ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi //miah Daur Bahan Bakar Nuk/ir VP2TBDU & P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Februari 2000

PENENTUAN HOMOGENIT AS DISTRIBUSI URANIUM DI DALAM PELA TELEMEN BAKAR U3Si2-AI MUATAN URANIUM 4,80 DAN 5,20 g/cm3

DENGAN A TENUASI SINAR-X

Supardjo, Abdul Rojak, Boybul, Suyoto, dan Arca Datam S.PUSAT TEKNOLOGI BAHAN BAKAR NUKLIR DAN DAUR ULANG -BATAN

ABSTRAK

PENENTUAN HOMOGENITAS DISTRIBUSI URANIUM 01 DALAM PELAT ELEMEN BAKARU3Si2-AI MUATAN URANIUM 4,80 DAN 5,20 g/cm3 DENGAN ATENUASI SINAR-X. Kalibrasipengukuran intensitas Sinar-X terhadap Pelat Elemen Bakar (PEB) U3Si2-AI muatan uraniumantara 3,60 s.d. 5,20 g/cm3 dan balok AIMgSi dengan variasi ketebalan telah dilakukan.Pengukuran dengan mengubah parameter diameter slit dan daya atenuasi Sinar-X, diperolehintensitas Sinar-X cukup representative dengan menggunakan diameter slit 18 mm dan daya 43kV. Dari grafik hubungan Intensitas Sinar-X vs variasi muatan uranium di dalam PEB dan tebalmaterial AIMgSi1, kesepadanan tebal balok AIMgSi terhadap muatan uranium di dalam PEBdapat ditentukan. Dengan asumsi toleransi pengukuran homogenitas :t 20 % dari Rominal, makaketebalan undakan standar AIMgSi1 dapat ditentukan dan selanjutnya bersama-sama denganPEB diskening untuk menentukan homogenitas uraniumnya. Hasil pengujian PEB U3Si2-AIdengan muatan uranium 4,80, dan 5,20 g/cm3 (masing-masing 4 buah) diperoleh bahwa distribusiuranium di dalam meat PEB cukup homogen, dengan penyimpangan maksimum masing-masingsebesar 6,30 % dan 6,90 %. Data pengujian menunjukkan bahwa pengukuran cukup baik,mudah, dan cepat sehingga metode ini cocok untuk uji kualitas homogenitas uranium didalamPEB.

ABSTRACT

THE DETERMINA TION OF URANIUM DISTRIBUTION HOMOGENEITY IN THE FUEL PLA TESWITH THE URANIUM LOADING OF 4.80 AND 5.20 glcm3 BY X-RA Y A TTENUA TION. Thecalibration of X-Ray intensity of the U3Siz-AI fuel plates with the uranium loading beetwen 3.60 upto 5.20 glcm3 and varied thickness of AIMgSi1 reference block have been perfonned. Themeasurement with changing variable slit diameter and energy of X-Ray attenuation, are producedenough representative X-Ray intensity at 18 mm slit diameter and energy of 43 kV. From thecorrelation of X-ray intensities vs variation of uranium loading in the fuel plates and thichness ofthe AIMgSi1 materials, the equivalence of thickness of the AIMgSi1 block to the uranium loadingof fuel plates are determined. By assuming that the tolerance of the homogeneity measurement is:t 20 % from nonnal thickness staircase of the AIMgSi1 standard could be detennined and thantogether with fuel plate were scanned to determine the uranium homogeneity. The test result onthe U3Si2-AI fuel plates with uranium loading of 4.80 and 5.20 glcm3 (each 4 fuel plates) indicatedthat uranium distribution in the fuel plates is relatively homogeneous" with each maximumdeviation being 6.30 % and 6.90 %. It is showed that measurement method is relatively good,easy, and fast so that this method is suitable to control the uranium homogeneity in the fuel plate.

PENDAHULUAN dengan uranium perkayaan rendah (~ 20 %U-235) seperti yang dicanangkan dalamprogram Reduced Enrichment Research andTest Reactors (RERTR), maka upaya untukkompensasi penurunan reaktivitas terasreaktor akibat penurunan perkayaan uraniumterus dilakukan. Salah satu alternatif untukkompensasi penurunan perkayaan uraniumtanpa mengubah disain teras reaktor adalahmenggunakan bahan bakar baru yangmemiliki densitas tinggi, sehingga muatanuranium di dalam bahan bakar dapat

ditingkatkan. Sehubungan denganpengembangan bahan bakar baru tersebut,maka perlu penerapan metode pengujian

Bahan bakar dispersi tipe pelat telahdikenal dan mulai digunakan sebagai bahanbakar reaktor tipe Material Testing Reactors(MTR) sejak tahun 1950-an. Pada waktu itubahan bakar yang digunakan adalah UAlxdengan perkayaan uranium tinggi (~ 90 % U-235) yang didispersikan secara kontinyukedalam logam matriks AI [1].

Sesuai himbauan masyarakat nuklirinternational bahwa seluruh reaktor penelitiandi dunia yang menggunakan bahan bakarperkayaan uranium tinggi agar diganti

231

Prosiding Presentasi I/miah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU & P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Februari 2000 ISSN 1410-1998

yang tepat sesuai persyaratan uji bahanbakar.

yang saat ini sedang dilakukan di BAT ANdan PT. BAT AN Teknologi (Persero), makakondisi pengujian homogenitas uranium didalam meat PEB secara tepat perlu diteliti.Bahan bakar nuklir merupakan

komponen utama suatu reaktor nuklir.Selama reaktor beroperasi, terjadi reaksi fisidan menghasilkan panas yang distribusinya

sangat tergantung homogenitas bahanfisilnya. Untuk bahan bakar dispersi tipepel at, inti elemen bakar (IEB) dibuat dengancara pengepresan pada tekanan tinggi

terhadap campuran bahan bakar denganserbuk matriks. Inti elemen bakar hasil

pengepresan dibungkus pelat kelong-songpaduan aluminium, dan selanjutnya dibentukmenjadi pelat efemen bakar (PEB) denganteknik perolan. Pelat elemen bakar hasilperolan berbentuk memanjang dengan IEB(IEB di dalam PEB biasa disebut {TJeat)berada tepat ditengah-tengahnya. Dalamkondisi ideal, uranium di dalamc bahan bakardispersi tersebar merata dengan dikelilingioleh serbuk logam matriks sepertiditunjukkan pada Gambar 1[1,2). Pad akenyataannya distribusi uranium yang idealsulit diperoleh karena selalu terjadiketidakhomogenan. Oleh karena itu, batasantingkat homogenitas uranium di dalam meatPEB perlu ditetapkan sesuai disain analisis

kesela-matannya. Ketidakhomogenanuranium di dalam meat PEB di luar batasdisain akan menyebabkan distribusi panastidak merata dan dapat menyebabkankerusakan PEB, karena meleleh dan terjadistres bahan akibat perbedaan suhu. Untukmenghindari kerusakan PEB akibat iradiasi,maka pengujian homogenitas uranium didalam meat PEB secara tepat mutlak perludilakukan sebelum dirakit menjadi elemenbakar.

Homogenitas uranium di dalam meatPES pada metode ini dapat diketahui denganmencatat tingkat atenuasi berkas sinar-Xyang dilewatkan melalui PES yang diuji.Untuk maksud ini digunakan berkas sinar-Xyang terkolimasi dengan baik dengan energicukup rendah. Scanning sinar-X secaratransmisi ini digunakan untuk mengevaluasihomogenitas uranium di dalam meat PES.Metode ini memungkinkan digunakan dalampengujian homogenitas secara kuantitatifterhadap tingkat muat uranium di dalam meattermasuk di daerah dogbanes tanpa merusakPES yang diuji. Dengan me!:1ggunakanstandar kalibrasi yang tepat, maka akandiperoleh hasil ukur yang baik, dengantingkat penyimpangan sekecil mung kin. (5]

Secara kuantitatif hubungan peru-bahan konsentrasi bahan bakar denganintensitas sinar-X yang ditransmisikan melaluispesimen dapat dilukiskan denganpersamaan 1.

1=loe;("'p)pX)( 1

Keterangan:I = intensitas yang ditransmisikan10 = intensitas awal~ = koefisien absorpsi, cm-1p = beratjenis bahan, g/cm3x = tebal absorber, cm

Beberapa metode pengujianhomogenitas uranium di dalam meat PEBsecara Non Distructive Test (NOT) dapatdilakukan di antaranya dengan Radio-

graphy, AutoradiographrGamma Counting,dan atenuasi sinar-X[3. Pengujian homo-genitas uranium di dalam meat PEB U3Oa-AImuatan uranium 2,96 g/cm3 dengan atenuasisinar-X telah rutin dilakukan dalammendukung produksi elemen bakar di PT.BAT AN Tekno/ogi (Persero), tetapi kondisioperasi dan undakan standarnya tidak dapatdigunakan untuk pengujian homogenitasuranium di dalam meat PEB dengan jenisbahan bakar dan muatan yang berbeda[4].Sejalan dengan penelitian bahan bakarU3Si2-AI muatan uranium di alas 2,96 g/cm3

Koefisien absorpsi naik sesuaidengan kenaikan nomor atom absorber/spesimen dan biasanya menurun dengankenaikan energi sinar-X.13,S] Dalam metodeini pengaruh atenuasi dari matriks AI dankelongsong paduan AI yang tebalnya cukupdominan dapat diabaikan terhadap atenuasiefektif uraniumnya karena bilangan J.l logamAI sangat kecil dibandingkan denganbilangan J.l uranium. Kelakuan atenuasi sinar-X pada uranium di dalam meat dapatdisimulasikan dengan sebuah balok paduanAI sedemikian sehingga atenuasi padatingkat muat uranium kira-kira sarna denganatenuasi sinar-X pada balok bahan AIMgSi1terse but. Untuk menentukan dapat berlanjutatau tidaknya pengujian dari standar suatubahan digunakan material standar AIMgSi1

dengan pertimbangan tingkathomogenitasnya cukup baik dan mudah

232

ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi I/miah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU & P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Februari 2000

dibentuk. Oari ketebalan paduan AI yangbervariasi dicatat atenuasinya, kemudiandibuat grafik hubungan tebal dantransmitansinya pada kondisi yang sesuaJ3.4]Oengan demikian, sebuah undakan AI dapatdibuat untuk memberikan gambaran distribusiuranium di dalam meat~aitu pada daerah :t20 % dari nominalnya.[ Kemudian denganmenyertakan undakan standar itu padasetiap pengukuran PEB, dapat diketahuidistribusi U untuk nilai yang dispesifikasikanyang diwakili undakan standar tersebut.Variasi sejumlah bahan dengan nomor atomtinggi (uranium) akan mengubah intensitasradiasi yang diteruskan. Teknik kalibrasidilakukan dengan menghubungkanperubahan intensitas radiasi yang diteruskandengan perubahan muatan uranium di dalambahan bakar dan variasi ketebalan pelataluminium.

dan perolan dingin beberapa tahap hinggadiperoleh ketebalan akhir :t 1,4 mm. Setelahmelalui proses pelurusan kemudian dikenai

proses pemotongan hingga diperolehdimensi PEB seperti Gambar 2, dan siapdikenai uji homogenitas dengan atenuasisinar-X.

Menentukan kondisi optimum atenuasisinar-X:

PEB dengan 3,60; 4,20; 4,80 dan5,20 g/cm3 diskaning menggunanakanAtenuasi sinar X (dengan parameter diameterslitlcelah dan daya) untuk mendapatkandaerah intensitas serapan sinar-X yangspesifik. Kondisi optimum pada pengukurantersebut, selanjutnya digunakan untukpengukuran intensitas serapan sinar-Xterhadap balok AIMgSi1 dengan variasiketebalan. Selanjutnya dibu~t grafikhubungan antara intensitas serapan sinar-Xdengan variasi pemuatan uranium di dalamPEB dan variasi tebal balok. Dari grafiktersebut dapat ditentukan equivalensinyaantara muatan dengan tebal balok padaintensitas yang sarna. Dengan demikianketebalan undakan balok standar dapatdibuat sesuai dengan muatan uranium PEByang akan ditentukan homogenitasnya.

Dari hasil penelitian ini diharapkandiperoleh data undakan standar yang dapatdigunakan sebagai acuan untuk pengukuranhomogenitas uranium di dalam meat PEBdari berbagai jenis bahan bakar dan muatanuranium sesuai pen gem bang an bahan bakardispersi di masa mendatang.

TATA KERJAPengujian homogenitas PEB:

Pengujian homogenitas dilakukandengan cara PEB yang akan diuji diskaningbersama balok undakan standarmenggunakan slit 18 mm dan daya sebesar43 kV. Data uji berupa gambar, dianalisisdengan melakukan pengukuran untuk

menghitung simpangannya.

Bahan:1. Serbuk U3Si2-AI dengan perkayaan

U-235 sebesar 19,89 %2. Serbuk AI dengan kemurnian 99,99 %3. Pelat AIMg24. Pel at AIMgSi1

HASIL DAN BAHASAN

a. Preparasi sam pel

Alat:1. Timbangan analitik2. Mesin Pres3. Mesin Rol4. Atenuasi Sinar-X

Bahan baku yang digunakan padapenelitian ini adalah serbuk bahan bakarU3Si2 perkayaan 19,89% U-235 dan bahanmatriks berupa serbuk AI. Dari hasil analisiskimia/pengujian terhadap serbuk U3Si2diperoleh kadar uranium sebesar 92,29 %

dengan unsur-unsur logam penyerta (Tabel2), berat jenis 12,27 g/cm3 , dan fraksi butirberukuran -90 + 40 ~m = 84,76 % dan -

40~m = 15,74 %. Serbuk matriks AI berkadar

99,99 % dengan unsur logam renyerta(Tabel 3), berat jenis 2,70 g/cm, dandiameter butir serbuk berukuran < 10 ~m.

Pembuatan PEB

Serbuk U3Si2 dengan perkayaan U-235 sebesar 19,89 % dan serbuk matriks AIdicampur dengan perbandingan berat sesuaidengan muatan uranium berturut-turut 3,60;4,20; 4,80 dan 5,20 g/cm3 (Tabel 1),kemudian setiap hasil campuran dibentukmenjadi inti elemen bakar (IEB) denganpengepresan pada tekanan 170 barI7J. IEB

hasil pres dibungkus dengan pelat AIMg2(sebagai kelongsong), dibentuk PEB denganteknik perolan panas pad a suhu :t 4250 C

233

Prosiding Presentasi I/miah Daur Bahan Bakar Nuk/ir VP2TBDU & P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Februari 2000 ISSN 1410-1998

b. Kondisi operasi:PerhitlJngan boron equivalen berdasar unsur-unsur logam penyerta di dalam serbuk U3Si2diperoleh sebesar 3,70 ppm yang masih lebihrendah dari batas yang diijinkan yaitusebesar 10 ppm. Dari hasil analisis/pengujian serbuk U3Si2 dan serbuk AItei"sebut, menunjukkan bahwa keduanyatelah memenuhi persyaratan bahan bakar.Data perkayaan U-235, kadar U, berat jenisU3Si2 dan AI harus diketahui secara tepat,karena selain untuk memenuhi spesifikasijuga digunakan sebagai dasar perhitunganpembuatan bahan bakar dengan pemuatanuranium yang bervariasi.[7J.

Sistem kalibrasi pad a percobaan inidimulai dengan mencari daerah intensitassinar-X spesifik yang diteruskan oleh PEBmuatan uranium antara 3,60 s.d. 5,20 g/cm3dengan mengubah parameter diameter celah(slit) dan energi sinar-X. Dengan mengubahparameter slit dari 10 s.d. 18 mm dan energisinar-X antara 34 s.d. 45 kV diperoleh kondisipengukuran homogenitas PEB U3Si2-AIpemuatan uranium antara 3,60 dan 5,20g/cm3 dengan menggunakan slit: 18 mmdan energy 43 kV. Pengujian menggunakanslit < 18 mm dengan energy antara 34 s.d 45kV, intensitas sinar-X yang diteruskan sangatkecil, sebaliknya menggunakan slit> 18 mmpada daerah energy yang sarna intensitassinar-X yang diteruskan terlalu besarsehingga akurasi pengukuran kurang baik.

Data perhitungan pad a Tabel 1diperoleh bahwa makin tinggi pemuatanuranium (pada volume sarna) jumlah uraniumdi dalam bahan bakar U3Si2 makin banyak,sedang jumlah matriks Al-nya makin sedikit.Dengan peningkatan jumlah uranium denganbentuk serbuk yang tidak beraturan sertaperbedaan berat jenis U3Si2 (12,20 g/cm3)dan serbuk AI (2,70 g/cm3) yang cukup jauh,maka berdasar pengamatan selama

pengerjaan proses homogenisasinya menjadisemakin sulit.

Kondisi operasi terse but di atasdigunakan untuk mengkalibrasi balok AIMgSidengan variasi tebal untuk mendapatkandaerah serapan yang sarna. Data kalibrasitebal balok AIMgSi1 dan PEB denganmuatan uranium antara 3,60 s.d 5,20 g/cm3dibuat grafik untuk menentukan ketebalanbalok standar yang harus dibuat dalampengukuran PEB U3Si2-AI dengan muatanuranium yang akan diuji. Hubungan intensitassinar-X yang diteruskan masing-masing PEBatau variasi tebal balok AIMgSi1 ditunjukkanpada Gambar 4. Makin tinggi muatanuranium dalam PEB atau makin tebal balokAIMgSi1, intensitas sinar-X yang diteruskansemakin sedikit. Sebalik~ya, makin rendahmuatan uranium dalam PEB dan makin tipisbalok AIMgSi, intensitas sinar-X yangditeruskan semakin banyak. Data percobaanini sesuai dengan persamaan 1, bahwatebal atau koefisien absorpsi material sangatberpengaruh terhadap sinar-X yangditeruskan. Makin tebal material atau makinbesar koefisien absorpsi material yang diuji,maka sinar-X yang diteruskan semakinsedikit.

Pengaruh gravitasi menyebabkanserbuk UaSi2 cenderung mengalir danmengumpul di bagian bawah, sedang bentukbutiran serbuk UaSi2 yang tidak beraturanmemiliki mampu alir rendah. Bentuk butiranserbuk sangat berbeda dengan bentukbutiran dalam kondisi ideal (bulat) karenapembuatannya melalui proses penumbukan.

Melalui proses homogenisasi,camp'Jran serbuk U3Si2 dan serbuk AI selama20 menit dengan pemanasan pada suhu 180°c selama 3,0 jam, kemudian pengepresanmenjadi IEB pada tekanan 170 bar, diperolehdata uji radiografi sinar-X terhadap IEBseperti ditampilkan pad a Gambar 3. Oarigambar tersebut dapat diidentifikasi, bahwawarna terang adalah citra uranium, sedangwarna gelap menunjukkan citra matriks AI.Uranium tersebar merata dan makin tinggimuatannya, menyebabkan distribusi uraniumdi dalam IEB makin rapat. Pengamatansecara kualitatif terlihat bahwa distribusiuranium cukup homogen dan tidak terdapatadanya aglomerasi uranium yaitu noda putihyang berdiameter > 1 mm, sehingga memberiindikasi bahwa distribusi uranium cukuphomogen. Berdasar spesifikasi bahan bakarRSG-GAS dapat dinyatakan bahwa IEB yangdibuat telah memenuhi syaratl4].

Berdasar data kalibrasi pad a Gambar4, maka tebal balok AIMgSi1 standar untuksetiap muatan uranium di dalam PEB dapatditentukan. Dengan mengasumsi toleransipengukuran homogenitas sebesar :!: 20 %,maka standar undakan balok AIMgSi1 dapatditentukan seperti ditunjukkan pada Gambar5, yang selanjutnya digunakan sebagaistandar pengukuran homogenitas PEBdengan pemuatan uranium yang sesuai.

234

ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi IImiah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU & P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Februari 2000

Teknik pengujian homogenitasdilakukan dengan menempatkan PEB danundakan balok AIMgSi1 standar yang sesuaipad a penggerak ke satu arah dalam alatatenuasi sinar-X. Tampilan hasil ujihomogenitas PEB sepanjang 60 cm (Gambar6) menunjukkan bahwa distribusi uraniumyang divisualisasikan dalam kertas rekamgambar berbentuk puncak-puncak (peak)yang tidak beraturan. Data tersebutmenunjukkan bahwa homogenitas uranium didalam PEB tidak sempurna. Tingkathomogenitas ditentukan dengan menghi-tungpenyimpangan puncak tertinggi dari standarnominal, kemudian dibandingkan dengantoleransinya. Dari hasil uji homogenitasuranium di dalam meat bahan bakar denganmuatan uranium 4,80 g/cm3 yangmenggunakan undakan balok AIMgSi1standar (kode X), diperoleh hasilhomogenitas uranium yang cukup baikdengan penyimpangan maksimum 6,30 %,sedang pengujian PEB dengan muatanuranium 5,20 g/cm3 menggunakan undakanbalok AIMgSi1 standar (kode Y) diperoleh

homogenitas dengan penyim-panganmaksimum sebesar 6,90 %. Penyimpanganhomogenitas ini masih memenuhi syaratbatas yang diijinkan yaitu maksimum sebesar20 %, sehingga metode ini dapat digunakanuntuk pengukuran homogenitas uranium didalam PEB secara tidak merusak.

sebagai standarsudah tepat.

pengujian homogenitas

SIMPULAN

1. Dari hasil pengujian homogenitasterhadap 4 PEB muatan uranium 4,80g/cm3 dan 4 PEB muatan uranium5,20 g/cm3 yang diskaning dengan slit18 mm dan daya 43 kV, diperoleh datapengukuran yang cukup baik dengan

simpangan pengukuran masing-masingsebesar 6,30 % dan 6,90 %.Penyimpangan tersebut masih di dalambatas yang dipersyaratkan yaitumaksimum sebesar :t 20 %.

2. Dengan menggunakan standar undakanyang tepat, maka kesalahan pengukuranhomogenitas uranium dalam PEB dapatdiperkecil. .-

.Dari pengujian 'homogenitas uranium didalam PEB dengan metode atenuasisinar-X diperoleh hasil pengukuran yangcukup baik, mudah dan cepat, sehinggacocok digunakan untuk pengujianhomogenitas uranium dalam skalaindustri.

3

UCAPAN TERIMAKASIH

Dengan selesainya penelitian danpenyusunan tulisan ini, diucapkanterimakasih kepada seluruh stat DivisiProduksi Elemen Bakar Nuklir. PT. BatanTeknologi yang telah berkenan memberikanbantuan dan sumbang sarannya.

Ketidaksempurnaan tingkat homo-genitas uranium di dalam meat PEB terlihatjelas dari hasil uji metalografi irisan PEBmuatan uranium 4,80 dan 5,20 g/cm3, sepertiditampilkan pad a Gambar 7. Pada gambartersebut terlihat bahwa distribusi uraniumnyasangat berbeda dengan kondisi ideal seperti.'yang divisualisasikan Gambar 1. Warnagelap dalam gambar adalah U3Siz, sedangwarna terang adalah matriks AI.Penyimpangan dari kondisi ideal tersebutdisebabkan butiran serbuk U3Siz yangdigunakan pada percobaan ini tidakberaturan akibat proses penyerbukan ingothasil peleburan. Selain itu, pengaruh prosespengerolan PEB memberikan kontribusi yangcukup besar terhadap distribusi uranium.Adanya tekanan mengakibatkan butiran U3Sizpecah. Dari data hasil percobaan diperolehbahwa homogenitas uranium di dalam PEBU3Siz-AI dengan muatan uranium 4,80 dan5,20 g/cm3 memenuhi persyaratan bahanbakar dispersi. Hal ini menunjukkan bahwakondisi proses pembuatan PEB cukup baikdan undakan balok AIMgSi1 yang digunakan

PUSTAKA

[1]. SAMOILV, A.G., et.al., "Dispersion FuelNuclear Reactor Elements", Atomizdat,Moskva, 1965.

[2]. HOFMAN ,G.L., and SNELGROVE. J.L.," Dispersion Fuels", ANL, 1994.

[3]. FOSTER, B.E., et.al," X-RAYATTENUATION OF NUCLEAR FUELPLATES", Metals and Ceramics Division,ORNL, June 1969.

[4]. NUKEM GmBH, ..Discription of theNukem Quality Control of Fuel ElementFabrication", Part 3,1982.

[5]. "Laporan Pekerjaan Dukungan Penelitiandan Pengembangan" KerjasamaPT.BATAN Teknologi (persero) denganKowaba Dagstan, Jakarta 1997.

[6]. CULlTY, B.D.,"Elements of X-RayDiffraction" second edition, Department of

235

Prosiding Presentasi //miah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU & P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Februari 2000 ISSN 1410-1998

tetap dilanjutkan. Sementara menungguhasil uji iradiasi dan uji pasca iradiasiterhadap bahan bakar tersebut, kamijuga telah dan sedang melakukanpenelitian olah ulang gagalan prosesbahan bakar silisida serta penelitianbahan bakar paduan UMo.

Metallurgical engineering and MaterialsScience, University of Notre Dame, 1978.

[7]. SUPARDJO, dkk, « Pengaruh Tingkat

Muat Uranium Terhadap Produk ElemenBakar U3Si2-AI", Prosiding Pertemuandan Presentasi Ilmiah PPNY-BATANYogyakarta 25-27 April 1995.

[8]. SAVORNIN, B., and FANJAS, Y.R.,"CERCA Contribution The RERTR ",Status of Development, November 9,1982.

[9]. FANJAS, Y.R., "CERCA Contribution TheRERTR ", Status of Development,November 9, 1982.

2. Eric Johneri.Mohon penjelasan cara pengukuran

homogenitas dengan atenuasi sinar Xterhadap material melalui satupenampang atau dua penampang?

.Terhadap dua penampang kemudian diambil rata-ratanya karena luaspenampang bidang ukur berbeda.

//1//

TANYA JAWAB

"/

-..Supardjo.Pengukuran homogenitas uranium di

dalam meat dengan sinar X melalui satusisi penampang lebar plat elemen bakar.

.Pengukuran terhadap dua penampanghasilnya dapat diambil reratanya, asalpengukuran dilakukan terhadapketebalan benda uji yang sarna.

1. Endiah Puji Hastuti.Dalam penelitian sebelumnya dijelaskan

bahwa masih terjadi dog boning pada Usilisida dengan tingkat muat 5,20

grU/cm3. Apakah penelitian inimerupakan langkah maju dari apa yangtelah dilakukan, sebab perlu adanyajaminan tidak terjadi pelepasan gas hasilfisi/lokal heat apabila disisipkan ke terasRSG-GAS.

.Adanya kesulitan pada daur ulang bahanbakar silisida, kecenderungan penelitianbahan bakar menuju ke uranium

molybdenum. Apakah rencanapenyisipan elemen bakar silisida dengantingkat muat tinggi tetap akan diteruskan,mengingat waktu yang dibutuhkan untukmencapai burn up 56% akan memakanwaktu yang cukup lama (2% tahun)?

3. Siti Amini.Absis pada gambar 4.

.Apa yang diharapkan setelah pascairadiasi dalam kaitannya dengan efekdari homogenitas U terseb1Jt.

Supardjo.Absis pad a gambar 4 adalah

menunjukkan tebal balok AIMgSi1 (dalamcm) dan tingkat pemuatan uranium

3(dalam gr/cm ).

.Yang diharapkan dari homogenitasdistribusi U adalah agar produk fisitersebar merata diseluruh meat bahanbakar sehingga tidak terjadi swelling danheat spot di daerah tertentu pad a pelatelemen bakar. Untuk mengetahui hal inidapat dilakukan uji metalografi terhadappelat elemen bakar pasca iradiasi.

Supardjo~ Pada tingkat muat uranium 5,20 gr/cm3

memang terjadi dog boning di ujung meatpelat elemen bakar, namun dari hasil ujihomogenitas distribusi uranium di dalammeat ternyata cukup homogen dengansimpangan maksimum sebesar 6,90%.Hal ini menunjukkan bahwa distribusiuranium di dalam meat memenuhispesifikasi bahan bakar sesuai batassimpangan maksimum .t 20% yang telahditetapkan. Dengan demikian apabilabahan bakar digunakan di reaktor dandioperasikan pada kondisi normal, tidakakan terjadi pelepasan gas hasil fisikeluar dari pelat elemen bakar maupunlocal heat.

.Uji iradiasi terhadap bahan bakar U3Si2-AI dengan tingkat muat uranium tinggi

236

Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU & P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Februari 2000

ISSN 1410-1998

LAMPIRAN

Fraksi volume bahan bakar tetap, Ukuran butir bahan bakar tetap,ukuran butir lebih kecil traksi volume lebih besar

Gambar 1. Distribusi bahan bakar di dalam matriks[I.Z]. Warna gelap menunjukkan bahan bakarU3Siz, dan warna terang menunjukkan serbuk AI.

Tabel1.F 'erbandingan berat serbuk U3Si2 & AI dalam IEB dengan variasi muatan Uranium-p~~~~t;~ur~~i~~, Be;at ~erbuk Berat serb uk Jumlah IEB

q/cm3 U3Si2, 9 AI, 93,60 75,09 32,21

I 4,20 87,61 29,43

4,80 I 100,12 26,785,20 108,47 24,95

...

-, + (II "

I I j(I _2 i ~. II ' ~2

---r ~ I mo.. 50 I I I I mox. 50 I

I I I ;.--; ---,

, II J J= 1---: ' I AI-

---rJ

--'~

1- 59.5.t ~-

min 570

Gambar 2. Dimensi PEB U3Si2-AI (dengan satuan, mm)

237

Prosiaing Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuk/ir VP2TBDU & P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Februari 2000

ISSN 1410-1998

Gambar 3. Foto hasil uji radiografi IEB U3Siz-AI. Warna gelap menunjukkan matriks AI dan

warna terang menunjukkan uranium

238

ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi //miah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU & P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Februari 2000

9080

-ij 70c 6(U 0..-.-E 50cnc: 40(U'-.-

~3

2

1

~

3 4 5 61. Tebal Balok AIMgSi1 , cm

2. Pemuatan uranium, g/cm3Gambar 4. Hubungan intensitas sinar-X vs variasi tebal balok AIMgSi1 dan muatan uranium di

dalam PEB .

2

Keterangan :.-Kode Standar PEB, den~an Dimensi, cm

muatan U, g/cm

Gambar 5. Standar undakan balok AIMgSi1

239

a0

0

0

Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU & P2BGN -BATAN Jakarta. 22 Februari 2000

ISSN 1410-1998

¥-

-l~=-..J:-=

-+

!

~

t

'l-I

(

I

vC)c:rot's

(/)

c:e-v~l-V>,..-

-- ~~ -..:-- -;'J-'"

IlI

I;'

71~ :8tJJa

I .t--- 1-:$

.J ..~Jm.

~.:!=..

~(!)

t

.-,..-~

t

I

! 1-.-~

~t ~.,,~--.;.--

mustan uranium 4,80 g/cm3 muatan uranium 5,20 g/cm3Gambar 6. Data atenuasi sinar-X PEB U3Si2-AI dengan muatan uranium 4,80 dan 5,20 g/cm3

100 I-Lm 100 I-Lm

muatan uranium 4,80 g/cm3 muatan uranium 5,20 g/cm3Gambar 7. Distribusi fasa di dalam meat PEB muatan uranium 4,80 dan 5,20 g/cmJo. Warna gelap

menunjukkan UJSi2 dan wama terang menunjukkan rnatriks AI.

240

,I 1!