PEMBUATAN LOGAM URANIUM DARI UF4 DENGAN METODE PROSES REDUKSI KALSIOTHERMIK

Sari

ABSTAK PEMBUATAN LOGAM URANIUM DARI UF₄ DENGAN  METODE PROSES REDUKSI KALSIOTHERMIK. Metode proses reduksi kalsiotermik dipilih dalam rangka pembuatan logam uranium untuk mendapatkan produk yang memenuhi spesifikasi bahan bakar nuklir. Percobaan yang dilakukan dengan mencampur serbuk UF₄ dan logam Ca granular murni (diameter butir -2 mm = 40 %, dan +2-6 mm = 60%), masing-masing  sebanyak 6800 g dan 2180 g (ekses logam Ca 25% dari stoichiometrinya). Campuran UF₄ dan Ca dimasukkan kedalam tabung grafit, kemudian  dipindahkan ke dalam tabung baja untuk dipanaskan di dalam tungku reduksi. Tungku reduksi dipanaskan dan ditahan pada temperatur 600^oC selama ±15 menit, kemudian  diturunkan menjadi 400 ^oC untuk dilakukan pemantikan. Hasil reduksi terdiri dua lapisan yaitu logam U berada di dasar cawan, sedangkan slag CaF₂ pada lapisan atas. Logam uranium memiliki  kemurnian 99,97%, berat jenis 19,070 g/cm³, impuritas unsur-unsur logam penyusun (< spesifikasi nukem) dan dari uji difraksi sinar-X uranium didominasi oleh struktur a–U sebanyak 96,42 % yang tercampur dengan 3,58% UO₂. Kualitas uranium hasil percobaan sesuai spesifikasi logam uranium Tessag Nuclear Nukem GmbH, namun kualitas tersebut masih dapat ditingkatkan dengan mengubah parameter prosesnya.

Kata kunci: Reduksi kalsiothermik, logam uranium, slag CaF₂, kadar U dan unsur pengotor.

Abstract

PRODUCTION OF UF₄ TO URANIUM METAL REDUCTION PROCESS OF CALSIOTHERMIC METHOD. The calsiothermic reduction method is selected in order to manufacture uranium metal to get the product that meets the specifications of nuclear fuel. Experiments conducted by mixing metal powder UF₄ with pure granular Ca (grain size diameter +2mm = 40%, and +2 -6mm = 60%), each as much as 6800g and 2180g (25%Ca metal excesses of stoichiometry). UF₄ and Ca incorporated into the graphite tube, then transferred into the steel tube to be heated inside the furnace reduction. Reduction furnace is heated and held at a temperature of 600^oC for 15 minutes, then lowered to 400^oC to do ignition. The result of the reduction consist of two layers of U metal of the bottom of the cup furnace reduction, while CaF₂ slag layer on top. The uranium metal has a purity of 99.97%, density of 19.070g/cm³, impurities constituent metals elements (<specification Nukem) and from X-Ray diffraction test of uranium is dominated by the structure of the alpha-U 96.42% mixed with 3.58% UO₂. The uranium quality of experimental results to specification uranium metal of Tessag Nukem Nuclear GmbH, but the quality could be improved by changing the process parameters.

Key Word: Calsiothermic reduction, uranium metal, CaF₂ slag, U concentration, impurities element.