PENENTUAN KADAR URANIUM DALAM PEB U3Siz-AI PASCA IRRADIASI MELALUI PEMISAHAN PENUKAR ANION DENGAN METODA SPEKTROMETER ALPHA

Transkripsi

1 PENENTUAN KADAR URANIUM DALAM PEB U3Siz-AI PASCA IRRADIASI MELALUI PEMISAHAN PENUKAR ANION DENGAN METODA SPEKTROMETER ALPHA Noviarty, Yanlinastuti, Arif Nugroho ABSTRAK PENENTUAN KADAR URANIUM DALAM PEB U3Si2-AI PASCA IRRADIASI MELALUI PEMISAHAN PENUKAR ANION DENGAN SPEKTROMETER ALPHA. Telah dilakukan penentuan kadar uranium dalam pelat elemen bakar (PEB) U3SiTAI Pasca Irradiasi melalui pemisahan penukar anion dengan metoda Spektrometer alpha. Dari kegiatan tersebut diperoleh kandungan uranium dalam larutan PEB U3Si2AI pasca iradiasi rerata sebesar mg, sedangkan Pu yang terkandung dalam PEB tersebut rerata sebesar mg, sedangkan pad a proses pemisahan uranium dari bahan hasil tisi dengan menggunakan penukar anion resin Dowex 1-8. diproleh kandungan uranium yang telah terikauterpisah kan dalam penukar ion dowex 1-8 sebesar /lg/gram sampel atau 93.18%. Dan pada proses elusi diperoleh kandungan uranium yang terelusi sebesar /lg/g sam pel. Sela.njutnya pada pengujian standar referent material (SRM) diperoleh persen recovery 99:3449%~ Kata kunci ; U3Si2, Penukar Anion,'Spektrometer Alpha PENDAHULUAN A. Latar Belakang Bidang Pengembangan Radiometalurgi (BPR) adalah salah satu tasilitas yang ada di Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBN) dengan tungsi utamanya melakukan, melaksanakan dan mengembangkan uji pasca irradiasi. Untuk melihat perubahan yang terjadi pad a Elemen bakar yang sudah dikenakan irradiasi, dilakukan penentuan Burn Up melalui perubahan kimia yang terjadi pada elemen bakar pasca irradiasi tersebut. Sehubungan dengan hal tersebut dilakukan penentuan kadar uranium yang terkandung dalam pelat elemen bakar yang telah di irradiasi, sehingga diperoleh intormasi derajad bakar yang terjadi pada PEB U3Si2-AI pasca irradiasi [1]. Penentuan kandungan uranium dalam PEB U3SiTAI pasca irradiasi ini dapat dilakukan dengan berbagai macam metode. Salah satu metode yang akan dilakukan adalah dengan metode pemisahan, dim ana dalam pemisahan ini dilakukan pemisahan uranium dengan resin penukar ion. Proses penukar ion dapat digunakan dalam industri nuklir untuk pemurnian elemen bakar dan untuk mengisolasi bahan dari elemen lain, karena resin penukar ion relatit tahan radioanalisa, dalam hal ini resin yang digunakan adalah Dowex 1-8 yang telah diaktivasi. Sebelum dilakukan penentuan kandungan uranium dalam PEB U3SiTAI pasca irradiasi terlebih dahulu dilakukan pelarutan cuplikan PEB U3Si2-AI pasca irradiasi di hot cell 109 dengan menggunakan asam klorida dan asam nitrat, selanjutnya dilakukan proses pemisahan uranium dengan penukar ion.(dowex 1-8) Filtrat yang dihasilkan dari pemisahan uranium dengan penukar ion, diukur kandungan uraniumnya melalui proses elektroda deposisi menggunakan alat ukur spektrometer alpha [2] 192

2 B. Dasar Teori Penukar ion terdiri dari gugus yang mudah diionisasi yang melekat pada suatu kerangka polimer hidro karbon yang sukar larut. Gugus-gugus fungsional ini dapat dipertukarkan dengan ionion lain yang terdapat dalam larutan. K - R + B > B - R + K+ ( 1) R adalah kerangka polimer yang sukar larut. Jika dilihat dari gugus yang dapat dipertukarkan penukar ion digolongkan dalam penukar anion dan penukar kation. Resin penukar anion berisi grup amina yang berisi anion seperti klorida atau hydroksil, resin penukar kation berisi sulfonat karboksil atau kelompok asamposfat. Resin digunakan untuk memisahkan kation dari larutan, maka larutan dikontakkan dengan resin penukar kation, sedangkan anion hanya mungkin dipindahkan dengan resin penukar anion[2.3] Pemungutan uranium dengan resin penukar ion dapat menggunakan resin penukar anion ataupun resin penukar kation, untuk proses penukar anion uranium dalam bentuk kation diubah menjadi anion uranium kompleks, dengan menambahkan asam Nitrat pada larutan.proses pertukaran ion prinsipnya ada dua hal yaitu : adsorbsi (penyerapan) uranium ke dalam resin dan desorbsi (pelepasan) uranium oleh resin. Proses pertukaran ion dapat dilakukan degan : 1. RIP ( resin in pulp) yaitu resin dieampurkan dengan larutan yang mengandung uranium. 2. FBR (fixed bed resin) yaitu resin ditempatkan dalam sutu kolom tetap, kemudian larutan yang mengandung uranium dialirkan kedalam kolom resin tersebut. 3. CIX (continous ion exchange) yaitu resin dan larutan yang mengandung uranium dialirkan kedalam kolom dengan arah aliran berlawanan[3,4j Resin penukar anion bekerja atas dasar kemampuan resin penukar anion dalam menyerap ion uranium seeara selektif dari larutan uranil nitrat (U02 (N03h. Setelah uranium terserap, yang terserap eukup banyak dalam batas kejenuhan resin, maka uranium dielusi dengan larutan eampuran HN03 eneer 1 M dengan Aseton (1:1) sehingga diperoleh larutan uranium yang lebih pekat dan relatip lebih murni[5j TAT A KERJA 1. Bahan: PEB U3SirAI, resin Dowex (dowex 1-8) HCI 6 N, HN036 N, NH40H pekat, Amonium klorida jenuh, Aseton, Air Bebas Mineral 2. Peralatan: Spektrometer Alpha EG & G ORTEC, Seperangkat Alat Elektroda Deposisi, alat-alat gelas, pemanas listrik, timbangan listrik. 3. Cara kerja 3.1 Pelarutan Pelat Elemen Bakar U3Si2AI a. Pelet elemen bakar yang telah dipong di Hot Cell 109 dilarutkan dengan HCI 6 N dan HN036 N, setelah larut dieneerkan hingga volume 25 ml, kemudian di timbang.. b. Larutan uranil nitrat yang terbentuk di pipet 1 ml, di timbang dan dikeluarkan dari Hot Cell, selanjutnya di proses di Ruang Penentuan Kandungan Uranium dari I::rutan PEB U3Si2AI a. Larutan PEB yang telah dikirim ke R.135 dan telah dipisahkan dari cesium di pipet 1 ml dan di timbang, selanjutnya dilakukan proses elektroda deposisi. Setelah dilakukan pengukuran uranium dengan spektrometer alpha diperoleh kandungan uranium yang ada dalam PEB b. Larutan sam pel dipanaskan hingga mendekati kering sampai asam percloratnya hilang. Selanjutnya larutan sam pel ditambah dengan HN03 eneer : Aseton 1:1 hingga volume 5 ml, kemudian ditimbang. 193

3 Hasil-hasil Penelitian ESN Tahun 2009 ISSN Penentuan kandungan Uranium dalam larutan PEB U3Si2AI setelah dipisahkan dengan resin Dowex 1-8 a. Larutan sam pel yang telah terbebas dari perclorat dimasukan kedalam tabung pemisah yang telah diisi resin anion dowek 1-8, dan diaduk selama 15 menit.sehingga uranium terikat oleh resin. b. Selanjutnya dilakukan pemisahan larutan dari padatan resin, dan larutan yang dipisahkan diambil 1 ml dan ditimbang, selanjutnya di proses elektroda deposisi. Setelah dilakukan pengukuran uranium dengan spektrometer alpha diperoleh kandungan uranium yang terikauterpisahkan dari loleh resin anion. Dowex Proses Elusi Uranium dari resin anion Padatan resin yang mengandung uranium dielusi menggunakan larutan campuran Asam Nitrat encer dengan alkohol( 1:1) dengan cara : a. Kedalam padatan resin yang mengandung uranium dari PES ditambahkan 5ml larutan Asam Nitrat encer dengan alkohol(1: 1), kemudian dikocok selama 15 menit, selanjutnya padatan resin dipisahkan dari larutan dan larutan yang telah dipisahlkan diambil 1 ml kemudian di proses ED, dan diukur kandungan uraniumnya. b. Pekerjaan ini diulangi beberapa kali sehingga uranium yang terikat dalam resin telah terelusi semua. HASIL DAN PEMBAHASAN Pad a penentuan kandungan uranium dari larutan PES U3Si2AI pasca iradiasi yang telah dipisahkan dari cesium melalui proses elektroda deposisi dan menggunakan spektrometer alpha sebagai alat ukur, diperoleh hasil sebagaimana ditunjukkan dalam Tabel 1, diketahui bahwa uranium yang terkandung dalam Pelat Elemen Sakar U3SiAI pasca irradiasi tersebut rerata sebesar, mg, sedangkan Pu yang terkandtmg dalam PES tersebut rerata sebesar mg. Seperti ditunjukkan dalam Tabel 1 Data hasil pengukuran uranium sebelum dipisahkan dengan resin Dowex 1-8. Hasil yang diperoleh sesuai dengan hasil yang dihitung secara teoritis berdasarkan perhitungan dari reaktor. Tabel1. Data Hasil Pengukuran Uranium dan Plutonium (Sebelum dipisahkan dengan resin Dowex 1-8 ) No spl Serat U5U E- Pu9 1.74E Spl Pu8 1.02E- 45E-4 (g) Spl PES Pu PES dim Hasil total Analisis U dan Pu Utotal (mg ) dim U8 (mg) onium (mg) dalam sample Hasil Fisi Selanjutnya dilakukan proses pemisahan uranium dari bahan hasil fisi dengan menggunakan penukar anion resin Dowex 1-8. Setelah uranium dalam larutan PES U3Si2AI dipisahkan, maka dilakukan pengujian terhadap larutan supernatan melalui proses Elektroda deposisi, dan menggunakan alat spektrometer alpha sebagai alat ukur maka kandungan uranium yang telah terikauterpisahkan dalam penukar ion dowex 1-8 dapat diketahui. Dari hasil pemisahan 194

4 ISSN Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 tersebut diperoleh besar persentase uranium yang terikatlterpisahkan oleh penukar ion (dowex 1-8) ~g/ gram sampel atau 93.18%, seperti ditunjukkan dalam Tabel 2. ) Uranium Tabel 2. Data Hasil Pengukuran Uranium dan Plutonium (Setelah dipisahkan dengan resin Dowex 1-8 ) No spel Berat sebelum (g) Hasil E Plutonium E % Analisis Uranium Pemisahan U dan Hasil Pu (~g Analisis Pemisahan /g spl U dan(~g Pu/g setelah sample) % Persentase Penyerapan U dan Pu dalam Penukar Pad a Tabel 2 terlihat juga bahwa hasil pengukuran plutonium sebelum dilakukan pemisahan dengan penukar ion resin dowex 1-8 adalah sebesar E-5. Hasil ini sangat kecil dibandingkan dengan hasil analisis Pu setelah dipisahkan dari uranium melalui penukar anion resin dowex 1-8. Hal ini menunjukkan bahwa untuk melakukan analisis Pu dalam penentuan Burn-up Elemen Bakar nuklir maka Pu harus dipisahkan terlebih dahulu dari uranium, karena keberadaan uranium yang cukup besar akan mengganggu pengukuran isotop plutonium. Selanjutnya dijaukan proses elusi terhadap uranium yang telah terikat oleh dariresin dowex1-8. Proses elusi dilakukan dengan menambahkan HN03 1:1 + alkohol sebanyak 5ml, kemudian dikocok selama 15 menit dengan kecepatan 1000rpm. kemudian larutan (supernatan) dianalisis menggunakan spektrometer alpha melalui proses elektroda deposisi. Hasil analisis ditunjukkan dalam Tabel-3. Tabel 3. Data Hasil Pengukuran Uranium dan Plutonium (Setelah dilakukan Proses Elusi ) No Waktu menitelusi E E E E E E E E E-5 Plutonium Uranium , Viall (~g Pu Vial /g =4.785E-5 U= spl (~g ) /g spl ) Pada Tabel 3 terlihat bahwa uranium yang berhasil dilepaskan oleh resin dowex 1-8 (terelusi) rerata hanya sebesar (~g /g spl ) atau sekitar 22.43%, sedangkan sisanya 77 56% 195

5 masih terikat didalam resin dowex 1-8, sehingga perlu diteliti lagi metoda elusi yang lebih baik dalam proses pemisahan uranium dengan dowex 1-8 tersebut agar dapat diperoleh uranium yang dapat dielusi lebih banyak. Untuk menguji kebenaran hasil analisis menggunakan metoda spektrometer alpha dengan proses elektroda deposisi, maka dilakukan pengujian pada uranium Standar Referent Material( SRM). Dari pengujian yang dilakukan diperoleh hasil analisis uranium rerata mg, sedangkan secara teori menurut sertifikat uranium yang terkandung adalah mg. Persen Recovery yang diproleh mendekati nilai 100% yaitu %, seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 4. Hasil yang diproleh menunjukkan bahwa metoda yang diguna cukup baik sehingga hasil analisis yang dilakukan mendekati harga sebenarnya alam sample Tabel 4. Data Hasil Pengukuran Uranium Standar setelah Proses Elektroda Deposisi No spl Berat U5U Hasil (g) U % total Analisis teori (mg) Uranium (mg Utotal ) terukur (mg) ~. Recovery KESIMPULAN Pada penentuan kandungan uranium dari larutan PEB U3Si2AI pasca iradiasi diperoleh rerata U dalam sam pel adalah mg, sedangkan Pu yang terkandung dalam PEB tersebut rerata sebesar mg. Pada proses pemisahan uranium dari bahan hasil fisi dengan menggunakan penukar anion resin Dowex 1-8. diproleh kandungan uranium yang telah terikat/terpisah kan dalam penukar ion dowex 1-8 sebesar Ilg/gram sam pel atau 93.18%, dan pada proses elusi diperoleh kandungan uranium yang terelusi sebesar Ilg/g sam pel. Selanjutnya pada pengujian standar referent material (SRM) diperoleh persen recovery %. DAFTAR PUSTAKA [1] SITI AMINI, "Penentuan Burn up Bahan Bakar Dispersi U30s-AI ", Laporan Teknis, PTBN BATAN,2007. [2] SUKARSONO," Penyerapan Uranium dari Rafinat dengan Resin Penukar lon, PPNY- BATAN, Yogyakarta, Maret 1990 [3] FRIEDRICH HELFFRICH, "Ion Exchange", MeGraw-Hili Book Company, New York, Sanfransisco, Toronto, London, 1962 [4] KORKISCH, "Ion Exchange Separation of U and Th", Pergamon Press, London 1966 [5] SUTRI INDARYATI," Pemungutan Uranium dari Efluen Proses dengan Proses Pertukaran Kation", Desember