B.48 logo l RANCANG-BANGUN AKUISISI DATA DAN KONTROL UNTUK OPTIMASI PROSES PEMBUATAN GEL AMONIUM DIURANAT Ir. Moch. Setyadji, MT. Prof. Drs. Sahat Simbolon, M.Sc. Drs. Damunir Aryadi, ST. Wijiono, SP. BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL 2012
LATAR BELAKANG Pemanfaatan energi nuklir menjadi penting dengan dikeluarkannya Perpres No. 5 tahun 2006, dengan skenario bauran optimal sumber energi primer nasional tahun 2025 yang menempatkan sumber energi nuklir ~2% Target capaian dan sasaran tahun 2025 pengembangan konsep reaktor nuklir cogeneration untuk produksi air bersih/desalinasi, produksi hydrogen, pencairan batu bara, enhanced oil recovery (EOR) dan penggunaan panas untuk proses industri lain menggunakan panas dari reactor nuklir Reaktor Suhu Tinggi (RST) merupakan reaktor masa depan karena mempunyai efisiensi tinggi, tidak melepaskan hasil fisi ke lingkungan dan mempunyai azas passive safety serta reaktivitas negatif, yaitu daya dan suhu teras reaktor turun jika terjadi kegagalan pendinginan teras Pembuatan bahan bakar RST melalui proses gelasi (sol-gel), kalsinasi, reduksi, sintering, pelapisan, molding dan karburasi Agar program tersebut berhasil, diperlukan penguasaan teknologi pembuatan bahan bakar berbentuk bola untuk RST Dengan melakukan penelitian optimasi tahapan proses yang dilengkapi perangkat akuisisi data dan kontrol, akan diperoleh bahan bakar kernel UO 2 yang memenuhi spesifikasi untuk bahan bakar Reaktor Suhu Tinggi Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012 1
PERMASALAHAN Salah satu tupoksi PTAPB-BATAN sampai dengan 2014 adalah penyediaan paket teknologi pembuatan bahan bakar untuk RST yang mempunyai perilaku bebas pelelehan (proses sol-gel, kalsinasi, reduksi, sintering, fluidized bed - chemical vapour deposition, molding, grafitisasi dan pembuatan zirconium derajat nuklir Permasalahan dalam pembuatan kernel UO 2 yang memenuhi spesifikasi untuk bahan bakar Reaktor Suhu Tinggi (RST) yang meliputi sifat fisis, kimia dan struktur mikro sampai saat ini belum terselesaikan secara tuntas Telah dilakukan pembuatan serangkaian perangkat proses pembuatan kernel UO 2 yaitu reaktor pelarutan U 3 O 8, reaktor pelarutan poly vinyl alcohol (PVA), reaktor pembuatan sol, reaktor gelasi dan alat aging Agar perangkat proses tersebut dapat berfungsi dengan baik dan dapat di scale up menjadi skala pilot plant, maka diperlukan kelengkapan data tetapan teknis, model matematis tervalidasi dan perangkat akuisisi data dan kontrol untuk parameter suhu, putaran pengaduk dan viskositas Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012 2
METODOLOGI Ruang Lingkup Kegiatan meliputi penyusunan model matematis (modeling), simulasi komputasi dan validasi model serta pembuatan rancangan sistem akuisisi data dan kontrol untuk optimasi proses gelasi, instalasi dan uji fungsi perangkat akuisisi data dan kontrol serta pembuatan kernel U 3 O 8 Fokus Kegiatan adalah Bidang Energi Desain Penelitian Tahap pertama (tahun 2012) dilakukan kegiatan penyusunan model matematis dan simulasi komputasi proses pelarutan dan gelasi, pembuatan rancangan sistem instrumentasi (akuisisi data dan kontrol) untuk optimasi proses gelasi, penyiapan umpan gelasi (larutan sol), instalasi dan uji fungsi perangkat akuisisi data dan kontrol serta validasi model matematis proses pelarutan dan gelasi. Juga dilakukan pembuatan kernel U 3 O 8 melalui proses gelasi, aging, pencucian, pengeringan dan kalsinasi. Tahap kedua (tahun 2013) dilakukan simulasi komputasi, validasi model matematis dan pembuatan perangkat akuisisi data dan kontrol proses pengeringan, kalsinasi dan reduksi Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012 3
METODOLOGI Tahapan Metode Pelaksanaan Kegiatan - Penyempurnaan reaktor pelarutan (U 3 O 8 dan PVA), reaktor sol dan unit gelasi - Pelarutan serbuk U 3 O 8, ekstraksi dan stripping uranil nitrat dan pembuatan larutan ADUN - Pelarutan poli vinyl alkohol (PVA), pembuatan sol dan proses gelasi (sol-gel) - Pembuatan rancangan dan instalasi akuisisi data dan kontrol pada reaktor pelarutan U 3 O 8, reaktor pelarutan PVA dan reaktor sol - Proses aging dan pencucian gel hasil proses gelasi, pengeringan dan kalsinasi - Pemantauan keselamatan kerja dan pengelolaan limbah Perkembangan dan Hasil Kegiatan - Model matematis tervalidasi untuk proses pelarutan dan gelasi, yaitu adanya kesesuaian antara data eksperimen dengan data - Perangkat akuisisi data dan kontrol pada reaktor pelarutan U 3 O 8, reaktor pelarutan PVA dan reaktor sol berfungsi dengan baik - Hasil proses gelasi diperoleh gel amonium diuranat (ADU) yang bulat diameter rata-rata 2,2 mm Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012 4
SINERGI KOORDINASI Lingkup dan bentuk koordinasi yang dilakukan Dalam rangka meningkatkan kwalitas penelitian dan menghindari kemungkinan adanya tumpang tindih penelitian serta upaya mempercepat capaian sasaran kinerja diperlukan adanya koordinasi antar peneliti dilingkungan BATAN, antar Lembaga Penelitian dan Perguruan Tinggi Nama lembaga yang diajak koordinasi PTBN, PTBIN, PPIN, PTRKN dan STTN BATAN, UGM, UNY dan UIN Strategi pelaksanaan koordinasi Koordinasi dengan kelembagaan program terkait berupa arahan pimpinan, diskusi, workshop, kolokium, seminar, sharing melalui e-mail dan lain-lain. Demikian pula koordinasi kelembagaan dengan Universitas (UGM, UI, ITB, UNY dan lain-lain) melalui kerjasama penelitian dalam bentuk bimbingan mahasiswa tugas akhir (S1 dan S2) Signifikansi capaian koordinasi yang dilakukan Diskusi, workshop, kolokium, seminar dan sharing melalui e-mail antar lembaga penelitian berjalan dengan baik. Demikian pula koordinasi dengan Universitas melalui bimbingan mahasiswa tugas akhir (S1 dan S2) berjalan dengan baik, bahkan dari waktu ke waktu cenderung meningkat. Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012 5
PEMANFAATAN HASIL KEGIATAN Kerangka dan strategi pemanfaatan hasil kegiatan Melalui kegiatan ini diperoleh data karakteristik perangkat proses gelasi dan perangkat akuisisi data dan kontrol untuk optimasi proses pembuatan gel ADU yang memenuhi standar (diameter ± 2,2 mm) sehingga memenuhi syarat untuk umpan proses pelapisan. Wujud - bentuk pemanfaatan hasil kegiatan Perangkat proses gelasi (sol gel) yang dilengkapi akuisisi data dan kontrol ini dapat digunakan untuk tahapan proses pembuatan kernel (coated particle) dalam rangka penyiapan dan pembuatan bahan bakar RST bentuk bola Data (jumlah dan demografi) pihak yang memanfaatkan hasil kegiatan PTAPB BATAN dan PTBN BATAN serta swasta yang akan mengembangkan teknologi pembuatan bahan bakar RST Signifikansi pemanfaatan yang dirasakan pihak penerima manfaat hasil kegiatan Dari perangkat proses gelasi tersebut dapat dibuat gel UO 3 sampai dengan kernel UO 2 tersinter yang selanjutnya dapat diproses menjadi coated particle hingga fabrikasi elemen bakar bentuk bola Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012 6
POTENSI PENGEMBANGAN KE DEPAN Rancangan Pengembangan ke depan Kegiatan penelitian ini berdampak sangat besar baik bagi pengembangan konsep teknologi reaktor co-generation, industri maupun sosial ekonomi masyarakat. Dari segi teknologi proses pembuatan partikel terlapis (coated particle) yang diawali dari proses sol gel, maka teknologi ini dapat di spin off/ dikembangkan untuk keperluan industri yaitu kemampuan proses sol gel pada pembuatan katalisator, proses pelapisan untuk memperoleh bahan dan peralatan yang tahan terhadap korosi dan perlakuan mekanik Strategi Pengembangan ke depan Dilakukan kerjasama penelitian, baik antar peneliti di internal satker, antar satker di lingkungan BATAN dan Lembaga Penelitian maupun dengan Universitas. Kerjasama penelitian dalam bentuk bimbingan mahasiswa tugas akhir (S1 dan S2). Kerjasama lain berupa penelitian bersama yang melibatkan stakeholder dalam rangka menghilirkan hasil litbang. Tahapan Pengembangan ke depan Melanjutkan penelitian lanjutan Kerjasama dengan stakeholder dalam rangka menghilirkan hasil riset Mengembangkan spin off untuk keperluan industri Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012 7
FOTO KEGIATAN Pengamatan kegiatan uji fungsi akuisisi data dan kontrol Koordinasi dan evaluasi kegiatan PIPKPP Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012 8
Foto Pelaksanaan dan Hasil kegiatan Foto Pemanfaatan Hasil Kegiatan Sosialisasi Pelatihan Uji fungsi akuisisi data dan kontrol poda reaktor sol Pengecekan instalasi alat akuisoisi data dan kontrolp Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang 2012 9
Tampilan pada monitor hasil uji fungsi akuisisi data dan kontrol Gel ADU hasil proses gelasi 10
logo lembaga TERIMA KASIH [ NAMA TIM PENELITI ]