Nuclear chemistry radiochemistry
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 40

NUCLEAR CHEMISTRY & RADIOCHEMISTRY PowerPoint PPT Presentation


  • 71 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Lecture Presentation. NUCLEAR CHEMISTRY & RADIOCHEMISTRY. By : Agung Nugroho Catur S,S.Pd.,M.Sc NIP. 19770723 200501 1 001. By : Agung Nugroho Catur S,S.Pd.,M.Sc. Program Studi Pendidikan Kimia Jurusan PMIPA Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Download Presentation

NUCLEAR CHEMISTRY & RADIOCHEMISTRY

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Nuclear chemistry radiochemistry

Lecture Presentation

NUCLEAR CHEMISTRY & RADIOCHEMISTRY

By :

Agung Nugroho Catur S,S.Pd.,M.Sc

NIP. 19770723 200501 1 001

By :

Agung Nugroho Catur S,S.Pd.,M.Sc

Program Studi Pendidikan Kimia Jurusan PMIPA

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret, Surakarta


Reaktor nuklir

REAKTOR NUKLIR


Tujuan pembelajaran

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelahmengikutipembelajaranbabinidiharapkanmahasiswamampu :

  • Mendeskripsikanreaktornuklir

  • Mengklasifikasikantipe-tipereaktornuklir

  • Menyebutkankomponen-komponenreaktornuklir

  • Mendeskripsikan PLTN danprospeknya

  • Menjelaskanmetodepenangananlimbahradioaktif


Curah pendapat

CURAH PENDAPAT

  • Apakahreaktornukliritu?

  • Adaberapajenisreaktornuklir?

  • Apasajakomponendalamreaktornuklir?

  • Bagaimanaprinsipkerjareaktornuklir?

  • Apa yang andaketahuitentang PLTN danprospeknyadi Indonesia?

  • Bagaimanacarapenangananlimbahradioaktif?


Pengertian reaktor

PENGERTIAN REAKTOR

Apa yang dimaksud dengan :

Reaktor

?


Nuclear chemistry radiochemistry

  • Reaktor menurut arti sesungguhnya adalah tempat berlangsungnya reaksi.

  • Berdasarkan proses reaksinya, reaktor dibedakan menjadi :

    1. Reaktor kimia,

    Apabila yang terjadi di dalamnya adalah reaksi kimia. Misalnya reaktor pada pabrik pupuk, pabrik kertas, dll.


Nuclear chemistry radiochemistry

2. Reaktorbakar (tungku)

Apabilaproses yang terjadididalamnyaadalahreaksipembakaran. Misalnyareaktorpadapabrikbajaatautungkuperajinlogam.

3. Reaktornuklir

Apabilaproses yang terjadididalamnyaadalahreaksinuklir.


Reaktor nuklir1

REAKTOR NUKLIR

  • Reaktornuklirpertama kali dibangunolehEnrico Fermi padatahun 1942 diUniversitas Chicago.

  • Reaktornukliradalahsuatualatuntukmengendalikanreaksifisiberantaidansekaligusmenjagakesinambunganreaksiitu.

  • Reaktornuklirditetapkansebagai “alat yang menggunakanmaterinuklirsebagaibahanbakarnya”.


Nuclear chemistry radiochemistry

  • Materifisi yang digunakansebagaibahanbakarmisalnya Uranium, Plutonium, dll.

  • Secaraumum, reaktornukliradalahtempatberlangsungnyareaksinuklir yang terkendali.

  • Untukmengendalikanoperasidanmenghentikannyadigunakanbahanpenyerap neutron yang disebut “batangpengendali”.


Klasifikasi reaktor nuklir

KLASIFIKASI REAKTOR NUKLIR

  • Klasifikasijenis-jenisreaktornuklirdibedakanberdasarkankegunaan, tenaga neutron dannamakomponenserta parameter operasinya.

  • Menurutkegunaan, dibedakan :

    1. Reaktordaya

    2. Reaktorriset, termasukuji material danlatihan.

    3. Reaktorproduksiisotop . Reaktorinikadang-kadangdigolongkanjugakedalamreaktorriset.


Nuclear chemistry radiochemistry

  • Ditinjaudaritenaganetron yang melangsungkanreaksipembelahan, reaktordibedakanmenjadi :

    1. Reaktorcepat : GCFBR, Liquid Metal Fast Breeder Reactor (LMFBR), SCFBR.

    2. Reaktor thermal : PWR, BWR, PHWR, GCR.


Nuclear chemistry radiochemistry

  • Berdasarkan parameter yang lain dapatdisebut :

    1. Reaktorberreflektorgrafit : Gas Cooled Reactor (GCR), AGCR.

    2. Reaktorberpendingin air ringan : PWR, BWR.

    3. Reaktorsuhutinggi : HTGR

  • Masihbanyaknamaataujenisreaktorlainnya.


Reaktor fisi

ReaktorFisi

  • Reaktorfisimerupakaninstalasi yang menghasilkandayapanassecarakonstandenganmemanfaatkanreaksifisiberantai.

  • Istilahinidibedakandenganreaktorfusi yang memanfaatkanpanasdarireaksifusi.

  • Dimungkinkanadanyareaktor yang memadukankeduajenistersebut (reaktorhibrid).


Reaktor fusi

ReaktorFusi

  • Reaktorfusiadalahsuatuinstalasiuntukmengubahenergi yang terjadipadareaksifusimenjadienergipanasataulistrik yang mudahdimanfaatkan.

  • Reaksifusimerupakanreaksipenggabunganinti atom ringan, misalnyareaksiantara deuterium dan tritium.


Reaktor penelitian

ReaktorPenelitian

  • Reaktorriset/penelitian yang diutamakanadalahpemanfaatannetron yang dihasilkandarireaksinukliruntukkeperluanberbagaipenelitiandanproduksiisotop.

  • Misalnyareaktoruji material yang secarakhususdigunakanuntukujiiradiasi, reaktoruntukeksperimenfisikareaktor, reaktorrisetuntukpenelitiandenganmenggunakanberkasnetrondanalateksperimenkekritisan, reaktoruntukpendidikandanpelatihan.


Nuclear chemistry radiochemistry

  • Diantarareaktor-reaktortersebut, reaktorriset-pun terdiridariberbagaimacam, misalnyareaktoruntukeksperimenberkasnetrondanujiiradiasi material, reaktoruntukeksperimenperisai, reaktoruntukujipulsa, dll.

  • Tipe-tipereaktorrisetantara lain tipekolamberpendingindanbermoderator air berat, tipekolamberpendingindanbermoderator air ringandantipekolamberpendingin air ringandanbermoderator air berat.


Reaktor daya

ReaktorDaya

  • Reaktordayaadalahreaktor yang digunakanuntukmenghasilkandayalistrik, biasadisebutPembangkitListrikTenagaNuklir (PLTN).

  • Padareaktordaya, yang dimanfaatkanadalahuap yang bersuhudanbertekanantinggi yang dihasilkanolehreaksifisiuntukmemutarturbin, turbinmenggerakkan generator yang menghasilkanlistrik.


Nuclear chemistry radiochemistry

  • Netron yang dihasilkansebagiandiserapolehbatangkendalidansebagiandiseraplagidiubahmenjadinetronuntukberlangsungnyareaksiberantai.


Komponen reaktor nuklir

KOMPONEN REAKTOR NUKLIR

Komponen-komponenreaktornuklirantara lain :

1. Bahanbakarnuklir/bahandapatbelah

2. Bahan moderator

3. Pendinginreaktor

4. Perangkatbatangkendali

5. Perangkatdetektor


Nuclear chemistry radiochemistry

6. Reflektor : untukmengendalikanlajupembelahan.

7. Perangkatbejanadanperisaireaktor.

8. Perangkatpenukarpanas.

  • Komponen No. 1 s/d 6 beradapadasuatulokasi yang disebut “TerasReaktor”, yaitusuatutempatdimanareaksiberantaitersebutberlangsung.


Nuclear chemistry radiochemistry

Skema Dasar Reaktor Nuklir


1 bahan bakar nuklir

1. BahanBakarNuklir

  • Terdapatduajenisbahanbakarnuklir,yaitu :

    a. BahanFisil : suatuunsur/atom yang langsungdapatmemberikanreaksipembelahanapabiladirinyamenangkap neutron. Contoh : 92U233, 92U235, 94Pu239, 94Pu241

    b. BahanFertil : suatuunsur/atom yang setelahmenangkap neutron tidakdapatlangsungmembelah, tetapimembentukbahanfisil.

    Contoh : 90Th232, 92U238


Nuclear chemistry radiochemistry

  • Padakenyataannyasebagianbesarbahanbakarnuklir yang beradadialamadalahbahanfertil.

  • Elemenbakarreaktornuklirdibuatdengankadarisotopfisilnyalebihbesardarikondisialamnya, isotopdemikiandisebutisotop yang diperkaya, sedangkanuntukkadarisotopfisil yang lebihkecildarikondisialamnyadisebutisotop yang susutkadar.


2 bahan moderator

2. Bahan Moderator

  • Dalamreaksifisi,neutron yang dapatmenyebabkanreaksipembelahanadalah neutron thermal.

  • Neutron thermal memilikienergisekitar 0,025 eVpadasuhu 27oC, sementara neutron yang lahirdarireaksipembelahanmemilikienergi rata-rata 2 MeV, yang sangatjauhlebihbesardarienergithermalnya.


Nuclear chemistry radiochemistry

Syaratbahan moderator :

  • atom dengannomormassakecil.

  • memilikitampanglintangserapan neutron (keboleh-jadianmenyerap neutron) yang kecil.

  • Memilikitampanglintanghamburan yang besar.

  • Memilikidayahantarpanas yang baik.

  • Tidakkorosif.

    Contoh : H2O, D2O, grafit, berilium, dll.


3 pendingin reaktor

3. PendinginReaktor

  • Pendinginreaktorberfungsisebagaisaranapengambilanpanashasilfisidaridalamelemenbakaruntukdipindahkan /dibuangketempat lain/lingkunganmelaluiperangkatpenukarpanas.

  • Bahan yang baiksebagaipendinginadalahfluida yang koefisienperpindahanpanasnyasangatbagus, memilikitampanglintangserapan neutron yang kecil, dantampanglintanghamburan yang besarsertatidakkorosif. Contoh : H2O, D2O, Na cair, gas He dll.


4 batang kendali reaktor

4. BatangKendaliReaktor

  • Batangkendaliberfungsisebagaipengendalijalannyaoperasireaktor agar lajupembelahan/populasi neutron didalamterasreaktordapatdiatursesuaidengankondisioperasi yang dikehendaki.

  • Selainitu, jugaberfungsiuntukmemadamkanreaktor/menghentikanreaksipembelahan.


Nuclear chemistry radiochemistry

  • Bahanbatangkendaliadalah material yang mempunyaintampanglintangserapan neutron yang sangatbesar, dantampanglintanghamburan yang kecil.

  • Bahanbatangkendali : Boron, Cadmium, Gadolinium, dll.

  • Prinsipkerjapengaturanoerasiadalahdenganjalanmemasukkandanmengeluarkanbatangkendalikedandariterasreaktor.


5 perangkat detektor

5. PerangkatDetektor

  • Detektoradalahkomponenpenunjang yang mutlakdiperlukandidalamreaktornuklir.

  • Semuainformasitentangkejadianfisisdidalamterasreaktor, yang meliputipopularitas neutron, lajupembelahan, suhudan lain-lain hanyadapatdilihatmelaluidetektor yang dipasangdidalamteras.


6 reflektor

6. Reflektor

  • Neutron yang keluardaripembelahanbahanfisil, berjalandengankecepatantinggikesegalaarah. Karenatidakbermuatanlistrikmakagerakan neutron tsbbebasmenembus medium dantidakberkurangbilatidakmenumbukinti atom medium.

  • Sebgian neutron tsbdapatloloskeluarterasreaktor, atauhilangdarisistem. Kondisidemikianmerugikan.


Nuclear chemistry radiochemistry

  • Untukmengurangikejadiantsb, makasekelilingterasreaktordipasangbahanpemantul neutron yang disebut “Reflektor”, sehingga neutron-neutron yang lolosakanbertahandandikembalikankedalamterasuntukdimanfaatkanlagipadaprosesfisiberikutnya.

  • Bahanreflektor yang baikadalahunsur-unsurygmempunyaitampanglintanghamburan neutron yang besar, dantampanglintangseraapanygsekecilmungkinsertatidakkorosif.

  • Contoh : Berilium, Grafit, Parafin, H2O, D2O.


7 bejana dan perisai reaktor

7. BejanadanPerisaiReaktor

  • Bejana/tangkireaktorberfungsiuntukmenampungfluidapendingin agar terasreaktorselaluterendamdidalamnya.

  • Bejanatsbharuskuatmenahanbebandantidakkorosifbilaberinteraksidenganpendinginataubenda lain didalamteras.

  • Contohbahanbejanareaktor : Aluminiumdan Stainless stell.


Nuclear chemistry radiochemistry

  • Perisaireaktorberfungsiuntukmenahan/menghambat/menyerapradiasi yang lolosdariterasreaktor agar tidakmeneroboskeluarsistemreaktor.

  • Padaumumnyaperisai yang digunakanadalahlapisanbetonberat.


8 perangkat penukar panas

8. PerangkatPenukarPanas

  • Perangkatpenukarpanas (Heat Exchanger) merupakankomponenpenunjang yang berfungsisebagaisaranapengalihanpanasdaripendingin primer, yang menerimapanasdarielemenbakar, untukdiberikanpadafluidapendingin yang lain (sekunder).

  • Dengansistempengambilanpanastsbmakaintegritaskomponenterasakanselaluterjamin.

  • Padajenisreaktortertentu, terutama PLTN heat exchanger jugaberfungsisebagaifasilitaspembangkituap.


Nuclear reactor

Nuclear Reactor

In nuclear reactors the heat generated by the reaction is used to produce steam that turns a turbine connected to a generator.

Source :John D. Bookstaver,

Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten


Nuclear reactor1

The reaction is kept in check by the use of control rods.

These block the paths of some neutrons, keeping the system from reaching a dangerous supercritical mass.

The control rods must be withdrawn from between the fuel rods the to initiate nuclear reaction.

The normal position of the control rods is in between the fuel rods.

Nuclear Reactor

Source :John D. Bookstaver,

Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten


Nuclear fuel

The most common fuel for a nuclear reactor is usually uranium pressed dioxide into pellets

The UO2 is produced from enriched UF6 gas.

The pellets are encased in long metal tubes, usually made of zirconium alloy (zircalloy) or stainless steel, to form fuel rods.

The fuel rods are sealed and assembled in clusters to form fuel assemblies for use in the core of the nuclear reactor.

Nuclear Fuel

Source :John D. Bookstaver,

Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten


Nuclear waste

Nuclear Waste

Source :John D. Bookstaver,

Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten


Nuclear fusion

Fusion would be a superior method of generating power.

􀂾 Once fusion reactors are perfected, the products of the reaction will not be radioactive. (There are radioactive products of hydrogen fusion.)

􀂾 In order to achieve fusion, the material must be in the plasma state at several million Kelvin's.

Nuclear Fusion

Source :John D. Bookstaver,

Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten


Nuclear fusion1

A Tokomak reactor, like the one shown on the right right, show promise for carrying out these reactions.

Magnetic fields are used to compress materials to initiate the reaction.

Today, lasers may be used to initiate the fusion reaction.

Magnetic fields are used to contain the fusion reactants and products.

Nuclear Fusion

Source :John D. Bookstaver,

Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten


  • Login