PERBANDINGAN DENSITAS PELET UO2 HASIL PELETISASI MENGGUNAKAN SERBUK DAN MIKROSPIR

Sari

ABSTRAK

PERBANDINGAN DENSITAS PELET UO₂ HASIL PELETISASI MENGGUNAKAN SERBUK DAN MIKROSPIR UO₂. Telah dilakukan pengembangan proses peletisasi menggunakan mikrospir UO₂sebagai pengganti serbuk UO₂. Mikrospir bersifat speris, free flowing, porus dengan kekerasan tertentu (soft particle). Keunggulan penggunaan mikrospir pada proses peletisasi adalah tidak menimbulkan debu saat kompaksi dan lebih efektif dalam pengepakan sehingga tidak membutuhkan proses granulasi dan pelumas padat. Dihipotesakan bahwa penggunaan mikrospir UO₂ dalam proses peletisasi akan memberikan densitas pelet sinter yang lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan serbuk UO₂ pada parameter proses peletisasi yang sama. Mikrospir UO₂yang digunakan pada peletisasi ini berukuran 900 µm dan crushing strength 2,0 N/partikel , sedangkan serbuk UO₂ yang digunakan berukuran antara 150-850 µm. Proses peletisasi mikrospir UO₂ dan serbuk UO₂ dilakukan dengan memvariasikan tekanan kompaksi antara 200 Mpa hingga 500 MPa dan disinter pada temperatur 1100 °C selama 6 jam dalam suasana campuran gas hidrogen dan nitrogen. Karakterisasi dilakukan pada pelet mentah dan pelet sinter mikrospir UO₂ dan serbuk UO₂ yang meliputi pengukuran dimensi, penimbangan berat dan pengukuran densitas. Pada variasi tekanan kompaksi diperoleh pelet mentah dan pelet sinter mikrospir UO₂ dengan densitas lebih tinggi dibandingkan hasil peletisasi serbuk UO₂. Diperoleh hasil bahwa densitas pelet mentah baik hasil kompaksi serbuk UO₂ maupun mikrospir UO₂meningkat dengan bertambahnya tekanan kompaksi. Densitas pelet mentah mikrospir UO₂berkisar antara 82,1 - 84,2 %TD. Pada kondisi penyinteran yang sama, baik kompakan serbuk UO₂ maupun kompakan mikrospir UO₂ memperlihatkan densitas meningkat dengan semakin besar tekanan proses kompaksi. Dari penelitian ini belum diperoleh pelet sinter UO₂ dengan densitas sesuai persyaratan reaktor pengguna sehingga diperlukan penelitian lanjutan terkait parameter proses peletisasi dan spesifikasi mikrospir UO₂yang efektif dalam memberikan pelet sinter UO₂ dengan densitas sesuai persyaratan.

Kata kunci: peletisasi, UO₂, mikrospir, serbuk, densitas.

ABSTRACT

A COMPARISON OF PELLETS DENSITIES IN PELLETIZATION PROCESS USING UO₂ POWDER AND UO₂MICROSPHERE. A pelletization process UO₂ fuel has been developed using UO₂ microsphere as a substitute of UO₂ powder. Microspheres are spherical, free flowing and porous with certain hardness (soft particle). The benefit of using microsphere in pelletization process is dust free in compaction and more effective in packing so the granulation process and solid lubricants are not required. It is hypothesized that the use of UO₂ microsphere in the pelletization process will provide higher sintered pellet density than UO₂ powder at the same pelletization process parameters. UO₂ microsphere size used in this pelletization was 900 μm with crushing strength of 2.0 N / particles while the UO₂ powder size between 150 and 850 μm. The pelletization processes of UO₂ microsphere and UO₂ powder were performed by varying the compacting pressure between 200Mpa up to 500MPa and sintered at temperatures of 1100 °C for 6 hours in an atmosphere of hydrogen and nitrogen gas mixture. Characterizations performed on the green and sintered pellets of UO₂ microsphere and UO₂ powder were dimension measurements, weighing and densities measurements. The densities of green and sintered pellets of UO₂ microsphere were higher than the green and sintered pellets densities of UO₂ powder with corresponded compaction pressure variations. The results indicate that the density of the green pellets both compaction results UO₂ powder and UO₂ mikrospir increased with increasing compacting pressure. Mikrospir UO2 pellets density crude ranged from 82.1 to 84.2% TD. At the same sintering conditions, both Compaction UO2 powder and UO2 mikrospir Compaction shows the density increases with the greater pressure compacting process. The sintered pellets densties of UO₂ obtained from this research were not appropriate with density requirements of PWR fuel. It is necessary to perform advanced research related to the effective pelletization process parameters and UO₂ microsphere specifications in providing the appropriate sintered pellets densities.

Keywords: pelletization, UO₂microsphere, powder, density