Pembuatan Standar Isotop 239Pu Dari Limbah Bahan Bakar Nuklir U3si2.docx

8/19/2019 Pembuatan Standar Isotop 239Pu Dari Limbah Bahan Bakar Nuklir U3si2.docx

1/11

HIKMAWATI

1112040178

ICP FISIKA

U N M

Preparation

ofStandardsisotopeP!

2"#fro$N%&ear Fe&WasteU"Si2!A&

Nuclear Physics Paper


2/11

1

CHAPTER I

INTRODUCTION

A. Background

Nuklir merupakan istilah yang yang berhubungan dengan inti atom. Dalam reaksi

nuklir, dimana dua nuklir atau partikel inti bertubrukan akan selalu menghasilkan energy

yang dapat digunakan sebagai tenaga nuklir. Setiap pemanfaatan tenaga nuklir, baik

pemanfaatan untuk pembangkitan daya listrik menggunakan reaktor nuklir, maupun

pemanfaatan nuklir untuk keperluan industri dan rumah sakit. Pasti tidak terlepas dari

yangnamanya limbah, salah satu jenis limbah yang dihasilkanadalah limbah radioaktif.

Limbah radioaktif adalah jenis limbah yang mengandung atau terkontaminasi radionuklida pada konsentrasi atau aktivitas yang melebihi batas yang diijinkan (Clearane level! yang

ditetapkan oleh "adan Penga#as $enaga Nuklir. Selain itu limbah radioaktif merupakan %at

radioaktif yang sudah tidak dapat digunakan lagi, dan&atau bahan serta peralatan yang

terkena %at radioaktif atau menjadi radioaktif dan sudah tidak dapat

difungsikan&dimanfaatkan. "ahan atau peralatan tersebut terkena atau menjadi radioaktif

kemungkinan karena pengoperasian instalasi nuklir atau instalasi yang memanfaatkan radiasi

pengion.

"erdasarkan aktivitasnya limbahdibedakan atas tigabagian, yaitu limbah aktivitas

rendah, limbah aktivitas sedang dan limbah aktivitas tinggi. Limbah aktivitas rendah tidak

memerlukan penanganan yang khusus, begitupun dengan limbah dengan aktivitas sedang

yang memerlukan penanganannya tidak memerlukan pendingin namun memerlukan penahan

radiasi dalam keadaan normal dan pengangkutan. Sedangkan untuk limbah yang aktivitasnya

tinggi memrlukan pendingin dan penahan radiasi dalam penanganan pada keadaan normal

dan pengangkutan, termasuk bahan bakar nuklir bekas.

'lemen bakar )Si*+l yangtelah mengalami radiasi menghasilkan hasil fisi berupa

isotop+isotop unsur berat termasuk *)-Pu. Limbah jenis ini belum memiliki kelayakan untuk

diolah. leh karena itu melalui makalah ini, penulis memberikan alternative lain yaitu

penggunaan limbah elemen bakar )Si*+l *)-Pu yang tidak dapat diolah, namun dengan

adanya isotope ini, dapat membantu penelitian yang menggunakan bahan *)-Pu mengingat

biaya pengiriman isotope jenis ini dari luar negeri yang begitu mahal. leh karena itu,


3/11

1

melalui tulisan ini penyusun dapat memberikan informasi kepada pembaa bah#a limbah

bahan bakar radioaktif )Si*+l dapat menghasilkan isotope yang dapat digunakan dalam

penelitian yakni *)-Pu.

B. Objectives

/. ntuk mengetahuibagaimana limbah hasil radiasi pelat elemen bakar)Si*+l

*. ntuk mengetahui karakteristik isotope *)-Pu.

). ntuk mengetahui bagaimana limbah hasil radiasi pelat elemen bakar)Si*+l

menghasilkan isotope *)-Pu yang bermanfaat dalam penelitian maupun lingkungan.

C. Beneit


4/11

1

CHAPTER II

CONTENT

A. Pe!at E!e"en Bakar U#$i%&A!

Pelat elemen bakar (P'"! )Si*+l yang telah mengalami radiasi di reator akan

menghasilkan beberapa hasil fisi diantaranya adalah transuranium (,Pu!, isotop /)0Cs dan

hasil fisi lainnya (seperti "a*1 , Sr *1!. Dalam melakukan analisis burn up (fraksi bakar!,

banyak larutan hasil analisis elemen bakar nuklir pasa+iradiasi disimpan dalam bilik+panas

(hot cell) dengan keaktifan yang sangat tinggi dan belum dapat dilimbahkan karena

mengandung unsur+unsur berat dari uranium serta transuranium yang mempunyai umur

paroh panjang. "eberapa jenis isotop mempunyai umur paroh panjang khususnya isotop/)0Cs, *)2 dan *)-Pu sehingga belum memenuhi persyaratan pengelolaan atau pengolahan

limbah yang ada di "$N. 3al ini menjadikan latar belakang untuk melakukan pemisahan

hasil fisi tersebut untuk dipreparasidan dianalisis kandungan isotop /)0Cs dalam bahan bakar

bekas tersebut, sekaligus juga membantu "$N dalam rangka pengendalian limbah

radioaktif.4/5

Figure 1. Padatan U 3Si2-Al pasca iradiasi dengan aktivitas !!k"#

B. P!utoniu"&%#'

Pu&%#' adalah isotop plutonium yang penting dan dihasilkan& diproduksi melalui

reaktor nuklir. Plutonium+*)- dan uranium+*)2, digunakan sebagai bahan bakar (fisi nuklir!,

dalam reaktor nuklir dan bom nuklir. Pu- 6adioative, hemial element, of the atinoid


5/11

1

series of the periodi table, atomi no. -7 (-7 protons! 8 several isotops. 9t is the most

important transuranium element beause of its use as fuel in ertain types of nulear reators

and as an ingredient in nulear #eapons. $rae amounts of at least t#o plutonium isotopes

(plutonium*)- and *77! an be found in nature.

Plutonium, #arm beause of energy released in alpha deay, is a silvery metal that

takes on a yello# tarnish in air. $he element #as first deteted (/-7/! as the isotope

plutonium+*): by ;lenn $. Seaborg, ennedy, and rthur C. =ahl, #ho produed

it by deuteron bombardment of uranium+*): in the /2*+m (?@+inh! ylotron at "erkeley,

Calif. 9tis fissionable, has a relatively long half+life (*7//@ years!

Plutonium eAhibits siA forms differing in rystal struture and density (allotropes!B

the alpha form eAists at room temperatures. ost stable isotope *77

elting point ?)-.2 C (/,/:)./ E!

"oiling point ),*)2 C (2,:22 E!

Speifi gravity (alpha! /-.:7 (*2 C!

Aidation states 1), 17, 12, 1?

Produksi Plutoniu$

/. 6eaktor Neutron LambatDalam reaktor nuklir yang menghasilkan& memproduksi plutonium, batangan+

batangan uranium+*): digunakan sebagai sumber neutron lambat (ther$al neutron!, dan

batangan+batangan uranium+*): lain+nya sebagai sasaran+nya.6eaktor ini, butuh ir berat

( Heav( )ater !, yang mana penting, air berat tidak menyerap neutron, mendukung

keberhasilan ranium+*): dalam menangkap neutron lambat.6eaktor ini, lebih murah,

tidak menggunakan uranium+*)2, tetapi kurang efisien, uranium+*): lebih mudah untuk

menangkap neutron epat daripada menangkap neutron lambat. =hile light #ater 2+*@F

enrihed uranium (pressuri%ed #ater, boiling #ater!. $he CANDU, short for CANada

Deuteriu"&Uraniu" reactor is a Canadian+invented, pressuri%ed heavy #ater.


6/11

1

Figure. 1 %euteriu$-Uraniu$ &eactor

Plutonium+*)- and *7/ are fissile, meaning the nulei of their atoms an split

#hen bombarded by neutrons, releasing energy, gamma radiation and more neutrons.

$hese neutrons an sustain a nulear hain reation, leading to appliations in nulear

#eapons and nulear reators.

a. ranium present in the fuel rods.

b. asionally, #hen an atom of +*): is eAposed to neutron radiation, its nuleus

#ill apture a neutron, hanging it to +*)-.

. $his happens more easily #ith lo#er >ineti 'nergy (as +*): fission ativation

is ?.?eG!. $he +*)- then rapidly undergoes t#o beta deays.

d. fter the *): absorbs a neutron to beome *)- it then emits an eletron and

an anti+neutrino by H +deay to beome Neptunium+*)- (Np! and then emits

another eletron and anti+neutrino by a seond H+*)- deay to beome *)-PuI

e

e

ve Pu 'p

ve 'pU U n

++→

++→→+

−

−

*)-

-7

*):

-)

*):

-)

*)-

-*

*):

-*

*. 6eaktor Neutron LambatDalam reaktor nuklir yang menghasilkan& memproduksi plutonium, batangan+

batangan uranium+*)2 digunakan sebagai sumber neutron epat, dan batangan+batangan

uranium+*): sebagai sasaran+nya. ir biasa ( H%O*+ digunakan sebagai pendingin. ir

berat ( 3eavy #ater ! tidak dibutuhkan. 6eaktor ini, lebih mahal, tetapi jauh lebih efisien,

uranium+*): lebih mudah untuk menangkap neutron epat daripada menangkap neutron


7/11

1

lambat.ranium+*): menangkap neutron, dan berubah menjadi uranium+*)-, suatu unsur

yang tidak stabil, yang akan meluruh menjadi neptunium+*)-, yang selanjutnya akan

meluruh lagi, dengan #aktu paruh *,)22 hari, menjadi Plutonium+*)-.

Dalam reaksi itu, juga dibantu oleh beryllium ("e!, yang mana untuk memantulkan dan

menghasilkan lebih banyak neutron, dan otomatis memperepat reaksi nuklir tersebut.

(e) n "e "en ?0,/*:- −+→+

(energi yang diserap jauh terlalu keil, neutron+neutron tetap bergerak pada level energi

yang tinggi!

ranium+*):, umumnya digunakan selama beberapa minggu saja dalam reaktor

nuklir, kemudian diangkat& diambil untuk diproses seara kimia, untuk didapatkan

plutonium+*)-. 3al ini untuk menegah kandungan plutonium+*7@ yg terlalu banyak,

yang mana juga terbentuk disamping plutonium+*)-.Plutonium+*7@ tidak dapat

dibedakan seara kimia, dan sangat mahal serta sulit untuk dipisahkan dari plutonium+

*)-. Plutonium+*7@ tidak digunakan dalam bom nuklir, karena radiasi+nya yang terlalu

kuat, menyebabkan kerusakan dan kesulitan untuk menanganinya, kandungan Plutonium+

*7@ tidak boleh dari 0F dalam bom nuklir. Plutonium+*)-, juga harus diampur dengan

bahan galium ( antara @,- hingga /F per kg plutonium !, ini untuk menstabilkan radiasi

dari plutonium, sehingga lebih mudah menanganinya, dan sesuai untuk digunakan dalam bom nuklir dan reaktor nuklir.

C. %#'&Pu dari !i"ba, ba,an bakar nuk!irU#$i%&A!

Pelat elemen bakar (P'"! )Si*+l yang telah mengalami radiasi di reaktor

;..Si#abessy Serpong menghasilkan beberapa unsur bermassa berat (3eavy 'lement!

diantaranya adalah unsur transuranium sebagai pemanar alpha antara lain isotop *):,*)7

dan *):Pu ,*)-Pu serta beberapa hasil fisi sebagai pemanar gamma seperti isotop /)0Cs,"a*1, dan Sr*1. Salah satu tugas pokok (tusi! dari 9nstalasi 6adiometalurgi+P$"N+"$N

adalah melakukan pengujian bahan bakar pasa iradiasi atau P9' (Post 9rradiation

'Aamination! yang salah satunya adalah pengujian fisiko kimia dalam penentuan burn up

(fraksi bakar!.


8/11

1

Pengetahuan mengenai burn+up bahan bakar pasa iradiasi itu menjadi sangat penting

untuk mengetahui kualitas bahan bakar dan integritas elemen bakar nuklirnya setelah iradiasi

di dalam reaktor nuklir. Dalam melakukan analisis burn up (fraksi bakar!, banyak larutan

hasil analisis elemen bakar nuklir pasa+iradiasi disimpan dalam bilik+panas (hotell! dengan

keaktifan yang sangat tinggi dan belum dapat dilimbahkan ke P$L6 (Pusat $eknologi

Limbah 6adioaktif! karena mengandung unsur+unsur berat dari uranium serta transuranium

yang mempunyai umur paroh panjang,isotop *)2 (#aktu paroh 0,@7A/@: tahun! dan *)-Pu

(#aktu paroh *,7/A/@7 tahun! serta hasil fisi seperti isotop /)0Cs (dengan #aktu paroh

)@,/0 th!. >arena isotop tersebut mempunyai umur paroh panjang dengan keaktivan yang

tinggi sehingga belum memenuhi persyaratan pengolahan limbah yang ada di "$N.

Namun limbah larutan bahan bakar nuklir tersebut masih memiliki nilai ekonomis

tinggi karena dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk pembuatan standar radioaktif

seperti isotop *)-Pu. 3al ini dapat membantu "$N dalam memenuhi kebutuhan standar

radioaktif sekaligus dalam rangka pengendalian limbah radioaktif. Selain itu, harga standar

isotop *)-Pu sangat mahal (6p /:@ juta J 2 ml! dan pengadaan maupun transportasinya dari

luar negeri memerlukan persyaratan yang ukup ketat karena harus mendapat i%in

persetujuan dari "adan Penga#as $enaga Nuklir Nasional ("P'$'N! maupun

9nternational tomi 'nergy geny (9'!, bahkan pada tahun terakhir ini pengadaanisotop *)-Pu sudah dilarang oleh 9' yang di dukung oleh D' (Departement of 'nergy!

merika Serikat karena kha#atir disalahgunakan untuk pembuatan bom nuklir. Dengan

alasan tersebut, "$N sebagai instalasi nuklir di 9ndonesia perlu mengatasi ketergantungan

kepada negara lain untuk menghemat biaya dengan melakukan pembuatan standar isotop

*)-Pu di 9ndonesia.

ntuk me#ujudkannya maka penelitian dilakukan pembuatan standar isotop *)-Pu

dari limbah bahan bakar bekas larutan P'" )Si*+l pasa iradiasi. Pembuatan standar isotop *)-Pu dimulai dengan melakukan preparasi sampel meliputi penimbangan, pelarutan,

pengeneran, penyaringan di dalam hotell. Setelah diperoleh larutan P'" )Si*+l pasa

iradiasi dengan paparan radiasi sekitar /2@mSv&jam, kemudian larutan P'" )Si*+l pasa

iradiasi ditransfer ke glove boA 6./)2 untuk dilakukan pemisahan isotop *)-Pu dari hasil fisi


9/11

1

yang terdapat didalam bahan bakar bekas tersebut. Pemungutan isotop *)-Pu dilakukan

dengan metode penukar ion mengikuti prosedur S$ No C./7//+@/.

Standar isotop *)-Pu yang diperoleh merupakan sumber radiasi alpha yang dapat

dimanfaatkan dalam penelitian sebagai penandaan (tagging!, standar analisis bahan nuklir

dan untuk kalibrasi alat lpha spektrometer. Di dalam analisis P9' bahan bakar nuklir, isotop

*)-Pu dapat digunakan sebagai isotop monitor burn+up untuk memverifikasi, mengevaluasi

dan memvalidasi unjuk kerja bahan bakar nuklir baik dari sisi pabrikasi maupun unjuk kerja

selama di reaktor. Dalam industri, standar radionukida *)-Pu dapat digunakan sebagai

sumber radiasi alpha dan sebagai standar untuk menganalisis sampel lingkungan antara lain

sampel tanah, tumbuhan dan air sebagai dampak penemaran dari limbah industri nuklir.

9sotop *)-Pu yang diperoleh dari pemungutan bahan bakar bekas )Si*+l selanjutnya

diproses menjadi suatu standar sekunder dalam bentuk standar point dengan aktivitas )@@

"K&g dan standar larutan dengan volume *2@ ml dengan aktivitas 2@ "K&ml.

Selanjutnya kedua standar tersebut dikemas sebagai S6 (Standard 6eferene

aterial! dengan melakukan uji banding antar laboratorium (P$"N, P$>6, P$L6, P$96,

dan P6S;+"$N!. 9sotop *)-Pu hasil uji banding kemudian disertifikasi oleh P$>6

"$N untuk dijadikan sebagai standar sekunder yang dapat dimanfaatkan menjadi sumber

radiasi alpha untuk digunakan di dalam penelitian, lingkungan, maupun industri lainnya.


10/11

1

CHAPTER III

C-O$IN

A. Conc!usion

/. Pelat elemen bakar (P'"! )Si*+l yang telah mengalami radiasi di reator akan

menghasilkan beberapa hasil fisi diantaranya adalah transuranium (,Pu!, isotop /)0Cs

dan hasil fisi lainnya (seperti "a*1 , Sr *1!. Dalam melakukan analisis burn up (fraksi

bakar!, banyak larutan hasil analisis elemen bakar nuklir pasa+iradiasi disimpan dalam

bilik+panas (hot cell) dengan keaktifan yang sangat tinggi dan belum dapat dilimbahkan

karena mengandung unsur+unsur berat dari uranium serta transuranium yang mempunyai

umur paroh panjang.*. emproduksi *)-Pu dapat dilakukan dengan reator neuron lambar, reaktorneutron epat,

dan dapat pula dengan memanfaatkan limbah elemen bakar)Si*+l pasa irradiasi.

). Pembuatan standar isotop *)-Pu dimulai dengan melakukan preparasi sampel meliputi

penimbangan, pelarutan, pengeneran, penyaringan di dalam hotell. Setelah diperoleh

larutan P'" )Si*+l pasa iradiasi dengan paparan radiasi sekitar /2@mSv&jam,

kemudian larutan P'" )Si*+l pasa iradiasi ditransfer ke glove boA 6./)2 untuk

dilakukan pemisahan isotop *)-Pu dari hasil fisi yang terdapat didalam bahan bakar

bekas tersebut. Pemungutan isotop *)-Pu dilakukan dengan metode penukar ion

mengikuti prosedur S$ No C./7//+@/.

B. $uggestion


11/11

1

RE/ERENCE$

4/5 slina "r.;inting, Dian nggraini. *@/@. Pusat *eknologi "ahan "akar 'uklir + "A*A', Pengaruh

Pena$bahan eolit *erhadap Pe$isahan sotop 13/cs %ala$ Pelat 0le$en "akar U3si2- Al Pasca radiasi. Gol. 0 No. * 3alI 07 /2?

4*5 . 3. Nassef, S. . 'l ongy, . . Diab nd .S. 'l+$aha#y. *@@:. ournal 'uclear And &adiation Ph4sics5 %eter$ination Plutoniu$ sotopes n Standard aea &eerence

aterials "4 %estructive Anal4tical *echni#ueGol. ), No. /, Pp. */+)@

4)5 Development of Pu+*)- Proesses and Eailities 0d6in '. oore5 %onald A. rth5 7all4 ". Su$ner5and a$es A. Purcell

[4] Ristek. 2014. Pe$buatan Standar sotop 238Pu %ari 9i$bah "ahan "akar 'uklir U3si2-

Al Pasca-radiasi Untuk %igunakan %ala$ Penelitian aupun

9ingkungan.http://insentif.ristek.go.id/new_insinas/detail_penelitian.php?

&id=122&id_for!="#R$__dd%'(4de0014'%0d10(d()10d)%*

ef*. Diakses pada >amis 2 P 6iset untuk >esejahteraan. *@/7. Pe$buatan Standard &adionuklida 13/cs %ari 9i$bah "ahan

"akar 'uklir U3si2-Al Pasca-radiasi Untuk %igunakan %ala$ Penelitian aupun

ndustri. httpI&&pkpp.ristek.go.id&indeA.php&penelitian&detail&2@ . Diakses pada >amis 2

Pembuatan Standar Isotop 239Pu Dari Limbah Bahan Bakar Nuklir U3si2.docx

Documents

Transcript of Pembuatan Standar Isotop 239Pu Dari Limbah Bahan Bakar Nuklir U3si2.docx