PEMBUA TAN F ASILIT AS UJI IRADIASI PELA T ELEMEN BAKAR U3Si2-A!MUA TAN 4,8 DAN 5,2 gu/cmj

(1)

PEMBUA TAN F ASILIT AS UJI IRADIASI PELA T ELEMEN BAKAR

U3Si2-A!MUA TAN 4,8 DAN 5,2 gU/cmJ

Abdul Rojak

ABSTRAK

Da/am rangka persiapan uji iradiasi PEB U3Si2-AI muatan 4,8 dan 5,2 gU/cm3, telah seles~i dibuat 2 buah fasilitas uji berupa EB dummy lengkap dengan sambungan endfiting dudukan turbine flow meter. Rancangan EB dummy disesuaikan dengan spesifikasi EB ,'?SG-GAS, tetapi dengan beberapa modifikasi. Elemen bakar dummy memiliki 21 PEB dummy yang disisipkan pada masing-masing a/ur pe/at sisinya. Proses ro/ gencet hanya dilakukan terhadap PEB dummy urutan ke-1 sampai 9, dan urutan ke-13 sampai 21, sedangkan PEB dummy urutan ke-10, 11, dan 12 tidak dikenai proses ro/ gencet. Ha/ tersebut untuk memudahkan memasang atau me/epas PEB, baik sebe/um maupun sete/ah iradiasi. Ujung ce/ah an tara PEB dummy urutan ke-1 sampai 9 dan antara urutan ke-13 sampai 21 masing-m,:sing ditutup dengan pe/at A/Mg2 berketeba/an 2,5 mm yang memiliki 6 /ubang dengan diameter 1,5 mm. Baut pengikat endfiting dengan kotak rakitan EB dummy tidak dikunci agar mudah dilepas untuk menge/uarkan PEB saat akan di/akukan uji pascairadiasi. Sebelum PEB dikenai uji iradiasi, ter/ebih dahu/u per/u dilakukan pengukuran /aju alir air. teras reaktor yang masuk dan me/ewati EB dummy tersebut. Pengukuran yang te/ah dilakukan pihak RSG-GAS terhadap EB dummy dengan ketiga pe/at sisipan berupa PEB dummy menunjukkan bahwa /aju a/ir air yang masuk dan me/ewatinya re/atif sarna dengan laju a/ir air yang masuk dan me/ewati EB RSG-GAS. Berdasarkan hasil pengukuran tersebut, maka dapat dilakukan uji iradiasi terhadap PEB U3Si2-A/ muatan 4,8 dan 5,2 gU/cm3 sesuai sasaran pengujian. '

PENDAHULUAN

melakukan penelitian bahan bakar baru yaitu

paduan U3Si2. Penelitian/percobaan pembuat-an bahpembuat-an bakar dispersi U3Si2-AI tersebut sudah berhasil dengan baik, bahkan sudah ditingkatkan ke sKala produksi dengarl pe-muatan 2,96 gU/cm3[1]. Selain itu berdasarkan hasil uji pascairadiasi bahan bakar tersebut, tidak tampak adanya kerusakan seperti pelepuhan PEB (blister), pitting corl;')sion, goresan pad a permukaan PEB, ataupun pembengkok,an PEB[2]. Hal ini memotivasi pihak peneliti untuk melakukan penelitian lebih lanjut terhadap bahan bakar U3Si2-AI dengan muatan U yang leblh tlnggl(31"

Bahan bakar dispersi jenis U3Oa-AI dengan tingkat muat 2,96 gU/cm3 telah

'.

diproduksi di BAT AN sejak tahun 1987 untuk memasok kebutuhan bahan bakar RSG-GAS.

Penelitian dan Pengembangan bahan bakar dispersi di dunia melalui program RERTR yang dimulai sejak tahun 1978, telah banyak ditemukan produk bahan bakar jenis baru, terutama paduan U yang memiliki densitas tinggi seperti UxSiy, UMo, dll. Keuntungan p6nggunaan bahan baker yang memiliki densitas tinggi adalah pemuatan uranium di dalam bahan bakar (pada volume tetap) dapat ditingkatkan, sehingga lebih ekonomis mengingat umur bahan bakar di dalam reaktor dapat bertahan lebih lama.

Percobaan pembl)atan PEB U3Si2-A! dengan muatan 4,8 dan 5,2 gU/cm3 masing-masing sebanyak 4 buah telah berhasil dilakukan sesuai spesifikasi PEB RSG-GAS; dan untuk mengetahui kualitas/unjuk kerja bahan bakar tersebut, perlu dikenai uji iradiasi. Mengingat bahan bakar U3Si2-AI dengan muatan 4,8 dan 5,2 gU/cm3 belum pernah Seiring dengan pengembangan bahan

bakar dispersi tersebut, maka selain mem-produksi bahan bakar U3Oe-AI, SATAN juga

(2)

ABDUL ROJAK Pembutan Fasilitas Uii /radiasi Pelat Elemeff Bakar U;Siz-AI Muatan 4.8 datI 5.2 gUlcmJ dikenai uji iradiasi di dalam RSG-GAS, maka

terleblh dahulu perlu dibuat fasilitas untuk uji iradiasi yang memadai dengan terutama memperhatikan faktor keselamatan. Untuk itu, berdasarkan hasil analisis keselamatan, pihak RSG-GAS merekof11endasikan rancangan fasilitas uji tersebut berupa elemen bakar dummy seperti ditunjukkan pad a Gambar 1(11.

hingga dingin. Pelat diluruskan menggunakan mesin pelurus dan dilakukan pemotongan akhir sesuai dimensi PEB RSG-GAS.

3. Pembuatan sambungan endfiting

Sambungan endfiting dibuat dari material AIMgSi1 menggunakan mesin bubut dan mesin frais dengan bentuk seperti ditunjukkan pada G~mbar 3.

t-~&1.11

uJI If~dl~11

1M!

Ikln dlm.nf~ltkin

untuk melengkapi syarat perijinan penggunaan bahan bakar U3Si2-AI muatan 4,8 dan 5,2 gU/cm3 di RSG-GAS pada masa

~endatang.

4. Pembuatan tutup celah PEB dummy Pen!,jtup celah antara PEB dummy dibuat dari pelat AIMg2 tebal 2,5 mm, dimensinya disesuaikan dengan luas antara pelat ke-1 dengan pelat ke-9, atau luas antara pelat ke-13 dengan pelat ke-21. Masing-masing permukaan pel at penutup dilubangi sebanyak 6 titik dengan diameter 1,5 mm. Lubang-lubang tersebut berada pada; satu garis lurus yang melintang di tengah permukaan pelat penutup. Setiap pelat penutup dilengkapi 2 buah kaki yang dibuat dari bahan pelat AIMg2 tebal 2,5 mm dan tinggi :!: 20 mm. Setiap sudut permukaan pelat penutup dipotong (sepertr ditunjukkan pada Gambar 4), agar air teras reaktor dapat masuk ke dalam celah yang ujungnya terisi kaki pelat penutup tanpa hambatan.

TATA KERJA

Langkah kerja pembuatan fasilitas uji yang berupa EB dummy tersebut se,cara garis besar sebagai berikut :

1. Pembuatan komponen struktur 2. Pembuatan PEB dummy

3. Pembuatan sambungan endfiting 4. Pembuatan tutup celah PEB dummy

5. Pembuatan penyangga PEB 6. Degreasing

7. Pickling 8. Perakitan

9. Pengukuran dimensi

1. Pembuatan komponen struktur

_{5. Pembuatan penyangga PEB} Komponen struktur yang terdiri dari pelat

sisi, endfiting, dan handel dibuat dari material AIMgSi1 menggunakan mesin bubut dan mesin frais. Bentuk serta dimensi dari masing-masing ,komponen struktur tersebut mengikuti spesifikasi komponen struktur elemen bakar

RSG-GAS.

Penyangga dibuat dari bahan pelat AIMg2 berketebalan 1,5 mm. Bentuk penyangga seperti ditunjukkan pada Gambar 5, sedangkan tingginya sarna dengan jarak antara ujung dalam endfiting dengan ujung dalam PEB.

6. Degreasing

2. Pembuatan PEB dummy

Untuk menghilangkan lapisan minyak atau kotoran lain yang menempel pad a permukaan komponen struktur, seluruhnya di-degreasing. Pelat AIMg2 berukuran 6 x 170 x 1000

mm dirol dingin 10 tahapan reduksi sampai diperoleh ketebalar. 1,3 mm, kemudian dilakukarl pemotongan panjang. Seluruh pelat dianil pada suhu 360°C selama 30 menit, untuk selanjutnya dikeluarkan dan di,biarkan

7. Pickling

Seluruh komponen struktur di-pickling guna menghilangkan lapisan oksida atau sejenisnya.

(3)

ABDUL ROJAK

,

PembutanFasilitas Vii [radiasi Pelot Elemen Bakar V~i2-AI Muatan 4,8 dan5.2 gVlcm'

8. Perakitan

8.5 Pemasangan kabel turbine flow meter

Kabel khusus penghubung sensor putaran turbin yang berisi 2 buah kabel kecil (masing masing terisolasi), dikupas pelindung luarnya sepanjang :!:: 150 cr'n. Salah satu isi kabel dimasukkan ke dalam celah antara PEB dummy pertama dan kedua hingga temblJs :!:: 40 cm melewati ujung kotak rakitan EB dummy. sedcingkan kabel lainnya dipotong ,dan ujungnya diikatbautkan pada permukaan dalam pelat sisi.

Langkah kerja perakitan meliputi : 8.1 Rol gencet

8.2 Frais akhir pelat sisi 8.3 Pemasangan handel

8.4 pemasangan penyangga PEB 8.5 pemasangan endfiting

8.6 pemasangan kabel turbine flow meter 8.7 pemasangan sambungan endfitmg 8.8 pemasangan tutup PEB dummy

8.1 Rol Gencet

8.6 Pemasangan Endfiting Pengerjaan dilakukan menggunakan

mesin rol gencet dengan proses jepit memanjang antara pelat sisi terhadap kedua sisi lebar PES dummy. Cara ini dilakukan terhadap PES dummy urutan ke-1 sampai 9, dan urutan ke-13 sampai 21 sesuai urut alur pel at sisi yang tersedia, sedangkan PES dummy urutan ke-10, 11, dan 12 tidak dirol gencet.

Endfiting dipasang pada kotak rakitan EB dummy dengan alat bantu pengarah berupa kotak perakit. Posisi pengeboran untuk baut pengikatnya mengikuti lubang pengarah yang tersedia pad a kotak perakit. Endfiting dan kotak rakitan EB dummy diikatkencangkan dengan baut AIMgSi1 M6 sebanyak 8 buah.

8.7 Pemasangan sambungan endfiting 8.2 Frais akhir pelat sisi

Ujung kabel penghubung sensor putaran turbin dimasukkan ke dalam alur sambungan endfiting. Bersamaan dengan itu sambungan endfiting dimasukkan ke dalam lubang endfiring, untuk kemudian diikatkencangkan denga:1 baut SSM6.

Kotak rakitan EB dummy dipasang pad a 2 buah catok presisi dengan posisi mendatar; dan bidang lebar pelat sisi yang memiliki kelebihan ukuran diposisikan di bagian atas. Dengan menggunakan pisau frais horisontal, kelebihan ukuran tersebut dihilangkan.

8.8 Pemasangan tutup celah PEB dummy

8.3 Pemasangan Handel

Ujung celah antara PEB dummy urutan ke-1 sampai 9, d~n antara urutan ke-13 sampai 21 ditutup seperti ditunjukkan pad a Gambar 2.

Kaki penutup masing-mas!ng dimasukkan ke dalam celah ke-1 dan 8, sarta celah ke-13 dan

~O.

Handel elemen bakar dipasang tanpa alat bantu khusus, kedua ujungnya diikatken-cangkan dengan baut SS M6 terhadap pelat

sisi.

8.4 Pemasangan penyangga PEB

9. Pengukuran dimensi

Penyangga PEB dipasang berdiri pad a sisi permukaan ujung dalam endfiting dan diikatkencangkan dengan baut 55 M3.

Pengukuran dimensi EB dummy secara keseluruhan dilakukan oleh petugas jaminan ~ualitas. Dat~ rengukuran menunjukkan hasil yang baik, sehingga EB dummy memenuhi

(4)

ABDUL ROJAK Pembutan Fasilitas Uji lradiasi Pelat Elemen Bakar U~i2-Al Muatan 4.8 dan 5.2 gU/cm'

persyaratan dimensi untuk dimasukkan ke dalam teras RSG-GAS.

Pada sa at akan dilakukan uji iradiasi terhadap PES U3Si2-AI, seluruh rangkaian turbine flow meter dilepas. PES dummy yang disisipkan pad a alur pelat sisi ke-10, 11, dan 12 di kedua ES dummy dilepas, kemudian diganti dengan PES U3Si2-AI dengan muatan masing-masing 4,8 dan 5,2 gU/cm3,

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengukuran laju alir air teras reaktor yang tellh dllikukin plhlk RSG.GAS terhndep EB dummy yang pada alur pelat sisi ke-10, 11, dan 12 disisipi PEB dummy menunjukkan bahwa laju alir air yang masuk dan melewatinya relatif sarna dengan laju alir air yang masuk dan melewati EB RSG-GAS!4J. Berdasarkan hasil pengukuran tersebut, maka dapat dilakukan uji iradiasi terhadap PEB U3Si2-AI muatan 4,8 dan 5,2 gU/cm3 sesuai sasaran penguji~n.

KESIMPULAN

1

2.

...

Rancangan fasilitas uji iradiasi PEB U3Si2-AI yang berupa EB dummy dapat difabrikasi tanpa ditemui kendala yang berarti.

Keuntungan teknis dari rancangan sistem yang diterapkan adalah mudahnya memasang atau melepas PEB, sehingga untuk keperluan uji pascairadiasi diharapkan PEB dapat dengan mudah dilepas.

UCAPAN TERIMA KASIH

Dengan selesainya pembuatan EB dummy untuk fasilitas uji iradiasi PEB U3Siz-AI muatan 4,8 den 5,2 gU/cm3, penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak etas bantuan baik berupa ide, saran, maupun tenaga untuk menunjang kelancaran pelaksanaan pekerjaan tersebut.

Kedua EB dummy yang digunakan untuk sarana uji iradiasi PEB U3Si2-AI dengan masing-masing muatan 4,8 dan 5,2 gU/cm3 dibuat mengikuti rancangan EB RSG-GAS

dlng.n beberipi

modlflk.I'

I'IUII k.p.rluln

uji. Modifikasi dilakukan dengan pertimbangan keselamatan, perhitlJngan manajemen teras reaktor, kemudahan fabrikasi, ,dan uji pascairadiasi. Berdasarkan pertimbangan tersebu!, rancangan EB dummy dibuat seperti

berikut :

1. Elemen bakar dummy memiliki 21 PEB dummy yang disisipkan pad a masing-masing alur pelat sisinya. Proses rol gencet hanya dilakukari terhadap PEB dummy urutan ke-1 sampai 9, dan urutan ke-13 sampai 21, sedangkan PEB dummy urutan ke-10, 11, dan 12 tidak dikenai prosEs rol gencet.

2. Kepala baut pengikat endfiting dengan kotak rakitan EB: dummy tidak dikunci, sehingga mudah dilepas pad a saat aka!"! mengeluarkan/mengisi PEB dari/ke alur

pelat sisi ke-10, 11, dan 12.

3. Pada ujung celah antara PEB dummy urutan ke-1 sampai 9, dan antara urutan ke-13 sampai 21 dipasallgi pelat penutup yang dibuat dari pelat AIMg2 berketebalan 2,5 mm. Setiap pelat penutup dilubangi sebanyak 6 titik dengan diameter masing-masing 1,5 mm. Lubang-lubang tersebut dirancang tepat berada di atas masing-masing celah antara PEB dummy agar air teras reaktor dapat mengisi celah tersebut tanpa hambatan.

4. Kedua EB dummy dilengkapi dengan turbine flow meter dengan tujuan untuk mengukur laju alir air teras RSG-GAS yang masuk dan melewati celah ke-9, 10, 11: don 12. Untuk keperluan tersebut, alur pelat sisi ke-10, 11, dan 12 disisipi PEB dummy.

PUSTAKA

[1]. ROJAK, A., "Laporan Teknis Analisis Keselamatan Termohidrolika, Modifikasi Oisain Elemen Bakar Uji Silisida Tipe A, RSG-GAS", Lampiran Gambar, Januari

(5)

ABDUL ROJAK Pembutan Fasi/itas Vii lradiasi Pe/at E/emen Bakar V~irA/ Muatan 4,8 don 5,2 gV/cmJ

mengukur laju alir air dengan memasang turbine flow meter

Apakah ukuran elemen bakar tidak berubah dengan pemasangan peralatan uji laju alir, mohon dijelaskan apakah percobaan ini tidak berpengaruh pad a elemen bakar di teras reaktor ?

[2]. NUKEM, "MTR Fuel Element tor the Reactor MPR-30 BAT AN", Inspection Scheme, Doc.Nr. 15-MTR-O5-188, 1985. [3]. NASUTfON, H. dan SURIPTO, A.,

"Peme-riksaan Pasca fradiasi Elemen Bakar Bekas RSG-GAS", Proceedings Seminar Sains dan Teknofogi Nuklir, PPTN-BATAN Bandung, 21-22 Maret 1995.

[4]. Komunikasi Pribadi dengan Endiah S., stat P2TRR-BATAN.

Abdul Rojak

Elemen bakar dummy yang dimaksud bukan untuk mengukur laju alir air teras, tetapi untuk uji iradiasi PEB U3Si2-AI muatan 4,8 dan 5,2 gU/cm3. Sebelum EB dummy digunakan untuk uji iradiasi, terlebih d~hulu perlu dilakukan pengukuran laju alir air teras yang masuk dan melewali EB dummy dengan menggunakan turbine flow meter Penulis Adalah

Pejabat Fungsional Pranata Nuklir dan Stat Bidang Teknologi Bahan Bakar Reaktor Riset, P2TBDU, BATAN

TANYAJAWAB Abdul Latief

Tidak, karena level elemen bakar ditentukan oleh bertumpunya endfiting pad a dudukan-nya. Penambahan panjang dengan adanya sambungan endfiting, t,idak mempengaruhi level elemen bakar karena diameter luar sambungan endfiting lebih kecil dari diameter luar endfiting, sehingga penam-bahan tersebut akan mengisi daerah bebas di bawah teras reaktor.

Dalam kesimpulan nomor 4 disebutkan bahwa fasilitas uji iradiasi yang dibuat, layak untuk iradiasi. Apakah kriteria layak iradiasi, apakah dilihat dari segi keselamatan mekanik, netronik, termo-hidraulik, atau lainnya ? Mohon

penjeJasan. Abdul Rojak

3. Sunardi

Pengertian layak untuk uji iradiasi disini hanya dilihat, dari satu aspek yaitu laju alir air teras yang masuk den melewati EB dummy tersebut. relatif sarna dengan yang masuk dan melewati EB RSG-GAS walaupun sebagian besar celah antara PEB dummy ditutup. Aspek mekanik, netronik. termohidraulik, d\!. baru akan dievaluasi oleh pihak RSG-GAS apabila PEB U3Si2-AI sudah diuji iradiasi.

Dalam makalah ini mengapa hanya dilakukan satu pengujian saja (Iaju alir). Bagaimana dengan suhu, netronik, dll. ? Abdul Rojak

.Penulis hf3nya membatasi pad a fabrikasi elemen bakar dummy, sehingga yang dapat diuji hanya laju alir air teras reaktor yang masuk dan melewati elemen bakar dummy tersebut. Aspek suhu, nutronik, dll., merupakan tugas dan wewenang pihak RSG-GAS.

Tonny Siahaan

2.

Apakah judul ini tidak terlalu luas karena peralatan yang dibuat adalah untuk

(6)

(7)

ABDUL ROJAK Pembutan Fasi/itas Uji [radiasi Pelot E/emen Bakar UjSi]-.4/ Muatan 4.8 don 5.2 g!Jlci!

PEMBUA TAN F ASILIT AS UJI IRADIASI PELA T ELEMEN BAKAR U3Si2-A!MUA TAN 4,8 DAN 5,2 gu/cmj