yang dipisahkan dari residu UMo dan impuritas. Residu dilarutkan dengan asam nitrat. Konsentrasi uranium ditentukan menggunakan titroprosesor, Mo dan impuritas dengan AAS atau ICP. Pada proses ekstraksi, koefisien distribusi dihitung sebagai perbandingan konsentrasi uranium dalam fasa organik dibagi dengan konsentrasi dalam fasa air. Setelah proses ekstraksi dilakukan scrubbing dan stripping hingga diperoleh produk larutan uranil nitrat dan molibdenum nitrat yang terpisah. Peralatan yang digunakan adalah ekstraktor dari bahan gelas, pengaduk magnet, AAS atau ICP, potensiometer, Titroprosesor, timbangan analitik dll. Ekstraksi dan stripping dilakukan dengan berbagai kondisi operasi yaitu 1) jenis pengekstraks yang selektif yaitu TBP, (2) Solvent/pengencer yang cocok yaitu kerosin atau dodekan, (3) keasaman umpan, (4) koefisien distribusi, (5) kondisi proses seperti suhu. Bentuk Kegiatan : Penelusuran Pustaka, Perangkaian peralatan proses, Percobaan di laboratorium, Pengolahan dan evaluasi data, Diskusi hasil, Pelaporan, Publikasi ilmiah •
Fokus Kegiatan : Energi Baru dan Terbarukan
Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012
2
• Desain Penelitian Mula-mula dilakukan pelarutan gagalan produksi yang bisa berupa serbuk, inti elemen bakar maupun pelat elemen bakar UMo-Al dengan larutan NaOH kemudian pemisahan larutan NaAlO2 dan residu UMo yang berimpuritas. Residu UMo berimpuritas dilarutkan dengan asam nitrat pekat hingga diperoleh larutan campuran UO2(NO3)2 dan MoO2(NO3)2 yang masih mengandung impuritas lalu . diekstraksi dengan TBP dalam pengencer dodekan atau kerosin sehingga terjadi pemisahan antara uranium-molibdenum dengan impuritas sebagai rafinat. Uranium-molibdenum dalam fasa organik discrubb dengan NH3 sehingga uranium nitrat-TBP terpisah dari molibdenun nitrat-TBP. Uranium nitrat-TBP terpisah distripping dengan air panas dan molibdenun nitrat-TBP discrub dengan asam sulfat lalu distripping dengan air panas sehingga diperoleh larutan molibdenum nitrat yang terpisah dari TBP. Konsentrasi uranium, molibdenum, impuritas dan koefisien distribusinya ditentukan. Parameter yang dipelajari pada proses ekstraksi adalah waktu, kecepatan pengadukan dan keasaman umpan dan parameter untuk proses stripping adalah suhu • Tahapan – Metode Pelaksanaan Kegiatan Pelaksanaan kegiatan mulai dari koordinasi internal dan eksternal, percobaan di laboratorium, pelaporan per termin dan pengelolaan anggaran telah dilaksanakan sesuai dengan rencana. Hasil percobaan berupa data dan produk hasil ekstraksi dan stripping telah diperoleh. Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang 2012
3
•
Perkembangan dan Hasil Kegiatan Metode ekstraksi dan stripping dapat digunakan untuk pemungutan dan pemisahan uranium-molibdenum sehingga dapat untuk antisipasi pemungutan dan pemisahan uranium-molibdenum jika produksi bahan bakar UMo telah dilaksanakan pada suatu saat nanti yang pada proses pembuatannya dimungkinkan terjadi gagalan.
Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang 2012
4
SINERGI KOORDINASI
• Lingkup dan bentuk koordinasi yang dilaku kan 1.
2. 3.
Strategi pelaksanaan dapat dilakukan dengan rapat koordinasi secara formal maupun non-formal, memberikan laporan kemajuan penelitian ke Biro Perencanaan BATAN dan RISTEK Melakukan koordinasi rutin dengan peneliti, pembantu peneliti baik sebelum maupun sesudah melakukan percobaan. Untuk yang berkaitan dengan administrasi, dilakukan koordinasi dengan PTBN dan Biro Perencanaan BATAN
Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012
5
PEMANFAATAN HASIL KEGIATAN
•
Data Umpan Proses Ekstraksi Data Kadar U standarU3O8 No.
V titran (mL)
Konsentrasi (g/L)
Kadar U (%)
1
3,396
10,104
85,3955
2
3,415
10,161
85,8773
3
3,387
10,076
85,1589
Kadar U rata-rata
85,4772
Data Umpan Proses Ekstraksi No.
V titran (mL)
Konsentrasi (g/L)
1
1,451
4,317
2
1,452
4,320
3
1,409
4,190
4
1,473
4,381
Konsentrasi rata-rata
4,302
Konsentrasi 50 x
215,1
Konsentrasi x FK
213,4007
Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012
6
• Data Hasil Proses Ekstraksi UMo V titran
Kons. U
(mL)
(g/L)
0,109
0,325
0,107
0,319
0,101
0,301
Kons. U Rata-rata
(g/L) 0,315
V FA (mL)
20
gU
g U x FK
0,0063
0,00625
• Data Hasil Proses Stripping UMo Waktu No.
Pengadukan (menit)
Efisiensi Stripping (%)
1.
30
29,46
2.
40
31,28
3.
50
37,08
4.
60
37,08
Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang 2012
7
POTENSI PENGEMBANGAN KE DEPAN •
Rancangan Pengembangan ke depan Setelah diperoleh hasil dari penelitian yang dilakukan ini, maka metoda ekstraksi-stripping dapat digunakan untuk proses pemungutan U dan Mo dari gagalanpembuatan bahan bakar UMo-Al yang sedang dikembangkan di PTBN saat ini, sehingga bahan bakar U dan Mo dapat digunakan kembali sebagai bahan baku •
Strategi Pengembangan ke depan Dalam prakteknya, fabrikasi bahan bakar UMo-Al mengalami berbagai kegagalan Dalam prosesnya yang dapat berupa serbuk, inti bahan bakar atau elemen bakar. Untuk mengantisipasi hal itu, metoda esktraksi-stripping yang digunakan dalam penelitian ini dapat digunakan untuk memungut kembali bahan bakar yang masih memiliki nilai tinggi yaitu uranium dan molibdenum. Dengan demikian tidak ada bahan nuklir dan bahan berharga lainnya yang terbuang. Proses pemungutan dari pelarutan, pemisahan, esktraksi, stripping dapat diaplikasikan untuk pengolahan gagalan bahan bakar nantinya •
Tahapan Pengembangan ke depan Hasil penelitian ekstraksi dan stripping dari gagalan produksi bahan bakar Umo dapat digunakan sebagai antisipasi pemungutan dan pemisahan uranium-molibdenum jika produksi bahan bakar UMo telah dilaksanakan pada suatu saat nanti yang pada proses produksinya terjadi gagalan Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012
8
FOTO KEGIATAN FOTO KEGIATAN •Foto Koordinasi dengan pihak terkait
•Foto Pelaksanaan dan Hasil kegiatan
Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012
9
logo lembaga
TERIMA KASIH Ghaib Widodo, Sigit, Kris Tri Basuki, Kasmudin, Antony Simanjuntak
