PUSAT PENELTHAN TENAGA ATOM GAMA

I»»"

P P G M — 122 — 76

EFEK RADIASI DAN RAHAN KIMIA TERHADAP n. PARAFJN SEBAGAI DILUEN T.B.P. DALAM PEMISAHAN RAIMOKIMIA

M u d i a r M a s j a . S u t r i s n o P u s p o d i k o r o

BADAN TENAGA ATOM NASIONAL

PUSAT PENELTHAN TENAGA ATOM GAMA

Y O G Y A K A R T A — I N D O N E S I A

We regret that some of the pages in the microfiche copy of this report may not be up to the proper legibility standards, even though the best possible

copy was used for preparing the master fiche.

Kimia, Bahan-bahan dan IIEIU Bumi Kimia

Radio Kimia dan Kimia N u k l i r

PFOM - 122 - 76

EFEK PJDIASI DM BAHAN KIMIA TSRHADAP n , PARAFIN SEBAGAI DIRIEN T.B.P. DALA'i PEMISAHAIJ RADIOKIMIA

Mudiar Mas,] a • S u t r i s n o Puspodikoro

1976

Badan Tenaga Atom Nasional PUSAT PENELITIAN TENAGA ATOM OAMA Jl. Babarsari Kotakpos 8, Tilpon 366l

Yogyakarta Indonesia

"bat bahan-'balian kimia t e l a h d i t e n t u k a n dengan metoda pembentukan kom- p l e x ligastd Zirconium.

Telaii d i t e n t u k a n p u l a k o e f i s i e n d i s t r i b u s i urenium dalam TBP.-diluen dan T.E.P„ d i l u e n yang t e l a h d i d e g r a d a s i .

A B S T R A C T

Degradation oi' T „ B . P . - d i l u e n t by chemical and gamma r a - d i a t i o n have been determineds there was q n r r i q r cffit—bjc form/ Zirconium-

complexing l i g a n d s , / D i s t r i b u t i o n c o e f i s i e n uranium i n T . B . P . - d i l u e n t underrada-

t i o n and T . B - P . - d i l u e n t d e g r a d a t i o n have been determined t o o .

i i

D A F T A R I S I

I . Pendabuluan 1 I I . Degradasi d i l u e n - T . B . P . a k i b a t r a d i a s i dan bahan kimia h

I I I . PembentuJcan konrplex ligand Zirconiijm 10

IV. Percobaan dan naksud percobaan l2

va Kesinpulan dan pembicaraan 22

Bahan p u s t a k a ' 23

i i i

E x t r a k s i p e l ? , r u t untuk pemisahan dan p e o u r n i - an uranium, t e l a l i banyak dilakukan b a i k pemisahan uranium d a r i "bijih dalam pengolahan L ., peraurnian uranium d a r i l a r u t a n k o n s e n t r a t * 3

r2 ]

penisahan uranium untuk a n a l i s a den pemisahan s e r t a penurnian uranium d a r i bahan b a k a r r e a k t o r t e l a l i t e r a d i a s i (.irradiated urani-

[ 3 ]

wn) . Dalam karangan i n i akan d i t i n j a u hanya p r o s e s exfcraksi pe-- l a r u t untuk pemisehan dan pemurnian uranium d a r i behan b a k a r t e l e h t e r a d i a s i , Sedangkan pemisahon dan pemurnian uranium d a r i b i j i h , p e - misahan uranium d a r i l a r u t a n k o n s e n t r a t s e r t a pemisehan uranium un t u k a n a l i s a t i d a k akan d i b i c a r a k a n .

B i l e b e r b i c a r a mengenai p r o s e s e x t r a k s i p e l a r u t d a r i bahan bakr.r t e l a h t e r a d i a s i . , make d a l a a p r o s e s i n i uranium y a n c belum t e r a d i a s i dan plutonium. yang t e r b e n t u k dipisahkan d a r i u n s u r - u n s u r h a s i l b e l a h a n {fisBi.ffn product), .juga dilakukan pemisahan uranium d a r i plutonium . Uranium., plutonium dan beberapa logam b e r a t memencarkan s i n a r a dan fj, y a i t u s i n a r - s i n a r yang mempunyai tenpga dan daya tembus t e r h a d a p n a t e r i l a i n r e l a t i f k e c i l , t e t a p i dayn i o n i s a s i kedua s i n a r i n i b e s a r . Unsur-unsur h a s i l b e l a h a n riemancar- kan s i n a r Y y?-n£ meinpunyai tenasca dan daya tembus yang r e l a t i f b e s a r

Uranium dan plutonium umumnya dipisahkan dengan e x t r a k t m 30$ (volume) T.B.P„ dan J0% (volune) d i l u e n . Diluen yang bias?, d i - p a k a i a d a l e h hidrokarbon misalnya kerosin^ Amscos Arshal 125-82.

Satrol 170. n-dodecan, Adakan? Kendall SW-552a. Ashland P-12, Ash- land R-23, Shell dan l a i n sebagainya * - 5 ^ ^ ' ^ .

o

Oleh karena baik unsur-unsur h a s i l belahan nenancarkan si-- nar Y caupun uranium, Plutonium dan beberapa unsur logam berat ne - manearkan sinar a dan 8, maka dalam proses extraksi pelarut bahan bakar telah terpakai., T.B„?, dan diluen yang digunakan sebagai ex- t r a k t a n akan mengalami degradssi.

Pada garis besarnya r a d i a s i a k a n merusak T.B.F.

hinega terbentuk nonobutilfosfat

s

dibutilfosfat., butanol dan asain f o s f a t , Sedangkan pengaruh r a d i a s i terhadap diluen akan t e r j a d i ikatan rangkap - ionisasi dan r a d i k a l - r a d i k a l . Bahkan kadang- kadang terbentuk polimer y a i t u h a s i l gabungan r a d i k a l -radikal terse-- but d i a t as, Oleh karena terbentuknya polimer-polimer maka visko- s i t a s T.B.P.- diluen akan lebih t i n g g i

3

sehingga nempersukar pemben- tukan komplex uranium dengan T.B.F. dan memperpanjang waktu pisah fasa organik a i r selama proses e x t r a k s i . Sedanekan hidrokarbon yang t e r i o n i s i r dan yang berbentuk radikal akan membentuk komplex ligand dengan zirconium, yang b e r a s a l dari h a s i l balahan. Komplex ligand zirconium i n i sangat stabil,, tidak dapat dihilangkan dengan pencuci- an secara konvensionil asam at3.upun b a s a . Jumlah (irammolekul «rarer.

zirconium yang dape.t cenbentuk koirplex dengan 1 b i l l i o n l i t e r diluen disebut bilangan '"Z"'.

Oleh karena h a i tersebut di ates maka kwalitas diluen vn--

tuk T.B.E dalam r>roses extraksi pelarut pada bahan bakar t e l a h tera-

d i a s i ditentxikan oleh bilangan "'Z". Hmkin k e c i l bilangan

:

'Z", ma-

kin t i n g g i kwalitas diluen atau makin s t a b i l diluen t e r s e b u t , Bahan

bekar t e l a h t e r a d i a s i seteluin dilakukan proses extraksi p e l a r u t ,

t e r l e b i h dahulu dilarutkan dengan asam n i t r a t 5 -• 6M, Asa», n i t r a t

,}uga mengakibatkan degradasi dilueri - T.B.P. 3 kerusakannya dapat di-- ketahui dengan psnentuan bilangan "Z" dari T.B.P.. diluen akibat ba- han kimia.

Untuk penelitian aembandingkan diluen yang satu lebih s t a - b i l dari peda diluen lainnya. telah banyak digunakan sinar dari Co- 60 sebagai irradiator " dan garam zirconium untuk menentukan. bi- langan-:Z' diluen tersebut . Yang dimaksud s t a b i l dalam hal ini adalah tahan terhadap radiasi dan tahan terhadap bahan-bahan kimia

Trlbutilfosfat dan diluen mengalaiai degradasi bersama-sama seliingga bilangan ;rZ!! y?ns; ditentukan berasal dari diluen dan T.B.P.

Tetapi untuk neribandingkan bilangan ;'Z:! suatu diluen terhadap diluen lainnya, dalam hal i n i degradasi T.B.P. konstan. Bahkan beberapa

r h °\ A 7 A1

penelitian 5 'J ' ,; telah menentukan bilangan ::Zr dari diluen berdasarkan perbandingan bilangan ::ZT' dari suatu diluen-T.B.P. de- ngan T.B.P n-dodeccoii Karena saropai saat ini n-dodecan telah di- buktikan lebih stabil terhadap degradasi radiasi • ataupun bahan kimia. Tetapi n-dodecan diperoleh secara sintesa dari dodecctnol "

dan tidal; ekoriomis,

I I . DEGRADASI DILUE5F - T.B.P. AKIBAT RADIASl DAW BAHAN KIKEA

Diluen yang unum digunakan adalah k e r o s i n . Kerosin merupa- kan h a s i l d i s t i l a s i minyak t a n a h pada f r a k s i 190 270°C " . Dalaft k e r o s i n terkandung campuran hidrokarbon y a i t u hidrokarbon j e n u h , o l i f i n i k , a r o m a t i k , i s o ~ h i d r o k a r b o n , neo-hidrokarbon dan I a i n - l a i n .

Sampai s a a t i n i s a n g a t l a h sukar untuk meratnalkan apa yang [12]

t e r j a d i a t a u t e r b e n t u k j i k a s u a t u zat organik d i r a d i a s i . ^ a l a u - pun demikian bebefapa k a r y a i l m i a h t e l a h b e r u s a h a -uituk menrperki-- rakan apa yang t e r b e n t u k a t a u t e r j a d i , t e t a p i inekanisme r e a k s i n y a belum dapat d i p a s t i k a n .

[12 15]

1 , R a d i o l i s a hidrokarbon p a d a t jenuh * a , T e r j a d i n y a i o n i s & s i dan e x i t a s i

Adonya r a d i a s i s i n a r y» menyebabkan t e r j a d i n y a i o n i s n s i dan e x i t a s i d a r i hidrokarbon jenuh dengan persemaan r e a k s i s e - b a g a i b e r i k u t •:

^ v+ + e~* (11,1)

»

( 1 1 , 2 )

^ H -

M + e ~ • M (11,3) Reaksi ( l l - l ) • adalah r e a k s i i o n i s a s i ^ r e a k s i (H.,2) a d a l a h r e -

aksi e x i t a s i yang t e r j a d i langsung k a r e n a r a d i a s is sedangkan r e a k s i ( l l53 ) r e a k s i e x i t a s i a t a u n e t r a l i s a s i yang t e r j a d i s e - t e l a i i r e o k s i i o n i s a s i , Telah d i t e l i t i bahwa waktu untuk t er j a- -

-9 r12]

di r e a k s i n e t r a l i s a s i adalali 10 d e t i k . Apabila kedalam

aedia tersebut ditambahkan senyawa yang r e a k t i f terhadap elek- tron {electron scavenger) atau ion positif (positive ion sca-

venger) sebelum atau sesudah r a d i a s i maka h a s i l r a d i o l i s a dapat

.ditentman. Hasil analisa dibandingkan deng&n media tanpa ditam- bah elektron scavenger atau positive ion scavenger

1,

ri2]

Seperti yang t e l e h diloJr.sanp.kpji dan. dipublikasikan "

cyclohexana d i r a d i a s i

5

ditambah JUO sebagai elektron scavenger t e r l i h a t bahva bertambah banyak penambahan N_0 seiaakin sedikit terbentuknya gas H

2

, karena semakin banyak elektron yang bereaksi dengan S O , s e p e r t i t e r t e r a pada gambar I I . 1 .

N

2

0 mole/1

Ganbar I I . 1 . Kurva penambahan NgO ( r e a k t i f terhadap elektron)

versus h a s i l kimia gas hidrogen.

6

Make, dapat d i b u k t i k a n bahwa t e r j a d i n y a i o n i s a s i pads r a d i o l i s o . cyclohexana. sehingga meksnisme r e n k s i n y a dapat diramalkan s e - b a g a i b e r i k u t :

cyclo ; • C6H12 ^ C6K12+ + a"

e " + N20 »• HgO"

SjJOT + H20 •> 5fg + N202

N2°2~ ^{+ C}6^H1 2⁺ "" *• ^H2 + r e s i d u

f

^{H +}

° 6

^H

1 1

C6H1 2 + e

1

_{H2 + C6H1 0}

o H + c

6

H

i 2 >

H

2

+ c

6

H

n

Penambahan KpO sarapai pada beberapa konsetvtrasi t e r t e n t u . gas H, yang t e r b e n t u k adalah konstan» sedangkan pada k o n s e n t r a s i l e b i h b e s a r d a r i pada k o n s e n t r a s i - k o n s e n t r a s i t e r s e b u t , pas H j u g a k o n s t a n . Hal i n i disebabkan k a r e n a i o n i s a s i t e l a h s e l e s a i .

b . Reaksi r a d i k a l dan non- r a d i k a l :

Terjadinya r e a k s i n o n - r a d i k a l pada p r o s e s r a d i o l i s a t e l a h d i t e -

r1 2 ]

r a n g k a n / d i p u b l i k a s i k a n " » dengan raenvpergunakan efek f o t o l i s a d a r i lampu Xe dengan pan.jang gelombang 1U70 A0 dan t e n a g a foton Q.h eV t e r h a d a p hidrokarbon j e n u h . Sebagai contoh dengan menggu- nakan e t a n a s e b a g a i r e a k t a n maka d i p e r o l e h gas H? sebagai produk.

Dengan diperolehnya gas H2 sebagai produk d i p a s t i k a n bahwa t e r - bentuk senyava n o n ~ r a d i k a l dengan persamaan sebagai b e r i k u t r

CH CH, + hv • CH CH* + H2

Sedangkan i o n i s a s i t i d a k nmngkin t e r j a d i k a r e n a p o t e n s i a l ioni.- s a s i d a r i hidrokarbon jernih k i r a - k i r a 10 eV.

Reaksi r a d i k a l dapat. dibuktikan dengan r a d i o l i s a d a r i n-hexana dengan penambahan senyswa yang r e a k t i f t e r h a d a p r a d i - k a l (radical scavenger). H a s i l d a r i percobaan menunjukkan "bah- v a gas H^ yang t e r b e n t u k fungsi d a r i k o n s e n t r a s i r a d i k a l sca- venger. B i l a ditambsiikan l e b i h banyak r a d i k a l soaveng&T makio. s e - d i k i t gas H⁰ yang t e r b e n t u k . Dapat disimpulkan bahwa dengan pe~

nambahan r a d i k a l scavenger* semakin s e d i k i t r a d i k a l bebas yan<?

membentuk gas H . Terhukti baliwa. pada r a d i o l i s a n-hexana terja—

di r a d i k a l , h i n s g a r a d i o l i s a n-hexana diramalkan sebagai "berikut:

n

-

^C

6<V • f

^{2 +}

^

^{1 2}

W

⁺

C

⁶

H

^{1 3}

'

H* + C6Hl U > H2 + C6H13°

c, Dekomposisi menjadi i o n dan r e a k s i ion denpan molekul.

Hal i n i dapat d i t e r a n g k a n dengan perlakuan a n a l i s a s p e k t r o m e t r i massa n i s a l n y a r a d i o l i s a neopentana. Telah diaraati b?liwa t e r d a p a t

i o n - i o n : (CH») C , (CH.J^C sebagai dekomposisi neopentana d e - ngan persamaan r e a k s i :

HCH-J-C + CH_ + e"' G 1.0

S * HCR3)kC + e G 2,2

Sedangkan r e a k s i ion dengan molekul dapat d i t e r a n ^ k a n dengan r e - aksi i o n ayolo C^H „ dengan ND_5 diamati dengan s p e k t r o m e t r i massa.

Cyclo - C6H12 + MD Cyclo - CgH^ + T®3 H

8

2 . R a d i o l i s a pada h i d r o k a r b c n t a k jenuh [olefin),

T e r j a d i n y a r a d i o l i s a pada h i d r o k a r b o n tak. jenuh dapat d i b u k - t i k a n dengan c a r a "bila butene l d i r a d i a s i maka t e r b e n t u k s e d i k i t Hp, dengan r e a k s i sebagai b e r i k u t ;

Ckh - * H2 + %KS

T e t a p i b i l a C. Hn dan C. D« d i r a d i a s i naka t e r b e n t u k IID s e r t a Hp dan Dp sebagai pemecanan HD, maka dapat dirsznalkan bahwa t e r j a d i r a d i o - l i s a pada hidrokarbon t a k jenuh dengan irielalui p r o s e s e x i t a s i . E n e r - ginya t i n g g i maka t e r u r a i dengan mengambil s u a t u contoh persamaan r e a k s i s e b a g a i b e r i k u t •

c

k h *

^H

*

⁺

^{V T}

H ' + c, Dg •*• m + c^H

Beberapa d a t a di bawah i n i membuktikan bahva r a d i o l i s a pada h i d r o - karbon t a k jenuh pembentukan H? semakin s e d i k i t , k a r e n a h i d r o k a r b o n t a k jenuh r e a k t i f terhadap- a t o n H merabentuk hidrokarbon j e n u h .

Hidrokarbon Cx(Hp) Jenuh:

Cyclohexana 5:6

Tak j e n u h :

Cyclohexena 152

3 . R a d i o l i s a hidrokarbon a r o m a t i k .

T e r j a d i n y a r a d i o l i s a pada senyava hidrokarbon aromatik dapat d i b u k t i k a n dengan c a r a benzene d i r a d i a s i . , ditambahkan gas r e a k t i f

e l e k t r o n NpOs gas ll„ ya^S t e r b e n t u k d i a n a l i s a . Disinrpulkan dengan penambahan K^O maka gas Up yang t e r b e n t u k j u g a bertambah banyak..

Pembentukan gas H2 pada r a d i o l i s a hidrokarbon aromatik sukar a t a u l e b i h s e d i k i t dibandingkan r a d i o l i s a hidrokarbon jenuh maupun t a k j e n u h . s e p e r t i t e r t e r a pada d a f t a r i n i .

1 . hidrokarbon jenuh G(H2)

cyclohexana 5,6

2 . hidrokarbon t a k jenuh

cyclohexeaa la2

3„ benzena 0.;039

U. Degradasi d i l u e n - T . B . P . a k i b a t bahan k i m i a .

; Bahan kimia dalam h a l i n i adalah asam n i t r a t dimana i o n n i t r i t akan s e l a l u t e r d a p a t d i dalamnya, disamping i t u d e g r a d a s i HI70 a k i b a t r a d i a s i y menjadi N0? . sehingga dalam h a l i n i n i t r a t dan n i t r i t tercampur. Asam n i t r a t yang tercampur o l e h n i t r i t i n i skan menyebabkan d e g r a d a s i d i l u e n - T . B . P , . k a r e n a t e r j a d i : senyawa- senyava n i t r o , d i n i t r o a t a u t r i n i t r o .

I I I . PEMBSMTUK KOMPLEX LIGMD ZIRCONIUM

Sebagai h a s i l b e l a h a n bahan b a k a r dalam r e a k t o r d i p e r o l e h l e b i h d a r i 30 u n s u r y a i t u d a r i unsur dengan b e r a t atom 30 (Zn) sarapai unsur dengan b e r a t atom 6k (Gd)„ T e t a p i kenyataannya t e r d a p a t 200 ma-

cam i s o t o p . Hal i n i disebabkan oleh karena peluruhan d a r i u n s u r - u n s u r t e r s e b u t sehingga t e r b e n t u k beberapa i s o t o p - i s o t o p n y a

Zirconium yang b e r a s a l d a r i h a s i l b e l a h a n , merupakan campur-

00 9 1 Q2 93 an d a r i macam-nacam i s o t o p n y a m i s a l n y a : h0 zr » j ,0 zr s LoZ r* s UoZ r

9k 95

.QZ r dan ,JZr . Zirconium 93 dan Zirconium 95 a d a l a h i s o t o p - i s o t o p r a d i o a k t i f , Zr-93 memancarkan s i n a r |3 sedangkan Zirconium 95 meman-

* carkan s i n a r & dan Y - Dalam pembentukan kompTex liganS. Zirconium, Z r - 95 s e r i n g k a l i digunakan s e b a g a i perunut a t a u reagensia* S i n a r 3 dan y d a r i Zr-95 dapat dicacah dengan a l a t p e n c a c a h .

Dalam t a b e l d i bawah i n i dicantumkan b e b e r a p a i s o t o p Z i r c o - nium b e s e r t a k e l i n p a h a n i s o t o p , v a k t u p a r o h , t e n a g a s i n a r y dan s i n a r

6.

i s o t o p : kelimpahan ' T^,

E ; Er

' i s o t o p {%) ! Z 5 •• Y : 3

t J

k e v « keV

koZr

93

koZr '

Zr^{9 U} '

5,83 5,90 5;98

-

6,kk

6,20

: :

•

»

! ',

...

••

- 2,1 x 106 th

- 65:5 hr

60

5 720 ' 1*00

' 760 c 900 10

Isotoprisotop Zirconium mempunyai ho elektron yang mengeli-- l i n g i i n t i , Elektron-elektron i n i terkantumkan dalam o r b i t a l - o r b i t a l - nya= Untuk atom Zirconium, d o r b i t a l pada k u l i t N, beltaa t e r i s i penuh

5

dan jumlah elektron pada d o r b i t a l i n i dinyatakan sebegai valensi s e - kundsr Zirconium. Ion-ion, r a d i k a l - r a d i k a l , dan ligand - ligand yang b e i k s a l d a r i b a s i l degradasi diluen akan mengisi d o r b i t a l dari ator.

Zir:.onium membentuk .senyawa koinplex ligand Zirconium yang s t a b i l . Kom- plex ligand Zirconium i n i tahan terhadap asam dan basa-, sehingga tak dapat dihilangkan dengan pencucian solven secara konvensionil. Secara kcnvensionil pencucian solven dilakukan dengan basa (KaOH Hi) dan asam

(UNO- IT?) ^ \

Oleh karena peribentuk komplex ligand Zirconium i n i l a h maka

•stabitas dan kwalitas dari macam diluen ditentukan oleh jumlah gram molekul garam Zirconium yang dapat d i i k a t oleh 10

9

l i t e r ( 1 billiun

l i t e r ) diluen^Bilangan yang menunjukkan jumlah atom Zirconium dalam 10

9

l i t e r diluen disebut "Z

!: nvxrbev dari diluen t e r s e b u t . Sebagai con-

toli dalam t a b e l ini dinyatakan

VV' number atau s t a b i l i t a s dan kwanti-

*) [81

t a s dari beberapa diluen sebagai h a s i l pemisahan dari Ultrasen

!

akibat r a d i a s i

:

akibat bahan kimia 1= Ultrasene '

2 . Benyawa a l i f a t i s jeriutr 3 . Senyawa non a l i f a t i s '

h, Cyclo organik ' 7

5 . n - dodeaane • 300 150 500

1*00

250

*

C V

? J

1000

20

2000 2000

10

dari t a b e l di atas i n i t e r l i h a t bahwa senyawa a l i f a t i s ( n-dodecan ) r e l a t i f lebih s t a b i l dari pada hidrokarbon lainnya.

*•) Ultvqsen adalah kerosin yang t e l a h dimurnikan.

IV. PSRCOBAAN DAN MAKSUD PERCOBAAN

*• Maksud dan t u j u a n percobaan

1. Menentukan degradasi dari diluen-f.B.P. akibat r a d i a s i . Untuk mexa- bandingkan bahwa diluen yang satu lebih tahan r a d i a s i dibandingkan diluen lainnya.. dalam percobaan i n i digunakan r a d i a s i sinar 7 dari C0-6O.

2 . Menentukan degradasi dari diluen-2".B.P. akibat bahan-bahan kimia y a i t u asam n i t r a t .

3 . Membandingkan koefisien d i s t r i b u s i uranium dalam diluen-5P.B.P. de- ngan diluen-T.B.P, yang telah raengalami degradasi secara r a d i a s i riaupun bahan kimia.

I I , Percobaan yang dikerjakan

Sesuad dengan yang telah,diuraikan dalam bab terdahulu'bahwa k r i t e r i a s t a b i l i t a s suatu diluen adalah tahan terha&ap akibat r a d i a s i den bahan kimia. Untuk mengetahui suatu diluen tahan terhadap akibat r a d i a s i telah ditentukan bilangan

!;

Z" dari diluen setelah diluen-2\B. P.

tersebut diradiasi„ Sedangkan tahan terhadap bahan kimia t e l a h d i t e n - tukan bilangan "Z" dari d i l u e n , setelah diluen-r.B.P. t e r s e b u t dicam- pur dengan asam n i t r a t .

Telah dibuat:

1. Campuran 30% (volume) T.B.P. dan 70$ (volume) diluen. Dalam perco- baan i n i d i p i l i h kerosin dan n.parafin sebagai ' diluen . Pemilihan.

diluen i n i berdasarkan bahwa kerosin t e l a h banyak digunakan

4

n . p a - r a f i n telah pula dipakai sebagai diluen-2\B.P. dalam proses extraksi bahan bakar t e r a d i a s i ,

12

2 . Asam n i t r a t 1*M. dan as am n i t r i t 0.1M. dengan c a r a pencampuran v o l u - me yang sama d a r i asam n i t r a t 8M, dengan NaNOg 0}2M.

Degradasi a k i b a t r a d i a s i

200 ml. masing-masins campuran T,B,P. - d i l u e n d i r a d i a s i pada d o s i s 107 r a d , ( ^ , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 ,10) dengan s i n a r Y <*ari Co-60 '•9-'.

Degradasi a k i b a t bah an k i a i a

25 ml. masing-masing campuran T.B.P.~diluen dicampur dengan 25 ml. l a r u t a n asam n i t r a t - n i t r i t selama 7 h a r i pada t e m p e r a t u r kamar.

Penentuan b i l a n g a n "Z':

Bilangan "Zv d a r i s u a t u d i l u e n - 7 . B . P . d i t e n t u k a n dengan s p e k - trofotome-fcer s p e c t r o n i c 20 metoda n a t r i u m a l i z a r i n s u l f o n a t pada panjang gelombang 525 my (gambar IV , l ) . Untuk menentukan b i l a n g a n "Z" t e r s e b u t p e r l u d i l a k u k a n b e b e r a p a macam percobaan s e p e r t i b e r i k u t .

Percobaan I

Pembuatan k u r v a s t a n d a r d a r i l a r u t a n zirconium dengan spek- t r o f o t o m e t e r s p e c t r o n i c 20.J< raetoda, n a t r i u m a l i z a r i n s o l f o n a t ,

Telah d i b u a t l a r u t a n s t a n d a r zirconium dengan p e l a r u t a n g a - ram z i r c o n i u n n i t r a t Zr(N0 ),.5H_0 dalam aqua d e s ta h i n g g a mengandung a n t a r a 0 , 1 - 0,k mg Zr dalam 100 ml l a r u t a n . Masing - masing l a r u t a n s t a n d a r d i p i p e t k a n 10 ml. diuapkan sampai k e r i n gs kemudian ditambahkan 1 ml. asamsulfat ( l ; 10) diuapkan t e r u s dan d i b i l a s i 3 k a l i ciengan aq.ua d e s t sampai agak k e r i n g . Kemudian ditambahkan 1 ml. HCl 10$ dan ' d i d i d i h k a n l a l u ditambah 0S5 ml. n a t r i u m a l i z a r i n s u l f o n a t 0,05$ dan d i -

encerkan menjadi 10 ml. dalam l a b u u k u r .

Diamati t r a n s m i t a n s i a t a u absorbensi masing-masing l a r u t a n dengan s p e k t r o f o t o u o t e r s p e c t r o n i c 2 0 , dan dibuat k u r v a s t a n d a r konsen- t r a s i zirconium v e r s u s t r a n s m i t a n s i a t a u a b s o r b e n s i . (gambar IV. 2 ) , Percobaan I I

Penentuan waktu kontak e x t r a k s i zirconium dan d i l u e n T.B.F.

Telah d i b u a t l a r u t a n z i r c o n i u m n i t r a t dslam H1T0-, 3M. yang me«

ngandung 0,U mg Zr dalam 100 ml. l a r u t a n . Kemudian 10 mZediluen-.T.B.P.

yang t e l a h d i d e g r a d a s i dilakukan e x t r a k s i dengan 5 ml l a r u t a n z i r c o - n i u m n i t r a t dan waktu kontak e x t r a k s i 1 menit» 2 m e n i t , 3 m e n i t , k me- n i t j 5 menitj dan 6 m e n i t . S e t e l a h d i b i a r k e n 5 menit f a s a a i r d i p i s a h - kan , d i t e n t u k a n k o n s e n t r a s i zirconium dalam 1 ml l a r u t a n , s e p e r t i per-- cobaan p e r t a m a . K o n s e n t r a s i zirconium yang t e r d i s t r i b u s i k e - f a s a o r g a - n i k dapat d i h i t u n g . Ditentukan waktu kontak e x t r a k s i zirconium dan d i - l u e n - r . B . P . dengan pembuatan, k u r v a k o e f i s i e n d i s t r i b u s i zirconium

( t r a n s m i t a n s i ) v e r s u s waktu kontak e x t r a k s i (gambar IV. 3 ) .

Percobaan I I I s

Penentuan "bilangan 'Z'' d a r i d i l u e n T.B.P.

Dipipetkan raasing-masing 20 ml caapuran 30$ T . 3 . P . ~ 10% d i - luen yang t e l a h d i d e g r a d a s i r a d i a s i maupun bahan k i i n i a . Larutan t e r s e - b u t dicanpur dengan 10 ml, l a r u t a n z i r c o n i u n n i t r a t yang mengandung 0,5 mg Zr dalam 1 ml. asam n i t r a t 3 M. Dilakukan e x t r a k s i dengan waktu kontak e x t r a k s i 5 m e n i t . S e t e l a h d i b i a r k a n 5 menit f a s a a i r dipisahkan kemudian d i t e n t u k a n k o n s e n t r a s i zirconium dalam 1 ml l a r u t a n s e p e r t i percobaan pertama. K o n s e n t r a s i zirconium dapat d i h i t u n g dengan p e r b a n - dingan kurva s t a n d a r (garibar IV. 2 ) . Juralah zirconium yang dapat d i -

i k a t oleh 20 ml. d i l u e n - T . B . P , dapat d i h i t u n g , sehingga b i l a n g a n '"£•' d i l u e n t e r s e b u t dapat d i t e n t u k a n .

Percdbaan I I I d i u l a n g i untuk menentukan k o e f i s i e n d i s t r i " b u s i zirconium d a l s n 30$ T.B„P. - 70$ kerosin.. 30% T.B.P. - 70$ n . p a r a f i n , dan 30$ 7 . B . P . - J0% n.dodec&n ss ba gai penibanding,

Tabel IV, l , ; Bilangan ' Z:! d a r i 30* T . B . P . - d i l u e n akibp.t r a d i a s i dan "bahan k i t n i a .

, Bilangan :rZ"

Mac an d i l u e n - T.B.P. •--•••"- - —... - -.. , ..,„.«,.

_ ' r a d i a s i _ _ J _ bahan k i n i a _

k e r o s i n ' 317 . : 1350

n . p a r a f i n ' 115 ' 121*

Tabel IV, 2 . : Koefisien d i s t r i b u s i zirconium dalam 3M IWO^ dengan 30£

T.B.P. - 70* diluen-j volume o r g a n i k / a i r = 2 . Diluen t a n p a d i d e g r a d a s i .

Macam d i l u e n - T.B.P. ' Koefisien d i s t r i b u s i zirconium

k e r o s i n ' 0 ^ 8 5

n . p a r a f i n : 0,^37

n.dodecan 0,393

Penentuan Koefisien D i s t r i b u s i Uranium

Koefisien d i s t r i b u s i uranium d i t e n t u k a n dengan c a r a : 10 ml. l a r u t a n uranium dalara a s a m . n i t r a t kw^ 5M⁵ dan 6M yang mengan- dung 5 mgram U/1 ml. Larutan d i e x t r a k s i dengan 20 ml T . B . P . - d i l u e n

16

da lam corong p i s a h . Dilakukan e x t r a k s i dengan reotor 6 Volt selama 5 s i e n i t . ?2sa a i r d i p i s s b k a a dan ditent-ukan k o n s e n t r a s i uranium dengan s p e k t r o f o t o m e t e r s p e c t r o n i c 20 metoda p e r o k s i d a b a 3 a deng&n c a r a s e b a - gad. b e r i k u t :

- 5 ml' l s r u t a n fas a a i r d i n e t r a l k a n pli = 7 den grin penambahan FaOH 20$

a t a u HI<Q„ 3M. digunakan pti n e t e r ,

- Ke dalam l e r u t a n n e t r a l ditambsbkan 5 ml l a r u t a n IlaCH 10$ dan 5 ml i a r u t a n NapCO- 20#, kemudian d i d i d i h k a n .

•• Setelei1 d'ingin l a r u t a n d i s a r i n g5 dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml. s ditambahkan 1 ml H00o 30% dan diencerkan sampai 100 ml.

- Dikocok, d i b i a r k a n 15 m e n i t , d i s a r i n g dengan k e r t a s s a r i n g Whatman n o . 1»0.

- D i p i pe t , l i a n 6 ml. saringan., dimasukkan ke dalani tabung spektrofotor.e••

t e r , d i a m a t i % t r a n s m i t a n s i pada panjang gelombang U00 mp. • Diguna- kan a i r sebagai pembanding.

Dari penganatan % t r a n s n i t a n s i dapat d i k e t a h u i k o n s e n t r a s i uranium d e - n^an menggunakon kurva s t a n d a r (p.ambar IV. U). Dengan mengetahui kon- s e n t r a s i uranium pada fas a a i r » maka k o e f i s i e n d i s t r i b u s i uranium d a - p a t d i b i t u n g ' .

Tabel IV. 3- : K o e f i s i e n d i s t r i b u s i uranium dalam 30$ T.B,F.~ 70% di- luen., volume o r g a n i c / a i r = 2 .

Macam d i l u e n .. T.B.P. * n o l a r i t a s asam n i t r a t r I'd

k e r o s i n

H . p a r a f i n

liM

5K

6M

UM

5M

6M

' 30,6

7 52,1

1 50,5

; 27,3

1 57,6

» Ui,o

/ l a b e l IV.i». • K o e f i s i e n d i s t r i b u s i uraniuti dalam 30$ T . B , P . - 10% d i - luen yang t e l a h d i d e g r a d a s i , volume o r g a n i k / a i r = 2 .

k o e f i s i e n d i s t r i b u s i U Mecam d i l u e n - T.B.P.

k e r o s i n "• • UM ' l 8:7 : 2fc,5 27,6 2 5 , 5 n . p a r a f i n T U M ' 2 0 , 7 ' 25.,3

3 2 , It 32,5

* molar i t as

• • kll

' 5M

• 6M

1 UM

• 5M

6M

HITO

d e g r a d a s i ' r a d i a s i ' 1 8:7

18,6 lk,2 ' 2 0 , 7

25,5

( 27,6

Gambar IV, I, Spectrum zirconiumali- zarinsulfonat; % Trans- mit ansi (1) versus panjang gelcmbang my

18

1*60 1+80 500 520 5^0

panjang gelorabang 560

#TxlO 9 R 7 6

5

l»

3

•1

0

1

\ ^

" ^ \

^

" ' ^-

..

0 , 1 ^0,2 0 , 3

o,U

^{0 , 5}

me: Zr/100 ml Gambar I V . 2 . Kurva s t a n d a r k o n s e n t r a s i zirconium t e r h a d a p

% T r a n s m i t a n s i ( T ) , Diamati pada panjang gelom'bang 525 rn\x,

20

100 _

m e h i t .

Ganbar IV.3. Kurva waktu kontak extraksi versus $ Transiavfcansi

(T) larutan zirconium» diamati pada p.'«i.jang o-lembang

525 my.

95

90

8 5 -

" \

- v ^ - -

\ ^

^ \

1

\ .

\ .

\

Gaabar IV,1'. Kurva s t a n d a r k o n s e n t r a s i uranium terhacL-ro \

% ^ r a n s x i t a n s i (T), Larutan uranium a i t e t c p k a n pE = 7 , " ^ ^

flitaaibah 5 ml l a r u t a n Ha?C07 20% t 5 ml l a r u t a n MEOH 10%, 1 rcl ^ \ ^

H2°2 3°°' d i e n c e r k a n nenjadi 100 m l . %T diemati pada pan.jang gelonibang 1+00 muc

• -

.

10 15

EIK.U/IOO ml,

20

ro H

V. KESIMFULAN DAN PEMBICAKAAN

1 . Diluen dan T.B.P. sengaleni decradasi dan bahan k i n i a bcrsania-sama.

Untuk membandingkan bilangan "Z'" diluen satu terhadap diluen l a i n - nya, maka dalam. hal ini degradasi T.E.F, pada diluen satu dianggap sana dengan degradasi T.B.P. dalam diluen lainnya.

2 . Bilangan '"Z

;:

degradasi r a d i a s i untuk diluen rc.parafin adalah 115, sedangkan untuk kerosin adalah 317. Dari perbedaan bilangan

;i

Z'

:

i n i dapat disimpulkan n.parafin r e l a t i f kurang t e r r a d i o l i s a .

3 . Bilangan '"Z" degradasi bahan kimia untuk diluen «..parafin adalah

12kt

sedangkan untuk kerosin adalah 1350, Dari perbedaan i n i dapat disimpulkan "bahva n.parafin r e l a t i f kurang r e a k t i f terhadap bahan kimia.

h. Bilangan ':

Z

:

' diluen n.parafin atau kerosin pada degradasi bahan k i - mia r e l a t i f lebih besar daripada degradasi r a d i a s i . Dapat disimpul- kan bahwa degradasi bahan kimia baik pada diluen n.parafin maupun kerosin l e b i h besar daripada degradasi r a d i a s i .

5, Pada degradasi r a d i a s i dan bahan kimia koefisien d i s t r i b u s i -ura- nium meniarun, karena walaupun T.B.P. mengalami degradasi menjadi D.

B.P. dan M.B,P. (yang dapat menaikkan koefisien d i s t r i b u s i uranium) diluenpun mengalami degradasi membentuk gugusan asam k a r b o k s i l a t . Gugusan asam karboksilat mengadakan i n t e r a k s i molekul dengan T.B.P.

r -. o i

. Degradasi r a d i a s i dan degradasi bahan kimia di samping menu- runkan koefisien d i s t r i b u s i uranium juga menaikkan koefisien dis- t r i b u s i zirconium, Hal i n i t e r l i h a t dari bilangan ''Z' masing-masing diluen.

22

I s r a e l Program f o r S c i e n t i v i c T r a n s l a t i o n s 1966, AEC-Tr - 6638.

2 . Rodden, C . J . "Analytical of Essential Nuclear Reactor Vat'&rials' U . S . Atomic Energy Commission 196U.

3 . I r i s h , E.R. P e a s , W.H. "The Purex Process a Solvent Extraction Re- processing Method, for Irradiated Uranium"' 1957. H.W.-U9H83 A.

^ . P o l l o c k , H., ''Astdble Diluent for Purex Process Bxtractans'' Chemis- t r y S e p a r a t i o n s P r o c e s s e s f o r Plutonium and Uranium. A, E. C. Re- s e a r c h and Development deport DP-29^. E . I . dupont de Nemours ft Co E x p l o s i v e s Department-Atomic Energy D i v i s i o n - T e c h n i c a l D i v i s i o n -•

Savannah River L a b o r a t o r y . June 1958.

5. Dennis B . P . ''Radiotytic and Chemical Stability of Pure Hydrocar- bons'' Chemistry, A.E.C- Research and Development Report D.P-577.

E . I . du Pont de Nemours & Co Savannah R i v e r Laboratory Aiken ..South C a r o l i n a A p r i l 1 9 6 1 .

6. West, D.L. "Composition and Stability of Ultrasene'"'1 Chemical Se- p a r a t i o n s P r o c e s s e s f o r Plutonium and Uranium. A.E.C. Research and Development Report DP-587. E . I . du Pont de Nemours &. Co Savannah R i v e r Laboratory Aiken;, South C a r o l i n a June 1961.

7 . Chastagner., P . J = P . 'Evaluation of Adacane 12 for Purex Use" Chemi- c a l S e p a r a t i o n s P r o c e s s e s for Pu and U A.E.C. Research arid Devel- opment Report DP-601, E . I , du Pont de Nemours & Co Savannah River Laboratory Aiken, South C a r o l i n a October I 9 6 l .

8. Dennis„B,P. West, D.L. "Evaluation of Hydrocarbon Diluents for the Purex Process" Chemical S e p a r a t i o n s P r o c e s s e s f o r Pu and U. A.E.C.

Research and Development Report DP-671. E . I . du Pont de Nemours &

Co Savannah River Laboratory Aiken., South C a r o l i n a November 1 9 6 l . 9 . Goodef J . H . ''Radiation Damage to T.B.P.and Diluents Covering Period

October - December 1956''. Chemistry-Radiation and Radiocheaiistry Oak Ridge N a t i o n a l L a b o r a t o r y . U.S. Atomic Energy Commission.

10. G a r r e t t , T . P . J r . '"'A Test for Solvent Quality'1'' Chemistry G e n e r a l . A.E.C. Research and Development Report DP-237. E . I . 'du Pont de Nemours & Co Savannah River Laboratory Aiken„South C a r o l i n a Augus- t u s 1957.

11« R i c h a r d , IT. W i l h i t e '^Evaluation of n.Parafin fixtures as Diluent for T,B<P* in Radiochemical Separations Processes'' , Chemical Sepa- r a t i o n s P r o c e s s e s for Plutonium and Uranium. A.E.C» Research and Development Report DP--882. E . I . du Pont de Ne,ours &. Co.Explosives Department--Atonic Energy D i v i s i o n - T e c h n i c a l D i v i s i o n Savannah R i v - e r L a b o r a t o r y . April-196U.

23

2k

1 2 , Shin S a t o , "The RadioVusis of Organik Compounds7' The R e g i o n a l T r a i n i n g Course or I n d u s t r i a l R a d i a t i o n P r o c e s s i n g October-Uovem- b e r 1970. I . A . E . A . & J . A . E . R . I . T a k a s a k i .

1 3 . Robert F. Gould. "Radiation Chemistry" Volume I.Advances i n Chem- i s t r y S e r i e s 8 l . American Chemical S o s i e t y Washington D.C, 1968.

l U . Robert F. Gould,, "Radiation Chemistry" Volume I I . Advances i n Chemistrv S e r i e s 82, American Chemical S o c i e t y « a s h i n a t o n D . C.

1968,

1 5 . Adolphe Chapiro, "Radiation Chemistry of Polymeric Systems" John Wiley & Sons Hew York. London 1962.

1 6 , Samuel G l a s s t o n e . "Principles of Nuclear Reactor Engineering" D.

Van Nostrad Company, Inc., Toronto-New York-London. 1955.

IT- Amanoj H i r o s h i et a l . v Radioisotope Production from. Fission Pro- ducts'- A L i t e r a t u r e S e a r c h . In J a p a n e s e . 1970. J A . S . R . I . - U 0 5 1 . 1 8 , Tekehiko I s h i h a r a dan Ken Ohwada vThe Effect of Hydrogen bond For-

mation Between Tri-n-Butytphosphat and Carboxylic Acid on Uranium Distribution'^. J o u r n a l of Nuclear Science and Technology, 3 , h a l . 67 - 71 February 1966,