ISSN 0852-4777 PRODUKSI ELEMEN BAKAR REAKTOR RISET

ANALISIS KOMPOSISI LOGAM PADUANALMg2 PRODUK TUANG DENGAN METODE AAS

Asminar dan Hadijaya Dahlan

ABSTRAK

Telah dilakukan analisis komposisi logam paduan AIMg2 menggunakan metode AAS. Untuk

mengetahui kualitas logam paduan AIMg2 yang dibuat, maka perlu dilakukan analisis komposisi danunsur-unsur pengotornya, sehingga dapat dipakai untuk kelongsong elemen bakar. Unsur Mg

merupakan unsur paduan utama yang mudah menguap pada suhu 450 °c. Hasil analisis dengan

metode AAS menunjukkan terjadinya kehilangan unsur Mg sekitar 3-6 % pada logam paduan AIMg2

produk tuang yang tidak menggunakan coverflux dan degasser pada proses peleburan.

PENDAHULUAN dilakukan analisis dengan MS, karena analisis

dengan MS relatif lebih mudah, murah.

ketelitian dan ketepatannya dapat dipercaya.1. Latar belakang

Logam paduan AIMg2 adalah salah satubahan struktur yang digunakan sebagai

kelongsong elemen bakar reaktor riset atau

reaktor tipe MTR. Logam paduan AIMg2

memiliki k,ekuatan mekanik yang baik serta

memiliki kemampu~coran yang baik, berfungsi

sebagai pe~gungkung fisik bahan bakar untuk

mencegah lepasnya produk belahan (hasilreaksi fisi) agar sistem pending in reaktor tidak

dicemari produk fisi tersebut. Kekuatan

material AIMg2 ditentukan oleh adanya

sejumlah unsur paduan dan pengotor. Unsur

paduan adalah bahan-bahan logam yang

sengaja ditamba~kan pada Aluminium murniuntuk mendapatkan karakteristik tertentu,

sedangkan unsur pengotor adalah bahan-bahan yang ikut terpadu di dalamnya yang

dapat juga memberikan karakteristik paduan

logam tertentu. Beberapa unsur paduan pada

logam Aluminium antara lain Magnesium (Mg);

Mangan (Mn); Besi (Fe); dan Chromium (Cr).

Sedangkan unsur.unSltr pengotor terdiri atas

Cobalt (Co); Tembaga (Cu); Seng (Zn) dan lain

lain[1],

Spektrofutometri Serapan Atom (SSA)adalah suatu ;metoda analisis untuk penentuan

konsentrasi suaatu unsur dalam suatu cuplikan

yang didasarkan pada proses perlyerapan

energi radiasi oleh atom;.atom yang berada

pad a tingkat dasar (ground state), untuk

mengeksitasi elektron terluar proses

penyerapan energi terjadi pad a panjang

gelombang yang spesifik dan karakteristikuntuk tiap unsur: Intensitas radiasi yang

diserap sebanding dengan jumlah atom dalamcontoh sehingga de~gan mengukur intensitas

radiasi yang diserap (absorbansi) atau

mengukur intensitas radiasi yang diteruskan

(transmitansi), maka konsentrasi unsur didalam cuplikan dapat ditentukan(2).

2. Tujuan Percobaan

Percobaan ini dilakukan dengan tujuan

untuk mengetahui komposisi logam paduan

AIMg2 hasil proses casting menggunakan

metode MS.

3. MetodaBeberapa cara dapat dilakukan untuk

menganalisis unsur-unsur logam dalam

paduan seperti MS, Spektrofotometri UV-VIS,ICP-AES dan lain-lain. Dalam percobaan ini

Bahan yang dianalisis adalah coran

AIMg2. Bahan tersebut semula merupakan

skrap AIMg2 yang berasal dari sisa produksi

ASMINAR dan HADIJA Y A DAHLAN Analisis Komposisi Logam Padl/an AliVg2 Prodl/k Tl/ang dengan Metode AAS

Timbangan analitik

Mlat-alat gelas

Botol contoh

kelongsong elsmen bakar nuklir kemudian

dilebur pada suhu 750 °c dan ditambahkan

bahan aditif (coverflux) lalu dituang pad a

cetakan. Produk tuang (coran AIMg2) dianalisis

komposisi unsur-unsur paduannya dengan

menerapkan metode MS. Prinsip utama dari

metode MS adalah bila larutan suatu

senyawa tertentu diaspirasikan ke dalam nyala

maka senyawa ini ~kan mengu9p lalu akiin

terurai menjadl uap~uap atom bebas (proses

atomisasi). Uap~uap atom bebas tersebut akan

menyerap energi radiasi yang berasal dari

lampu katoda cekung (Hollow Cat./Jode Lamp)

pada panjang gelombang yang khas dankarakteristik untuk setiap unsur. Akibat dari

proses penyerapan radiasi tersebut elektron

dari atom-atom bebas tereksitasi ketingkat

energi yang lebih tinggi. Elektron pad a t!ngkat

tereksitasi ini tidak stabil darl akan kembali ke

keadaan s~mula sambil memancarkan energi

radiasi dengan panjang gelornbang yang khas

dan tertentu untuk setiap unsur. Pada

Spektrofotometri Serapan Atom yang diukur

adalah banyaknya intensitas sinar yang

diserap oleh atom-atom netral yang berada

pad a tingkat tenaga dasar atau atom-atom

yang tidak tereksitasi oleh nyala atom dari

unsur yang dianalisis.

3. Langkah kerja:

3.1. Persiapan Contoh

0.5 grAm contoh AIMg2 dilarutkan dengan

20 ml HCI (1:1). Campuran In! dlpanaskan

hingga larut. Setelah ding in ditambah 2 ml

HzOz 30 %. Larutan diuapkan selama 5 menit,

setelah ding in larutan disaring. Larutan lepas

diencerkan dengan 1 ml HCI (1:1) dan

aquades hingga volume 100 ml.[3).

3.2. Persiapan larutan standar

Larutan standar unsur-unsur AI, Mg, Fe,

Mn, Cr, Cd, Co, Cu; Li, dan Zn dibuat dari

larutan standar titrisol, satu ampul larutan

standar diencerkan dengan aquades dalam

labu takar 1000 ml dan ditetapkan sampai

tanda garis, sehingga terbentuk larutan standar

baku dengan konsentrasi 1000 ug/ml (ppm)..

Dari larutan standar baku 1000 ppm

tersebut dibuat deret larutan standar sebagai

berikut:

TATA KERJA

Unsur~

Konsentrasi, ppm1 Bahan

15

~~~~~~.1.Q~

0,1

30~~~

16-1-!!2:..

20-!-~

0,20,2

45

0,63,01,2

~~::!!};}.

~~

0!4

AI~

FeMn

Cr

CdCo

Cu

Li

Zn

Hidrogen Perol<~ida 30%

AquadesAsam Klorida

Larutan standar unsur-unsur dari Merck

Logam AIMg2 Produk tuang tidak meng-

gu,llakan additif (A)

Logam AIMg2 prod uk tuang mengguna-

kan additif coverflux (B)Kertas saring Whatman 41

3.3. Persiapan larutan blanko

2. AlatDibuat larutan blanko dengan menggu-

nakan pereaksi yang sarna dengan persia pan

terhadap larutan contoh.MS, Varian model M1475

Stabilisator

URANIA No. 21 & 22/Thn.VI/Janua'ri -April 200024

ASMINAR dan HADIJA Y A DAHLAN Ana/isis Komposisi Logam Paduan A/Mg2 Produk Tuang dengan Me(ode AAS

3.4. Pengukuran dengan AAS mengalami oksidasi dalam kondisi atmosferik

sekaligus menurunkan sifat lebur logam

paduan AIMg2 pad a saat proses peleburan.Kedalam nyala dialirkan

penunjukan alat ukur dibuat nolodanair

Berkurangnya jumlah unsur Mgdisebabkan sifat reaksi oksidasi Mg yang

mudah terjadi dan cepat menguap pad a saat

logam AIMg2 mencapai titik 1ebur. Penurunanunsur Mg dapat. menurunkan kekuatan logam

AIMg2

Setelah itu ke dalam nyala berturut-turut

dialirkan larutan standar dari unsur yang

diaf1alisis dengan urutan pertambahankonsentrasi.

Dicatat nilai-nilai absorbansi dari setiap

larutan standar. KESIMPULAN

Kemudian larutan contoh dialirikan ke

dalam nya)a, dan dicatat nilai absorbansi dari

unsur yang dianalisis.

Bila ditinjau dari komposisi kimia paduan

AIMg2 hasil 'coran ternyata belum dapat

digunakan sebagai kolongsong bahan bakarreaktor riset. karena hasil analisis

menunjukkan bahwa unsur paduan utama (Mg)

teroksidasi Dada suhu ti~ggi lalu menguap

sekitar 3-6 %. Hal ini diduga dapat berakibat

logam paduan AIMg2 produk tuang menurunsifat mekanisnya.

Kemudian dihitung konsentrasi cupiikan

yang ada dalam larutan dengan menggunakan

regresi linier.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil analisis logam paduan AIMg2hasii

coran dengan metode MS dapat dilihat pad a

Tabel1.DAFTARPUSTAKA

Dari Tabel 1 didapatkan hasil analisis

unsur-unsur logam paduan pembentuk AIMg2

seperti AI, Fe, Cr, dan Mn memenuhi

spesifik:asi ( sesuai sertifikat AIMg2). Demikian

pula dengan unsur-unsur pengotor tidakmelebihi spesifi~asi yang telah ditentukan

sesuai dengan sei1ifikat sehingga AIMg2 yang

dianalisis dapat digunakan sebagai kelongsong

elemen bakar.

2.

3.

POLMEAR, I. J., "Light Alloys Metaliurgy of

the Light Metals", Eduard Arnold Ltd,

London, 1981.

BOYBUL, SUPARDJO, "Praktikum KendaliKualitas Uji Merusak", Latihan Keahlian

Fabrikasi EBRR, 1995.

NUKEM GmBH, "Description a! the

NUKEM Quality Control of Fuel Elemen

Fabrication, part 3, 1982,Sertifikat N.UKEM, 1983.4

Dari Tabel 1 terlihat bahwa hasil dari

proses peleburan menunjukkan terjadinyapenurunan kandungan logam Mg, baik yangmenggunakan additif maupun yang tidak

menggunakan additif. Penurunan kandungan

logam Mg menunjukan angka yang lebih besar

pad a saat proses peleburan tanpa

menggunakan aditif dibanding dengan yang

menggunakan aditif. Hal ini disebabkan karena

fungsi aditif (cover flux) adalah untuk

melindungi permukaan logam cair agar tidak

Penulis adalah

*Pejabat Fungsional Pranata Nuklir dan

**Pejabat Fungsional Litkayasa dan

keduanya adalah stat BTBRR, P2TBDU,

BAT AN

URANIA No. 21 & 22/Thn.VI/Januari-ApriI2000 25

AsminarTabel1. Komposisi Logam Paduan AIMg2

Produk Tuang

(Coran A tanpa Additif;

Coran B memakai Additif)

Mg2 [4) se-

lum di corCoran-A

Arah tulisan sudah jelas. Pada metode

percobaan dibahas soal casting hanya

sedikit (4 baris), sedangkan 13 baris

berikutnya membahan tentang MS, jadi

sudah sesuai.

Pad a Tabel 1 unsur Mg besarnya 1,2-2,4

% itu adalah batasan spesifikasi yang

diizinkan fabrikan AIMg2 hasil analisis

MS. Pads kolom 2 (coran A) diM kolom 3(coran B) adalah data anal is is unsur Mg

yang kami lakukan.

96,40,2

1,0

2. Supardjo

.pernyataan pad a kesimpulan: Oari

komposisi kimia paduan AIMg2 hasil

coran dapat digunakan sebagai

kelongsong bahan bakar reaktor riset.

AI

FeOrMgMl1

Co 0,00001

Cu 0,00008

ZnLi

Cd

Ttd : tidak terdeteksi

.Usul : Komposisi unsur kimia paduan

AIMg2 hasil coran mendekati/sesuai

dengan komposisi unsur kimia paduan

AIMg2 untuk kelongsong bahan bakar

reaktor riset.

TANYA-JAWAB

1. Abdul Latie'i

Penekanan pad a makalah ini hendaknya

pad a analisis unsur kimianya, bukan

peleburan Ipengecorannya.

Asminar

Dari judul penelitian penelitian arahnya

analisis dengan MS, tapi pad a metoda

penelitian dibahas ditekankan pad a

Casting, mohon dijelaskan.

Pada tabel hasil ;:Inalisis disebutkan unsur

Mg besarnya 1,2-2,4 % sedangkan pada

kolom 2 dan 3 y;:litu 0,8 dan 1,0. Apakah

harga 1,2-2,4 (Mg) itu tidak dianalisis

dengan MS ?

.Usul diterima

.Saran tersebut kami terima dan akan kami

tindak lanjuti.

URANIA No. 21-22/Thn.VI/Januari-April 2000 26