Proses Gelasi Eksternal Pada Pembuatan Kernel Ceria Stabilized Zirconia (CSZ) Sebagai Surrogate Kernel UO2 Pada Bahan Bakar Reaktor Suhu Tinggi

Penulis

Kristanti N

Pembimbing: Prof. Ir. Wahyudi Budi Sediawan, S.U., Ph.D.; Indra Perdana, S.T., M.T., Ph.D.


Energi nuklir dapat menjadi salah satu alternatif dalam pemenuhan kebutuhan energi nasional yang terus meningkat setiap tahunnya mengingat cadangan fosil sangat terbatas. Salah satu reaktor nuklir yang dipertimbangkan di Indonesia adalah reaktor suhu tinggi. Pengembangan teknologi bahan bakar nuklir diperlukan untuk dapat membuat bahan bakar sesuai dengan spesifikasi yang dipersyaratkan. Penelitian dengan bahan radioaktif berbahaya dan memerlukan prosedur yang rumit sehingga perlu adanya bahan pengganti/surrogate yang memiliki karakteristik yang sama dengan kernel UO2. Bahan pengganti yang dapat digunakan adalah Ceria Stabilized Zirkonia (CSZ). Proses gelasi merupakan salah satu tahapan dalam pembuatan bahan bakar reaktor nuklir suhu tinggi yaitu kernel UO2. Mekanisme proses gelasi perlu dipelajari untuk dapat merumuskan model matematika pada proses gelasi sehingga dapat digunakan untuk perancangan proses gelasi. Tujuan penelitian ini adalah memprediksi gel berdasarkan diameter nozzle, sifat fisis larutan umpan dan mengembangkan model deskriptif kuantitatif proses gelasi eksternal berdasarkan data-data laboratorium yang diperoleh. Proses gelasi eksternal dilakukan dengan meneteskan larutan umpan sol melewati nozzle ke dalam kolom berisi larutan medium amonium hidroksida. Pada saat larutan umpan melewati nozzle maka akan terbentuk butiran sol yang kemudian jatuh ke dalam medium ammonium hidroksida. Di dalam kolom gelasi terjadi reaksi hidrolisis dan polimerisasi untuk membentuk gel CSZ. Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah diameter nozzle 0,8 mm; 1 mm dan 1,2 mm, konsentrasi dari medium NH4OH pada 6 N, 7 N, 8 N dan tinggi dari kolom gelasi 50 cm, 75 cm dan 100 cm. Gel yang terbentuk dilakukan analisis ukuran butir dengan mikroskop optik dan kadar dari zirkonium yang tergelasi. Dari penelitian diperoleh bahwa ukuran butiran yang terjadi dalam proses gelasi dapat didekati dengan bilangan tak berdimensi berdasarkan diameter nozzle dan sifat fisis dari larutan umpan. Dari simulasi model matematika diperoleh nilai konstanta kecepatan reaksi (k) sebesar 0,1579 1/s dan nilai dari koefisien difusi monomer (DA) sebesar 0,0069 m2/detik dengan nilai dari sum of square of errors (SSE) yang diperoleh sebesar 4,7215.10-05 .

Nuclear energy is one alternative to national energy needs that increase every year due to limited resources of fossil fuel. One of nuclear reactor to be considered to built in Indonesia is high temperature reactor. The development of nuclear fuel technology is needed to make suitable fuel that meets the requirements. The study with radioactive materials is dangerous and needs complicated procedure therefore one needs substitute (surrogate) to UO2 kernel which has the same charactreristics. This materials is Ceria Stabilized Zirconia (CSZ). Gelation is one step in making high temperature reactorâs fuel (UO2 kernel). This need to be studied to formulate mathematical model thus can be used to design gelation process. This study aims to correlate the relationship of the nozzle diameter and physical properties of feed solution to predict granule size, to develop descriptive and quantitative models of external gelation process based on laboratory data. External gelation is performed by dripping sol feed solution through nozzle into gelation columned which contain ammonium hydroxide solution. In this gelation column, hydrolysis and polimerization reaction occurs to form CSZ gel. Variables used in this study are nozzle diameter (0.8 mms, 1 mm, 1.2 mms), NH4OH concentration (6 N, 7 N, 8 N), and height of gelation column ( 50 cms, 75 cms, 100 cms). Analysis of diameter CSZ gel is then measured using optical microscope. Concentration of gelated zirconium is also measured and calculated. Study shows that gel diameter can be approached by dimensionless number based on nozzle diameter and physical properties of feed solution. From the mathematical model simulation, we get reaction rate constant (k) of 0.1579 1/s and coefficient of diffusion of monomer (DA) of 0.0069 m2/sec with the value of sum of squarred errors for this mathematical model is 4.7215.10-05.

Kata kunci surrogate, gelasi eksternal, zirkonium, CSZ
Program Studi MAGISTER TEKNIK KIMIA UGM
No Inventaris
Deskripsi
Bahasa Indonesia
Jenis Tesis
Penerbit [Yogyakarta] : Universitas Gadjah Mada, 2019
Lokasi Perpustakaan Pusat UGM
File
  • Anda dapat mengecek ketersediaan versi cetak dari penelitian ini melalui petugas kami dengan mencatat nomor inventaris di atas (apabila ada)
  • Ketentuan Layanan:
    1. Pemustaka diperkenankan mengkopi cover, abstrak, daftar isi, bab pendahuluan, bab penutup/ kesimpulan, daftar pusatak
    2. Tidak diperbolehkan mengkopi Bab Tinjauan Pustaka, Bab Pembahasan dan Lampiran (data perusahaan/ lembaga tempat penelitian)
    3. Mengisi surat pernyataan, menyertakakan FC kartu identitas yang berlaku

<< kembali