PEMISAHAN CESIUM DALAM PEB U 3 SI 2 /AL PASCA IRADIASI DENGAN METODE KOLOM PENUKAR KATION MENGGUNAKAN RESIN DOWEX
Arif Nugroho, Dian Anggraini, Boybul, Sutri Indaryati, Iis Haryati, Rosika Kriswarini, Aslina Br.Ginting Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir – BATAN Kawasan Puspiptek Serpong Gd.20 Tangerang Selatan, Banten 15314 e-mail: arif52@batan.go.id
(Naskah diterima: 25–06–2018, Naskah direvisi: 01–06–2018, Naskah disetujui: 20–06–2018)

## ABSTRAK
PEMISAHAN  CESIUM  DALAM  PEB  U 3 Si 2 /Al  PASCA  IRADIASI  DENGAN  METODE  KOLOM PENUKAR KATION MENGGUNAKAN RESIN DOWEX . Perhitungan burn up bahan bakar nuklir secara  merusak  dapat  ditentukan  dari  kandungan  hasil  fisi  isotop 137 Cs.  Oleh  karena  itu  perlu dilakukan  pemisahan  isotop 137 Cs  dengan  uranium  yang  terdapat  di  dalam  pelat  elemen  bakar (PEB) U 3 Si 2 /Al pasca iradiasi. Pemisahan 137 Cs dilakukan dengan metode kolom penukar kation menggunakan  resin  Dowex  dengan  variasi  berat  1;  2;  3;  4;  5  dan  6  g.  Penelitian  ini  bertujuan untuk  mengetahui  kandungan  isotop 137 Cs  di  dalam  PEB  U 3 Si 2 /Al  pasca  iradiasi  dan dibandingkan  dengan  kandungan 137 Cs  yang  dipisahkan  dengan  metode  penukar  kation menggunakan  zeolite  Lampung  dan  metode  pengendapan  CsClO 4 .  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas 2,96 gU/cm 3 bagian tengah kode RI-SIE2 pelat sisi 20 IDA 0045 dengan berat 0,1103 g dilarutkan dengan  HCl  6N  dan    HNO 3 6N  sehingga  diperoleh  larutan  uranil  nitrat.  Larutan  U 3 Si 2 /Al  pasca iradiasi dipipet sebanyak 150 μLdan ditambah 2 mL aquadest kemudian ditambahkan Cs carrier sebanyak  20  μL  dan  1  mL  HCl  12  M.  Campuran  larutan  tersebut  digunakan  sebagai  umpan dimasukkan ke dalam kolom penukar anion (kolom pertama) yang berisi resin R-Cl - variasi berat 1; 2; 3; 4; 5 dan 6 g. Efluen yang keluar dari kolom penukar anion dimasukkan ke dalam kolom penukar kation (kolom kedua) yang telah berisi resin R-NH 4 + dengan variasi berat 1; 2; 3; 4; 5 dan 6 g. Isotop 137 Cs yang terikat dengan resin R-NH 4 + di dalam kolom kemudian dielusi menggunakan HCI  1  M  sebanyak  15  mL.  Efluen  kemudian  dikisatkan  sampai  diperoleh  volume  ±  2  mL. Besarnya  kandungan  isotop 137 Cs  dalam  efluen  diukur  dengan  menggunakan  spektrometer gamma  dengan  waktu  cacah  500  detik.  Hasil  pengukuran  diperoleh  kandungan  isotop 137 Cs  di dalam sampel PEB U 3 Si 2 /Al densitas 2,96 gU/cm 3 pasca iradiasi sebesar 0,000445 g/gPEB g dan parameter  optimal  pemisahan 137 Cs  dengan  metode  kolom  penukar  kation  menggunakan  resin Dowex  seberat  2  g  dengan recovery sebesar  98,67%.  Hasil  pemisahan 137 Cs  dengan  metode kolom penukar kation tidak jauh berbeda dengan hasil pemisahan 137 Cs dengan metode penukar kation  maupun  metode  pengendapan  CsClO 4 .  Kandungan 137 Cs  yang  diperoleh  selanjutnya dapat digunakan untuk perhitungan burn up .
Kata kunci :U 3 Si 2 /Al, isotop 137 Cs, kolom penukar kation resin Dowex, burn up

## ABSTRACT
THE SEPARATION OF CESIUM IN IRRADIATED FUEL ELEMENT PLATES of U 3 Si 2 / Al WITH CATION EXCHANGE COLUMN METHOD USING DOWEX RESIN. The burn up calculations of nuclear  fuel  by  destruction  method  can  be  determined  from  the  analysis  of 137 Cs  isotope,  as fission product. For this reason,  the separation of 137 Cs isotopes from uranium in irradiated fuel element plates of U 3 Si 2 /Al (PEB) needs to be done. The separation of 137 Cs was done by using cation exchange column method with Dowex resin with weight variation of 1; 2; 3; 4; 5 and 6 g. This  study  aims  to  determine  the  content  of 137 Cs  in  irradiated  fuel  element  plates  of  U 3 Si 2 /Al (PEB) using the cation exchange column method with Dowex resin to be compared with the result of 137 Cs  separation  by  cation  exchange  column  method  using  Lampung  zeolite  and  CsClO 4 precipitation  method.  The  irradiated  fuel  element  plates  of  U 3 Si 2 /Al  (PEB)  PEB  U 3 Si 2 /Al  with  a density  of  2.96  gU/cm 3 from  the  middle  part  of  RI-SIE2  code  and  side  plate  20  IDA  0045  was taken  with  weight  0.1103  g  and  dissolved  with  HCl  6N  and  HNO 3 6N  to  obtain  uranil  nitrate solution.  The  U 3 Si 2 /Al  post  irradiated  solution  was  150  μL  was  added  with  2  mL  aquadest  and added with Cs carrier 20 μL and 1 mL HCl 12 M. The solution mixture was used as feed into the anion exchange column (first column) containing the R-Cl resin –with the wight variation about 1; 2; 3; 4; 5 and 6 g. The effluent from the anion exchange column was introduced into the cation exchange column (second column) which contained R-NH4 + resin with weight variation of 1; 2; 3; 4; 5 and 6 g. The bounded 137 Cs isotope in R-NH4 + resin in the column was being eluted using 1 M HCl of 15 mL and being vaporized until the volume reach ± 2 mL. The quantity  of the 137 Cs isotope  in  the  effluent  was  measured  by  using  a  gamma  spectrometer  with  a  counting  time  of 500  s.  The 137 Cs  isotope  content  in  irradiated  fuel  element  plates  of  U 3 Si 2 /Al  (PEB)  with  the density  2.96  gU/cm 3 is  0.000445  g/gPEB  g  and  the  parameter  of  separation 137 Cs  with  cation exchange column method using Dowex resin weighing 2 g with recovery is 98.67%. The result of separation  of 137 Cs  by  cation  exchange  column  method  is  not  much  different  from  the  result  of separation 137 Cs  by  cation  exchange  method  and  CsClO 4 precipitation  method.  The 137 Cs obtained can then be used for burn up calculations.
Keywords : U 3 Si 2 /Al, isotope 137 Cs, Dowex resin cation exchange column, burn up.
(Arif Nugroho, Dian Anggraini, Boybul, Sutri Indaryati,
Iis Haryati, Rosika Kriswarini, Aslina Br. Ginting)

## PENDAHULUAN
Uji  pasca  iradiasi  atau Post Irradiation Examination
(PIE) meliputi pengujian  tidak  merusak  dan  merusak sangat  penting  dilakukan  terhadap  bahan bakar  nuklir.  Pengujian  tidak  merusak bertujuan untuk mengetahui perubahan fisik yang  menyebabkan  terjadinya  cacat  pada bahan  bakar  selama  iradiasi  di  reaktor seperti  retak, blister ,  korosi, swelling serta distribusi hasil fisi dalam bahan bakar pasca iradiasi,  sedangkan  pengujian  merusak bertujuan  untuk  mengetahui  densifikasi, makro  dan  mikrostruktur,  kekerasan,  mulur ( creep ),  keuletan  dan  kelelahan,  U/O  dan penyiapan penentuan burn up .
Di  dalam  reaktor,  bahan  bakar U 3 Si 2 /Al  yang  mengandung 235 U  dengan pengkayaan  19,75%  mengalami  reaksi pembelahan dengan neutron dan menghasilkan  beberapa  isotop  hasil  fisi seperti 92 Kr, 141 Ba, 90 Sr  dan 137 Cs  dan sejumlah  energi,  sedangkan 238 U  akan mengalami  pembiakan  menghasilkan  isotop 239 Np, 239 Pu  dan 240 Pu.  Isotop 240 Pu merupakan  isotop  yang  mengalami  reaksi pembelahan  spontan  menghasilkan  isotop hasil fisi seperti 90 Sr dan 137 Cs. Upaya untuk mengetahui kandungan isotop hasil fisi yang dihasilkan  dari  reaksi    pembelahan  tersebut perlu  dilakukan  analisis  fisikokimia  untuk penentuan burn  up . Burn  up dapat dinyatakan  sebagai  ratio  atau  fraksi  atom fisil 235 U  dengan 235 U  mula-mula  (data fabrikasi)  dan  biasanya  dinyatakan  dalam satuan  %  atau  dalam  satuan  energi megawatt day (MWD). Selain itu, penentuan burn  up bahan  bakar  secara  merusak merupakan kegiatan penting untuk mempelajari  unjuk  kerja  bahan  bakar selama  diiradiasi  di  dalam  reaktor.  Oleh karena  itu,  analisis  fisikokimia  untuk perhitungan burn  up didasarkan  kepada jumlah  kandungan  hasil  fisi, 235 U  sisa  dan kandungan  unsur-unsur  bermassa  berat seperti  plutonium  dan  uranium  (uranium
yang  terbakar)  di  dalam  bahan  bakar  nuklir [1,2,3].
Penentuan burn up secara merusak dari  bahan  bakar  pasca  iradiasi  menjadi sangat  penting  dilakukan  untuk  mengetahui kualitas  bahan  bakar  dan  integritas  elemen bakar  nuklirnya  setelah  iradiasi.  Ada beberapa  metode  yang  dapat  digunakan untuk  penentuan burn  up secara  fisikokimia diantaranya  adalah  melalui  penentuan isotop  spesifik  sebagai  monitor burnup seperti  isotop 235 U, 239 Pu,  dan 137 Cs  serta 148 Nd[4].  Pemilihan  isotop 137 Cs  sebagai isotop  monitor burn  up karena 137 Cs  stabil, mempunyai waktu paruh panjang (30,17  tahun),  pemancar  radiasi  gamma serta mempunyai fission yield sekitar 6,02%.
Besarnya fission  yield menunjukkan  bahwa bahan  bakar  pasca  iradiasi  mengandung hasil  fisi 137 Cs  lebih  besar  dari  isotop lainnya.  Fenomena  ini  menunjukkan  bahwa didalam  bahan  bakar  pasca  iradiasi kandungan  isotop 137 Cs  sebagai  pemancar sinar-  lebih  dominan  dari  pada  isotop  hasil fisi  pemancar  sinar-  lainnya.  Selain  isotop 235 U  dan 137 Cs  untuk  perhitungan burn  up , berdasarkan  pembahasan  beberapa    jurnal menjelaskan  bahwa  isotop 148 Nd  paling banyak digunakan sebagai monitor
burn  up [4].  Namun  analisis  isotop  Nd  harus menggunakan peralatan spektrometer massa karena diperlukan pemisahan Nd dari Ce.  Isotop 142 Ce  mengganggu  pengukuran
142 Nd,  hal  ini  penting  dilakukan  untuk mengoreksi  adanya  kontaminasi  Nd  alam yang dapat mempengaruhi hasil perhitungan burnup .  Hingga  saat  ini hot  cell PTBBN belum  memiliki  alat  spektrometer  massa, sehingga  perhitungan burn  up tidak  dapat dilakukan  menggunakan  isotop 148 Nd.  Oleh karena  itu,  perhitungan burn  up dilakukan melalui  besar  kandungan  isotop 235 U  dan 137 Cs  yang  terdapat  di  dalam  bahan  bakar U 3 Si 2 /Al densitas 2,96 gU/cm 3 .
Upaya  untuk  mendukung  kegiatan uji pasca iradiasi khususnya penentuan burn up , perlu dilakukan pemisahan 137 Cs dengan isotop  lainnya  sehingga  dapat  diketahui

## kandungan
137 Cs  di  dalam  pelat  elemen bakar  (PEB)  U 3 Si 2 /Al  densitas  2,96  gU/cm 3 . Ada  beberapa  metode  yang  digunakan untuk  pemisahan  cesium  dalam  bahan bakar  nuklir,  diantaranya  adalah  dengan metode  pertukaran  kation  menggunakan zeolite  Lampung,  pengendapan  CsClO 4 , pertukaran  kation  menggunakan  metode resin Dowex dan pengendapan
Cs 2 PtCl 6 [5,6].  Pemisahan  cesium  dengan metode  penukar  kation  menggunakan zeolite  Lampung  diperoleh  hasil  bahwa cesium  terikat  dengan  zeolit  dalam  fasa padat dan isotop lainnya berada dalam fasa cair seperti persamaan reaksi (1) dan (2)[5].
Zeolit(M n+ )+NH 4 Cl → NH 4 -Zeolit+M n+ Cl - (1)
NH 4 -Zeolit+ 137 Cs → 137 Cs-Zeolit+NH 4 + (2)
Zeolit  Lampung  mempunyai  kation (M n+ )  diaktivasi  dengan  NH 4 Cl  sehingga zeolit  terikat  dengan  NH 4 + dalam  bentuk NH 4 -Zeolit.  Isotop 137 Cs  dalam  bahan  bakar nuklir  akan  terikat  dengan  zeolit  Lampung dalam bentuk padatan 137 Cs-zeolit[5]. Senyawa  NH 4 -zeolit  mempunyai  jari-jari  ion sebesar 331 pm , sedangkan Cs + mempunyai jari-jari  ion  sebesar  329  pm.  Hal  ini menyebabkan  Cs + lebih  mudah  bertukar dengan  NH 4 + dalam  kerangka  zeolit dibandingkan  dengan  dengan  isotop  U 6+ maupun  Pu 6+ yang  mempunyai  jari-jari  ion masing-masing  sebesar  97  pm  dan 81 pm[7].
Sementara  itu,  pemisahan  cesium dengan  metode  pengendapan  dilakukan dengan  penambahan  senyawa  pembawa untuk meningkatkan kandungan ion cesium. Persyaratan  senyawa  pembawa  harus mempunyai  sifat  kimia  yang  sama  dari  ion cesium.  Berdasarkan  hal  tersebut  maka pada proses pengendapan 137 Cs dari larutan bahan bakar nuklir dibutuhkan penambahan garam CsNO 3 dalam media HClO 4 . Senyawa pembawa  akan  meningkatkan  konsentrasi ion  Cs + dalam  larutan  bahan  bakar, sehingga pada saat ion tersebut diendapkan sebagai garam CsClO 4 , akan mengadsorpsi 137 Cs aktif secara maksimum dan
menyebabkan
pembentukan endapan
137 CsClO 4 juga  terjadi  secara  maksimun , sedangkan  penggunaan  media  perchlorat disebabkan  karena  endapan 137 CsClO 4 memiliki  kelarutan  rendah  pada  temperatur 0 o C  [5,8].  Oleh  karena  itu  proses pengendapan isotop 137 Cs dengan penambahan larutan HClO 4 harus dilakukan di  dalam  penangas  es  ( ice  bath )  pada temperatur  dibawah  0 0 C  (-4 o C)  agar terbentuk endapan
137 CsClO 4 secara sempurna.  Fenomena  terjadinya  reaksi pengendapan 137 CsClO 4 mengikuti reaksi (3) dan  (4)[5,8].  Isotop 137 Cs  berada  pada  fasa padat  dalam  bentuk  endapan  CsClO 4 dan isotop lainnya dalam fasa cair.
CsNO 3 + H 2 O → Cs + + NO 3 - (3)
Cs + + 137 Cs + HClO 4 → 137 CsClO 4 (endapan) + H + (4)
Pada penelitian ini dilakukan
pemisahan  cesium  dengan  uranium  yang terdapat  dalam  bahan  bakar  nuklir  PEB U 3 Si 2 /Al  dengan  metode  penukar  kation menggunakan  resin  Dowex.  Metode  ini mempunyai keunggulan dari ke dua metode diatas  karena  mempunyai  selektivitas  dan efisiensi penyerapan yang tinggi serta dapat digunakan  untuk  larutan  pasca  iradiasi dengan  konsentrasi  rendah  pada  paparan radiasi  ≤  150  µSv/jam  (persyaratan  bekerja
dengan  radiasi)  [9].  Selain  itu,  pemisahan 137 Cs  menggunakan  resin  kation  diperoleh hasil  isotop 137 Cs  berada  dalam  fasa  cair sebagai  efluen,  sedangkan  dengan  metote penukar kation menggunakan zeolite Lampung maupun dengan metode
pengendapan CsClO 4 isotop 137 Cs diperoleh dalam  fasa  padat.  Hal  ini  memungkinkan bahwa  isotop 137 Cs  diperoleh  lebih  murni dan bebas pengotor.
(Arif Nugroho, Dian Anggraini, Boybul, Sutri Indaryati, Iis Haryati, Rosika Kriswarini, Aslina Br. Ginting)
Pemisahan 137 Cs dalam PEB U 3 Si 2 /Al  pasca  iradiasi  dengan  metode kolom penukar kation dilakukan dengan dua tahap. Tahap pertama dilakukan pemisahan unsur  bermassa  berat  terutama  uranium dengan  cesium  menggunakan  metode kolom  penukar  anion  atau  kolom anion- excange [10].  Pada  tahap  kedua  dilakukan pemisahan  cesium  dalam  kolom  penukar kation  atau  kolom  c ation-exchange .  Larutan uranil  nitrat  UO 2 (NO 3 ) 2 yang  merupakan hasil  pelarutan  dari  PEB  U 3 Si 2 /Al  pascai radiasi  mengandung  isotop  hasil  fisi  dan
unsur  unsur  bermassa  berat  dilewatkan  ke dalam kolom pertama yang telah berisi resin penukar  anion  Dowex  (R-Cl).  Pada  kolom pertama  akan  terpisahkan  unsur  unsur bermassa  berat  dengan  hasil  fisi  cesium. Unsur  bermassa  berat  seperti  uranium  dan plutonium  akan  terikat  dengan  resin  anion sedangkan  isotop  cesium  lepas  dan  keluar dari  kolom.  Reaksi  pertukaran  anion  yang terjadi  antara  isotop  uranium  dengan  resin Dowex1x8-Cl  mengikuti  persamaan  reaksi (5)[11,12].
Res-N + -(CH 3 ) 3 Cl - + UO 2 (NO 3 ) 2 .Cs → Res-N + -(CH 3 ) 3 UO 2 Cl 3 - + CsNO 3 + HNO 3 (5)
Pada  kolom  pertama  resin  anion Res-N + -(CH 3 ) 3 Cl - mengikat  uranium  dalam bentuk  senyawa  kompleks  UO 2 (NO 3 ) 2 menjadi senyawa kompleks Res-N + - (CH 3 ) 3 UO 2 Cl 3 - , sedangkan CsNO 3 dan HNO 3 keluar  dari  kolom  pertama  (merupakan umpan  pada  kolom  kedua).  Isotop 137 Cs
yang terikat dalam bentuk CsNO 3 dimasukkan  ke  dalam  kolom  kedua  yang telah  berisi  resin  penukar  kation  Dowex 50Wx8.  Senyawa  CsNO 3 diikat  oleh  resin kation  Res-N + -(CH 3 ) 3 NH 4 + dengan  mengikuti persamaan reaksi (6).
CsNO 3 + Res-N + -(CH 3 ) 3 NH 4 + → Res-N + -(CH 3 ) 3 Cs + NH 4 NO 3 (6)
Resin  kation  mengikat  isotop 137 Cs  dalam senyawa Res-N + -(CH 3 ) 3 Cs kemudian dielusi dengan  menggunakan  larutan  HCI  1  M sebanyak 15mL. Proses elusi tahap pertama digunakan  bahan  eluen  yang  berfungsi untuk  memisahkan  isotop 137 Cs  dengan unsur lain yang masih terikat bersama resin
[12,13].  Proses  elusi  pada  tahap  kedua digunakan  asam  lemah  HCl  1M  yang berfungsi  untuk  melepaskan  isotop 137 Cs yang  terikat  dalam  resin  dengan  mengikuti persamaan reaksi (7).
Res-N + -(CH 3 ) 3 + Cs + HCl → Res-N + -(CH 3 ) 3 H + + CsCl (7)
Larutan  CsCl  yang  keluar  dari  kolom kedua atau  efluen  banyak  mengandung  isotop 137 Cs.  Efluen 137 Cs  kemudian  dipanaskan pada  temperatur o C  dengan  tujuan  untuk mengurangi  kandungan  air.  Besarnya kandungan isotop 137 Cs dalam efluen diukur dengan menggunakan spektrometer-γ. Hasil pengukuran  diperoleh  berupa  cacahan  per detik (cps) dan selanjutnya dapat diestimasi menjadi kandungan 137 Cs (µg/gPEB) dengan menggunakan  rumus  efisiensi  detektor  (Eff) menggunakan persamaan (8) dan (9).
Eff = Ci Akt  ∗ Yield (8) N = Akt Eff  ∗ I rel  ∗ λ (9) dengan
C i =  Jumlah  cacahan,  dihitung  dari net counts isotop (C – C bg )
Yield  =  Faktor  intensitas  dari  isotop 137 Cs (tabel)
N =  kandungan isotop 137 Cs dalam berat tertentu sampel bahan bakar nuklir Akt  =  Keaktifan isotop 137 Cs, dps atau Bq Eff =  Efisiensi detektor I rel =  Intensitas relatif puncak isotop 137 Cs pada energi yang diukur λ =  Konstanta peluruhan
METODOLOG I a.  Aktivasi
resin
Dowex50Wx8H +
menjadi Dowex 50Wx8 NH 4 +
Resin  Dowex50Wx8H + atau  R-H + dimasukkan  ke  dalam  beaker  gelas kemudian  ditambah  larutan  NH 4 OH  6  M sebanyak  500  mL  sambil  diaduk  merata secara  perlahan-lahan.  Pisahkan  larutan dengan  resin  kemudian  diukur  kadar  pH larutan.  Resin  Dowex  yang  tersisa  dalam beaker  gelas  ditambahkan  aquadest  dan diaduk  kembali  secara  perlahan  lahan, kemudian  dipisahkan  dan  diukur  kadar  pH dalam larutan[13]. Proses ini dilakukan terus menerus  sampai  mendapatkan  pH  larutan netral  (pH=7).  Resin  Dowex  R-NH 4 + yang diperoleh  dikeringkan  dalam  oven  pada temperatur  35 o C  selama  2  hari  sehingga resin  diperoleh  Dowex  50Wx8  NH 4 + atau R-NH 4 + siap  digunakan  sebagai  resin penukar kation.
b.  Pemisahan  uranium  dengan  cesium dalam PEB U 3 Si 2 /Al pasca iradiasi
PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  2,96  gU/cm 3 potongan  bagian  tengah  ( middle) kode RI-SIE2  pelat  sisi  ke  20  IDA0045  dengan berat  0,1103  g  dilarutkan  dengan  HCl  6N dan    HNO 3 6N  sehingga  diperoleh  larutan uranil  nitrat[14].  Larutan  U 3 Si 2 /Al  pasca iradiasi  dipipet  sebanyak  150  μL  ditambah 2  mL  aquadest  dan  dimasukkan  ke  dalam botol  gelas  10  mL  kemudian  ditambahkan Cs carrier sebanyak  20  μL  dan  1  mL  HCl 12M.  Campuran  larutan  tersebut  dikocok secara  perlahan-lahan  sampai  homogen, kemudian  dimasukkan  ke  dalam  kolom penukar  anion  (kolom  pertama)  yang  berisi resin R-Cl - dengan variasi berat 1; 2; 3; 4; 5 dan  6  g  menggunakan  pipet  kapiler.  Bilas pipet  kapiler  dengan  2  mL  larutan  HCI  6  M dan  air  bilasan  dimasukkan  kembali  ke dalam  kolom  penukar  anion.  Proses pembilasan  dilakukan  3  kali  menggunakan 10  mL  HCI  6  M.  Larutan  yang  keluar  dari kolom penukar anion atau efluen dikumpulkan  dalam  beaker  gelas.  Efluen
dikisatkan hingga mendekati kering dibawah lampu  inframerah  kemudian  residu  dibasahi dengan  50  μL  HCI  6  M  hingga  terbentuk pasta. Untuk melarutkan pasta digunakan air sebanyak  3  mL  sambil  diaduk  merata sehingga diperoleh larutan efluen  yang siap dipisahkan  kandungan  cesiumnya  dengan metode kolom penukar kation.
Efluen
dari kolom pertama dimasukkan ke dalam kolom penukar kation (kolom kedua) yang telah berisi resin R-NH 4 + dengan  variasi  berat  1;  2;  3;  4;  5  dan  6  g menggunakan  pipet  kapiler.  Bilas  pipet kapiler  menggunakan  3  mL  air  dan  air bilasan dimasukkan kembali ke dalam kolom penukar kation. Cesium yang terikat dengan resin  R-NH 4 + di  dalam  kolom  kemudian dielusi  secara  bertahap.  Elusi  kolom  kation tahap pertama digunakan HCI 1 M sebanyak 15 mL, elusi kedua digunakan asam oksalat 0,5  M  sebanyak  25  mL  dan  tahap  ketiga digunakanair  5  mL.  Larutan  bilasan ditampung dan dicek isotop 137 Cs yang lolos. Tahap  akhir,  isotop 137 Cs  yang  terikat dengan  resin  R-NH 4 + dielusi  dengan  larutan HCI  1  M  sebanyak  25  mL.  Upaya  untuk mengurangi  volume,  efluen  Cs  dipanaskan diatas hotplate .  Larutan  ditambah  dengan HCl 6 M sebanyak 1 mL dan diulangi hingga 3 kali, kemudian dikisatkan sampai diperoleh volume ± 2 mL. Besarnya kandungan isotop 137 Cs dalam efluen diukur dengan menggunakan spektrometer gamma dengan waktu  cacah  500  detik.  Hasil  cacahan kemudian  dievaluasi  sehingga  diperoleh recovery pemisahan
dengan membandingkan  hasil  pengukuran  sebelum dan  sesudah  pemisahan  serta  kandungan 137 Cs  di  dalam  sampel  PEB  U 3 Si 2 /Al densitas 2,96 gU/cm 3 .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  proses  aktivasi  resin  kation Dowex 50Wx8 H + atau R-H + dengan NH 4 OH diperoleh  resin  Dowex  50Wx8  NH 4 + atau R-NH 4 + seperti  yang  ditunjukkan  pada Gambar 1.
(Arif Nugroho, Dian Anggraini, Boybul, Sutri Indaryati, Iis Haryati, Rosika Kriswarini, Aslina Br. Ginting)
Gambar 1. Proses  aktivasi  resin  R-H + menjadi R-NH 4 + . Proses aktivasi bertujuan untuk
mendapatkan  semua  kation  yang  berada dalam resin R-H + setelah mengalami proses aktifasi  dapat  digantikan  dengan  kation amonium
secara homogen atau monokationik R-NH 4 + . Kation
NH 4 + mempunyai  jari-jari  ion  331  pm  dan  Cs + mempunyai  jari-jari  ion  sebesar  329  pm, sehingga kation Cs + mudah bertukar dengan kation NH 4 + [5,7]. Hasil pemisahan 137 Cs
menggunakan metode kolom penukar anion (R-Cl)  diperoleh  kandungan  isotop 137 Cs yang  terikat  dalam  resin  sangat  sedikit, sedangkan  kandungan 137 Cs  yang  lolos  dari kolom cukup besar seperti yang ditunjukkan pada  Gambar  2.  Hal  ini  disebabkan  karena resin  anion  R-Cl  tidak  dapat  mengikat  atau bertukar  dengan  kation  cesium.  Resin  R-Cl dalam  bentuk  anion  hanya  dapat  mengikat anion  uranium  UO 2 (NO 3 ) 2 menjadi  senyawa kompleks  Res-N + -(CH 3 ) 3 UO 2 Cl 3 ,  sedangkan isotop 137 Cs lolos keluar dari kolom.
Gambar 2. Spektrum 137 Cs  dalam  efluen setelah  melalui  kolom  penukar anion (kolom pertama).
Penggunaan  berat  resin  anion  R-Cl  dengan variasi berat pada 1; 2; 3; 4; 5 dan 6 g tidak menunjukkan penyerapan isotop 137 Cs yang signifikan seperti yang terlihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Hubungan berat resin anion R-Cl dengan kandungan 137 Cs.
Pada  Gambar  3  terlihat  bahwa  isotop 137 Cs yang  terikat  dalam  resin  anion  hingga  5  g sangat  sedikit.  Fenomena  ini  menunjukkan bahwa isotop 137 Cs sudah keluar dari kolom dan  telah  terelusi  secara  sempurna  oleh larutan  HCl  6  M.  Selain  itu,  pemilihan  dan penggunaan larutan HCl 6 M sebagai bahan eluen sangat sesuai untuk mengelusi isotop 137 Cs  dalam  resin  anion,  sehingga 137 Cs dapat terpisah dari uranium.
Sementara  itu,  hasil  pemisahan 137 Cs  menggunakan  metode  kolom  penukar kation (R-NH 4 + ) pada kolom kedua (sebelum dielusi) diperoleh
efluen-1
yang mengandung 137 Cs  dalam  jumlah  sangat kecil seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Spektrum  isotop 137 Cs  dalam efluen-1  setelah  melalui  kolom penukar kation.
Hal  ini  menunjukkan  isotop 137 Cs  telah terikat  dengan  sempurna  bersama  resin R-NH 4 + membentuk  Res-N + -(CH 3 ) 3 137 Cs  di dalam  kolom.  Besarnya  kandungan 137 Cs setelah  melalui  kolom  penukar  kation dengan variasi berat resin 1; 2; 3; 4; 5 dan 6 g ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1.  Kandungan 137 Cs  dalam  efluen-1 setelah  pemisahan  menggunakan kolom penukar kation
Berat resin kation (g) Net Area 137 Cs (cps) Sebelum masuk kolom 2 Sesudah masuk kolom 2 1 184,92 0,1265 2 183,07 0,1289 3 182,54 0,1277 4 177,02 0,1242 5 183,41 0,1263 6 183,72 0,1263
Tabel  1  menunjukkan  bahwa  jumlah cacahan  isotop 137 Cs  sebelum  melewati kolom  penukar  kation  (umpan)  rata  rata diperoleh  sebesar  177,02  cps  hingga 184,92 cps, Namun setelah melewati kolom penukar  kation  cacahan  isotop 137 Cs  dalam efluen-1  hanya  sekitar  0,1263  cps  hingga 0,1289  cps.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa isotop 137 Cs  telah  terikat  bersama  resin
R-NH 4 + di  dalam  kolom  dan  hanya  sedikit yang lolos keluar kolom.
Isotop 137 Cs  yang  terikat  di  dalam resin  kation  seperti  yang  terjadi  pada persamaan  reaksi  (7)  dielusi  menggunakan larutan  HCl  encer  sehingga  isotop 137 Cs terbawa  larutan  elusi  (eluen)  keluar  dari kolom  sebagai  efluen-2.  Hasil  pengukuran kandungan 137 Cs  di  dalam  efluen-2  dengan spektrometer  gamma  diperoleh  spektrum 137 Cs  pada  energi  661,45  keV  seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Spektrum  isotop 137 Cs  dalam efluen-2  setelah  melalui  kolom penukar kation.
Luas  cacahan  dari  spektrum  isotop 137 Cs untuk efluen-2,
dievaluasi sehingga diperoleh  kandungan 137 Cs  di  dalam potongan  PEB  U 3 Si 2 /Al  bagian  tengah seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Kandungan 137 Cs sebelum dan sesudah masuk kolom penukar kation
Berat resin (g)
Kandungan 137 Cs (g/gPEB) Recovery (%) sebelum masuk kolom 2 (umpan) sesudah masuk kolom 2 (efluen-1) sesudah masuk kolom 2 (efluen-2) 1 0,000455 0,000141 0,000285 62,63 2 0,000451 0,000000 0,000445 98,67 3 0,000449 0,000000 0,000176 39,19 4 0,000436 0,000000 0,000001 0,23 5 0,000451 0,000000 0,000001 0.23 6 0,000452 0,000000 0,000001 0,23 Tabel 2 menunjukkan bahwa recovery yang terbesar  diperoleh  pada  penggunaan  resin R-NH 4 + dengan  berat  2  g  yaitu  sebesar 98,67%  dengan  kandungan  istop 137 Cs
sebesar  0,000445g/gPEB.  Semakin  besar nilai recovery mengindikasikan  bahwa metode  proses  pemisahan  semakin  baik karena unsur maupun isotop
(Arif Nugroho, Dian Anggraini, Boybul, Sutri Indaryati, Iis Haryati, Rosika Kriswarini, Aslina Br. Ginting)
pengganggunya  semakin  kecil[10].  Dari kandungan 137 Cs  yang  terbesar  pada recovery pemisahan  98,67%  diperoleh kondisi  optimum  penggunaan  resin  kation R-NH 4 + dengan  berat  2  g,  sedangkan penggunaan resin dengan berat 3 g sampai dengan  6  g  tidak  mengalami  perubahan seperti yang terlihat pada Gambar 6. Hal ini menunjukkan  bahwa  bertambahnya  berat resin    tidak  memberikan  pengaruh  kepada penyerapan  isotop 137 Cs  karena  telah tercapai  batas  kapasitas  tukar  kation  (KTK) dari resin tersebut.
Gambar 1. Hubungan  berat  resin  kation R-NH 4 + dengan kandungan 137 Cs.
Hal  ini  menunjukkan  bahwa  bertambahnya berat  resin  tidak  memberikan  pengaruh kepada  penyerapan  isotop 137 Cs  karena telah  tercapai  batas  kapasitas  tukar  kation (KTK) dari resin tersebut.
Hasil  pemisahan  isotop 137 Cs  di dalam  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  2,96  gU/cm 3 kode  RI-SIE2  pelat  sisi  ke  20  IDA0045 dengan  metode  kolom  penukar  kation menggunakan resin Dowex diperoleh kandungan 137 Cs sebesar 0,000445 g/gPEB. Hasil  ini  hampir  sama  dengan  pemisahan 137 Cs  dengan  metode  penukar  kation menggunakan  zeolit  Lampung  maupun menggunakan metode pengendapan CsCO 4 .  Kandungan 137 Cs  menggunakan metode  penukar  kation  diperoleh  sebesar 0,000465 g/gPEB dengan recovery 99,08%, sedangkan  dengan  metode  pengendapan diperoleh    0,000464  g/gPEB  dengan recovery 98,35%[15 ].

## SIMPULAN
Pemisahan isotop 137 Cs dalam larutan  PEB  U 3 Si 2 /Al  pasca  iradiasi  dengan metode kolom penukar kation menggunakan resin  Dowex  dengan  berat  2  g  diperoleh hasil  cukup  baik  dengan recovery sebesar 98,67%.  Kandungan  isotop 137 Cs  di  dalam sampel  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  2,96  gU/cm 3 pasca iradiasi diperoleh
sebesar 0,000445  µg/gPEB  dan  tidak  jauh  berbeda dengan  kandungan 137 Cs  yang  dipisahkan dengan  metode  penukar  kation  maupun metode  pengendapan  CsClO 4 .  Kandungan 137 Cs  yang  diperoleh  selanjutnya  dapat digunakan untuk perhitungan burn up .

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  penulis sampaikan  pada  Kepala  Pusat  Teknologi Bahan  Bakar  Nuklir  yang  telah  memfasilitasi penelitian  ini  dengan  anggaran  DIPA  2016. Penulis juga mengucapkan terima kasih pada Drs.  Yusuf  Nampira  yang  telah  memberi banyak masukan sehingga penelitian ini bisa dilaksanakan dengan baik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  K.  Joe,  Y.S.  Jeon,  J.S.  Kim,  S.H.  Han, J.G. Kim and W.H. Kim, “Separation of burnup  monitors  in  spent  nuclear  fuel samples  by  liquid  chromatography , ” Bulletin  of  the  Korean  Chemical Society , vol 26 no.4, pp. 569-574, 2005.
[2]  J.S. Kim, Y.S. Jeon, S.D. Park, Y.K. Ha and  K.  Song,  “Analysis  of  high  burnup pressurized  water  reactor  fuel  using uranium,  plutonium,  neodymium  and cesium isotope correlations with burnup,” Journal  Nuclear  Engineering Technology , vol. 47, pp. 924-933 2015.
[3]  A. Nugroho, Yanlinastuti, S. Indaryati, I. Haryati, "Pemisahan dan analisis isotop cesium  dan  uranium  di  dalam  PEB U 3 Si 2 -Al  pasca  iradiasi,” Prosiding Seminar  Nasional  Teknologi  Energi Nuklir 2016 , 4-5 Agustus 2016, Batam.
[4]  R.I.  Dobrin,  T.  Craciunescu  and  M. Pavelescu,  “CANDU  and  TRIGA  fuel
burn-up  determination  using  axial  and tomographic gamma
scanning,”
Institute  for  Nuclear  Research  Pitesti ,
Campului  Str  1,  4  November  2010,
Mioveni, Rumania.
[5]  A.B. Ginting dan D. Anggraini, “Metode pengendapan dan penukar kation untuk pemisahan  cesium  dalam  bahan  bakar U 3 Si 2 -Al”. Jurnal  Ilmiah  Daur  Bahan Bakar  Nuklir  Urania ,  vol.  22,  no.2,  hal 99-110, 2016.
[6]  F.H. El-Sweify, A. Karmeldin, D. Abd El Monem,  N.  Adel  and  W.S.  Hegazy, “Isolation  and  recovery  of  Cesium-137 from  reactor  actual  liquid  waste sampels  for  purpose  using  ion exchangers  of  different  kinds,” Journal of  Nuclear  Science  and  Applications , vol.46, no.4, pp. 62-78, 2013.
[7]  S.  Amini,  D.  Anggraini,  Y.  Nampira,  R. Kriswarini,  Noviarty,  A.  Nugroho, “Keselektifan  zeolit  Lampung  terhadap kation–kation  matrik  hasil  fisi  uranium,” Jurnal  Zeolit  Indonesia ,  vol.  2,  no.  1, hal. 9-14, 2003.
[8]  D.  Anggraini  dan  R.  Kriswarini, “Penentuan  isotop  Cs  dari  unsur  Cs dalam  larutan  aktif  CsNO 3 ”, Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir Urania , vol.15, no.1, hal. 26-35, 2009.
[9]  Laporan Analisis Keselamatan Instalasi Radiometalurgi, Pusat Teknologi Bahan Bakar  Nuklir,  Badan  Tenaga  Nuklir Nasional,  No.  Dok.  KK32  J09  001, 2012.
[10]  S.A.  Abo-Farha,  N.A.  Badawy,  A.A. Emam  and  N.M.  Moursy,  “Anion exchange behavior of some elements in acetic  acid-hydrochloric  acid  media,”
Journal  of  American  Science ,  vol.6, no.10, 2010.
[11]  J. Real, F. Persin, C. Camarasa Cauret, ”Mechanisms of desorption cesium and stronsium  aerosols  deposited  on  urban surfaces,” Journal  of  Environmental
Radioactivity , vol.62, no.1, 2012.
[12]  Boybul,  Yanlinastuti, D. Anggraini, A.B. Ginting,  A.  Nugroho  dan  R  Kriswarini, “Pengaruh  penambahan  ion  sulfat terhadap  rekoveri  pemisahan  uranium menggunakan  metode  kolom  penukar anion”, Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir Urania , vol.23, no.3, hal 195-204, 2017. [13]  A. Lesniewicz, I Polowczyk, K.  Checmanowski,  T.  Szkozlecki,  P. Pohl, D. Jermakowicz-Bartkowiak,
“Surface  activated  anion  exchange resins  for  synthesis  and  immobilization of  gold  and  palladium  nano  and microstructures,”
Reactive and Functional  Polymers Journal ,  vol.124, pp.90-103, 2018.
[14]  S. Indaryati dan Yanlinastuti,
“Pemungutan  uranium  dari  gagalan pelat  elemen  bakar  U 3 Si 2 -Al  dengan cara  pelarutan,” Prosiding  Seminar Pengelolaan  Perangkat  Nuklir  PTBN-
BATAN , 11 September 2007, Tangerang.
[15]  Boybul,  Yanlinastuti,  D.  Anggraini,  A. Nugroho,  R.  Kriswarini,  A.B.  Ginting, “Analisis kandungan cesium dan uranium  dalam  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al pasca  iradiasi,” Jurnal  Ilmiah  Daur Bahan  Bakar  Nuklir  Urania ,  vol.23, no.3, hal 107-116, 2017.