Archive for May 2015
Teknik Pemisahan Radiosotop
0
Teknik Pemisahan
Radiosotop
•
Cara Pengendapan
Kemurnian radionuklida yang
diperoleh sangat tergantung pada kecepatan pengendapan, konsentrasi, pH, jenis
pereaksi, suhu dan lain sebagainya. Biasanya timbul masalah karena endapan yang
diperoleh sedikit, karena itu sering ditambahkan pengemban. Kelemahannya adalah
menyebabkan aktivitas spesifik yang rendah.
•
Cara Destilasi
Berdasarkan perbedaan sifat fisika
dan sifat kimia antara radionuklida dengan sasaran dapat dipisahkan secara
destilasi.
•
Cara Kromatografi
Untuk pemisahan pada umumnya
dilakukan dengan kromatografi kolom dengan fase diam seperti alumina, silika
gel, sbb. Cara ini makin dikembangkan terutama untuk sistem generator isotope
•
Generator Isotop
Generator isotop adalah suatu sistem
yang terdiri dari 2 macam radionuklida, dimana satu radionuklida mempunyai
waktu paruh panjang dan menghasilkan radioisotop yang lain yang mempunyai waktu
paruh lebih rendah.Aktivitas sistem ini menurun mengikuti waktu paruh induk dan
primitip generator ini adalah memisahkan nuklida anak dari induknya. Dengan
cara ini memungkinkan pemakaian radioisotop dengan waktu paruh pendek pada
tempat yang jauh dari pusat reaktor. Hal ini penting pada bidang kedokteran
mengingat radioisotop yang dihasilkan mempunyai waktu paruh pendek sehingga
tidak membahayakan pasien.
Contoh
:PEMISAHAN
RADIOISOTOP188Re DARI RADIOISOTOP 188W MELALUI KOLOM GENERATOR 188W/188Re BERBASIS ALUMINA
•
Resin Penukar Anion
Contoh :PEMISAHAN RADIOISOTOP 115mIn MENGGUNAKAN KOLOM
KROMATOGRAFI DENGAN RESIN AG 1X8 (Cl-)
Resin penukar anion secukupnya
dimasukkan kedalam kolom (dengan ketinggian resin dalam kolom 2 cm). Resin
penukar anion dicuci dengan etanol secukupnya (dilakukan 3 kali ulangan). Resin
penukar anion dicuci lagi dengan larutan HCl 0,05 M secukupnya (dilakukan 3
kali ulangan). Resin dicuci dengan akuades secukupnya (lakukan 3 kali ulangan).
Resin dibiarkan terendam dalam akuades. Sejumlah tertentu stok Cd teriradiasi
dimasukkan ke dalam kolom, dan dibiarkan menetes kebawah sebagai limbah. Kolom
dicuci dengan menuangkan 20 mL HCl 0,05 M dan eluat tamping dalam botol plastic.
Kolom resin yang sudah berisi 115Cd diluruhkan selama 24 jam.
Selanjutnya kolom dielusi dengan 10 mL HCl 0,05 M dan eluat ditampung dalam
botol plastic. Masing – masing eluat dalam botol 1 dan 2 dicacah dengan
mengambil cuplikan sebanyak tertentu dengan spectrometer gamma (dilakukan 3
kali pencacahan). Luas puncak pada energy yang ada dicetak. Larutan yang ada pada
botol 1 dan 2 masing – masing sebagai spesi cadmium teriradiasi yang tidak
terikat dalam kolom.
•
Elektroforesis
Contoh
:PEMISAHAN DAN KARAKTERISASI SPESI SENYAWA KOMPLEKS YTRIUM-90 DAN STRONSIUM-90
DENGAN ELEKTROFORESIS KERTAS
Perbedaan Pembangkit
Listrik Konvensional (PLK) dengan PLTN
Dalam pembangkit listrik konvensional,
air diuapkan di dalam suatu ketel melalui pembakaran bahan fosil (minyak,
batubara, dan gas). Uap yang dihasilkan dialirkan ke turbin uap yang akan
bergerak apabila ada tekanan uap. Perputaran turbin selanjutnya digunakan untuk
menggerakkan generator, sehingga akan menghasilkan tenaga listrik. Pembangkit
listrik dengan bahan bakar batubara, minyak dan gas mempunyai potensi
menimbulkan dampak negatif ke lingkungan serta masalah transportasi bahan bakar
dari tambang menuju lokasi pembangkitan. Dampak lingkungan akibat pembakaran
bahan fosil tersebut dapat berupa CO, (karbon dioksida), SO, (sulfur dioksida)
dan NO, (nitrogen oksida), serta debu yang mengandung logam berat. Kekhawatiran
terbesar dalam pembangkitan listrik dengan bahan bakar fosil adalah dapat
menimbulkan hujan asam dan peningkatan pemanasan global.
PLTN beroperasi dengan prinsip yang sama
seperti PLK, hanya panas yang digunakan untukmenghasilkan uap tidak dihasilkan
dari pembakaran fosil, tetapi dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan
fisil (uranium) dalam suatu reaktor nuklir. Tenaga panas tersebut digunakan
untuk membangkitkan uap di dalam sistem pembangkit uap (Steam Generator) dan selanjutnya
sama seperti PLK, uap digunakanu ntuk menggerakkantu rbin-generators ebagapi embangkitt
enagal istrik. Sebagai pemindah panas digunakan air yang disirkulasikan secara
terus menerus selama PLTN beroperasi.
Proses pembangkitan listrik ini tidak membebaskan
asap atau debu yang mengandung logamberat yang dibuang ke lingkungan atau
melepaskan partikel yang berbahaya seperti CO2, SO2, NO^ ke lingkungan,
sehingga PLTN ini merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan. Limbah radioaktif
yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN adalah berupaelemen bakar bekas dalam
bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan di lokasi
PLTN sebelum dilakukanpenyimpanan secaralestari .
Pembelahan Inti
Panas
yang dipergunakan untuk membangkitkan uap diproduksi dari pembelahan inti
atomyang dapat diuraikan sebagai berikut:
Apabila
satu neutron (dihasilkan dari sumber neutron) tertangkap oleh inti atom U-235,
inti atom akan terbelah menjadi 2 atau3 bagian/fragmen. Energi yang semula
mengikat fragmen tersebutdiubah menjadi energi kinetik sehingga mereka bergerak
dalam kecepatan tinggi. Karena fragmen-fragmen itu berada dalam struktur
kristal uranium maka gerakannya akan diperlambat. Dalam prosesp erlambatanin
ilah energik inetik dikonversim enjadi energy panas (energit ermal). Energi
termal pembelahan 1 kg U-235 murni sekitar 17 milyar kkal atau setara dengan
energi termal yang dihasilkan dari pembakaran 2,4 jutakg (2.400 ton) batubara. Selain
fragmen-fragmen tersebut reaksi pembelahan inti juga menghasilkan 2 atau 3
neutron yang dilepaskan dengan kecepatan 10.000 km/detik. Neutron-neutron ini
disebut neutron cepat yang mampu bergerak bebas tanpa dirintangi oleh atom-atom
uranium atau atom-atom kelongsongnya.
Agar mudah ditangkap oleh inti atom
uranium guna menghasilkan reaksi pembelahan, maka kecepatanneutron ini harus
diperlambat. Zatyang dapat memperlambat kecepatan neutron disebut moderator. Panas
yang dihasilkan dari reaksi pembelahan didinginkan oleh air yang bertekanan 160
atm dan suhu 300 oC secara terus menerus dipompakan ke dalam reactor
melalui saluran pendingin reaktor.
Tidak
hanya sebagai pendingin air ini juga berfungsi sebagai moderator, yaitu medium
yang
memperlambat
neutron. Neutron cepat akan kehilangan energinya selama menumbuk atom-atomhidrogen,
setelah kecepatannya turun sampai 2000 m/s atau sama dengan kecepatan molekul
gas pada suhu 300'C barulah ia mampu membelah inti atom U-235, neutron yang
telah diperlambat inidisebut neutron termal dan menvebabkan teriadinva reaksi
berantai.
Beberapa
tipe PLTN diantaranya:
ReaktorAir Mendidih
(Boiling Water Reactor)
Reaktor jenis ini memanfaatkan air (H2O)
sebagai pendingin reaktor dan moderator. Panas yang dihasilkan oleh reaksi fisi
dalam elemen bakar akan diserap oleh air, sehingga air akan mendidih dan berubah
menjadi uap. Uap yang dihasilkan akan dimanfaatkan untuk menggerakkan
turbin-generator sehingga dihasilkan listrik. Uap yang telah menggerakkan turbin
kemudian didinginkan sehingga berubah menjadi air kembali dan dipompa kembali
ke dalam reaktor. Dalam reaktor BWR hanya terdapat satu sistem sirkulasi
pendingin.
Reaktor Air Bertekanan
(Pressurized Water Reactor)
Reaktor PWR menggunakan air (H2O)
sebagai pendingin. Reaktor ini memiliki dua sistem sirkulasi pendingin, yaitu
pendingin primer dan pendingin sekunder. Sirkulasi pendingin primer berisi air yang
berhubungan langsung dengan sumber panas. Air pendingin sekunder dibuat
bertekanan tinggi sehingga tidak akan mendidih walaupun berada dalam temperatur
yang sangat tinggi. Panas dari sistem pendingin primer kemudian akan
dipindahkan ke sistem pendingin sekunder. Air dalam sistem sekunder ini akan
berubah menjadi uap dan kemudian dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin-generator
dan menghasilkan listrik.
Reaktor Air Berat
Bertekanan (Pressurized Heavy Water Reactor)
Reaktor ini prinsip kerjanya mirip
dengan jenis PWR. Letak perbedaan adalah pendingin yang digunakan adalah air
berat (D2O). Penggunaan air berat membuat reactor jenis ini bisa
menggunakan uranium alam yang tidak diperkaya sebagai bahan bakar.
Reaktor Berpendingin
Gas (Gas Cooled Reactor, GCR)
Gas CO, yang disirkulasikan ke dalam
bahan bakar reaktor berfungsi sebagai pendingin siklusprimer. Gas panas yang
keluar dari reaktor kemudian masuk ke dalam steam generator untuk PLTN
Vattenfall Jerman di malam hariDesain PLTN portabel generasi baru Ruang kendali
PLTN membangkitkan uap pada siklus sekunder yang menggunakan air sekaligus
mendinginkan gas Coz tersebut sebelum kembali masuk ke dalam reaktor. Pada tipe
ini, grafit dipergunakan sebagai moderator sehingga bisa mempergunakan uranium
alam tidak diperkaya sebagai bahan bakar.
Reaktor Grafit
Berpending in Air (Light Water Graphite Reactor, LWGR)
Reaktor ini mempergunakan grafit sebagai
moderator dan air sebagai pendingin. Air pendingindibiarkan mendidih di dalam
reaktor dan uapnya kemudian dipisahkan dari air dalam steam drum. Uap kemudian
dipergunakan untuk menggerakkan turbin. Reaktor yang mengalami kecelakaan di Chernobyl
termasuk ke dalam reaktor tipe ini.
Reaktor Pembiak Cepat
(Fast Breeder Reactor, FBR)
Reaktor ini mempergunakan plutonium
(Pu-239) sebagai bahan bakar plutonium ditempatkan di bagian tengah inti
reaktor, kemudian disebelah luarnya dikelilingi oleh U-238. Uranium-238 ini menyerap
neutron yang berasal dari reaksi hasil fisi di bagian tengah reaktor, sehingga
berubah menjadi Pt-239. Produksi Pu-239 inilah yang dikenal sebagai pembiakan
bahan bakar. Dengan tanpa adanya moderator di dalam reaktor untuk menurunkan
energi neutron membuat reaktor ini disebut pembiak cepat. Sebagai pendingin
dipakai logam cair sodium (Na) yang tidak bersifat memoderasi dan tahan
terhadap temperatur ekstrim di dalam reaktor.
Reaktor Pebble Bed
(Pebble Bed Reactor)
Reaktor ini mempergunakan bahan bakar
keramik uranium (U), plutonium (Pu) dan thorium (Th) berbentuk bola (pebble).
Bola-bola diletakkan ke dalam silinder reaktor yang bagian bawahnya berbentuk
seperti corong sebagai tempat keluarnya bahan bakar yang sudah habis terpakai.
Gas helium yang dialirkan di sela-sela tumpukan bola-bola keramik berfungsi
sebagai pendingin yangmenyerap panas hasil reaksi fisi untuk kemudian
dipindahkan ke air pendingin melalui steqm generator.Grafit pada struktur bahan
bakar atau bola-bola grafit yang dicampur dengan bola-bola bahan bakar berfungsi
sebagai moderator. Aliran tipikal dari pebble ini adalah satu pebble setiap
menit.
Cara Kerja PLTN : Teras dan
bejana reaktor
Bagian utama PLTN adalah teras
reaktor yang terletak di dalam bejana reaktor. Teras reaktor merupakan susunan
bahan bakar nuklir. Bahan bakar nuklir adalah uranium yang diperkaya
(ditingkatkan persentasi dan komposisinya) lalu dibentuk seperti pelet dan dimasukkan
dalam kelongsong zirkonium alloy menjadi batang bahan bakar.
Batang bahan bakar selanjutnya
disusun menjadi perangkat bahan bakar (lihat gambar di bawah). Pada akhirnya
perangkat bahan bakar disusun dalam teras reaktor. Air pendingin dialirkan di
sela-sela batang bahan bakar sebagai pendingin reaktor PLTN.
Cara Kerja PLTN : Sistem
Pendinginan
Energi besar yang didapat dari pengaktifan
bahan bakar nuklir sangat besar (ingat persamaan Einstein E= mc^2). Makanya
diperlukan kontrol ketat supaya tidak terjadi panas berlebihan di dalam
reaktor. Air di sini berperan sebagai pendingin sistem reaktor dan juga
moderator atau memperlambat gerak neutron (sebagai kontrol dan rem dalam reaksi
rantai).
Secara singkat aliran air adalah
sebagai berikut. Air yang telah dimurnikan dipompakan dengan pompa umpan masuk
ke bejana reaktor (reactor core). Air ini menyedot panas dari
batang-batang bahan bakar nuklir lalu berubah menjadi campuran uap dan air.
Pada bagian atas bejana reaktor,
terdapat pemisah uap (steam dyer and moisture). Uap dipisahkan dari air
dan air dikembalikan ke bejana dengan menggunakan pompa sirkulasi (recirculation
pump). Sementara itu, uap air selanjutnya melewati pipa uap (steam line)
dan dialirkan ke turbin dan memutar turbin. Turbin dihubungkan dengan generator
listrik dan menghasilkan listrik.
Uap setelah keluar dari turbin
selanjutnya diembunkan pada kondenser menjadi air. Air ini kemudian dipompakan
kembali ke bejana reaktor. Demikian seterusnya sehingga terjadi siklus air dari
bejana reaktor, turbin, kondenser, pompa umpan dan kembali ke bejana reaktor.
Pendingin kondenser sendiri kebanyakan menggunakan air laut sebagai bahan pendingin
(Ini juga yang menyebabkan banyak PLTN dibangun dekat laut).Pada sistem ini,
diperlukan suplai daya listrik untuk menggerakkan pompa umpan, pompa sirkulasi
reaktor dan pompa pendingin kondenser. Daya listrik ini diperoleh dari
generator PLTN.
Cara Kerja PLTN Sistem Pendinginan pasca Shutdown
Tidak seperti
pembangkit listrik lainnya yang mudah dalam pengontrolan (mudah
dihidup-matikan), PLTN sulit dikontrol dalam hal shutdown
ini.Setelah reaktor nuklir dimatikan, masih tersisa kalor akibat peluruhan
radioaktif dari reaksi fisi. Memang kalor yang diemisikan lebih rendah
dibanding kala berjalan normal (sekitar 3%
dari daya normal), namun tetap saja perlu pendinginan guna mencegah
kerusakan susunan bahan bakar dalam teras reaktor (meltdown) akibat overheating
(kelebihan panas).
Teknik Pemisahan Radiosotop • Cara Pengendapan Kemurnian radionuklida yang diperoleh sangat tergantung pada kecep...
