Prosiding Seminar Tekn%gi dan Keselamatan PLTNserta Fasi/itas Nuk/ir

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BArAN

PENGEMBANGAN ELEMEN BAKAR V SiX Y

MENGGUNAKAN JALVR PRODUKSI VAlX

oleh

S. Socntono, A. Surlpto, SardjonoPusat Elemen Bakar Nuklir - Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRAK

Pengembangan elemen bakar (EB) mutakhir U.Siy dengan rapat muat U tinggi telah dapatdilakukan dengan memanfaatkan jalur produksi U AI. yang tersedia di instalasi produksi EB reaktorriset oleh karena kemiripan prosesnya. Peralatan yang tersedia untuk produksi UAI. hampirseluruhnya dapat digunakan untuk pembuatan EB silisida tanpa perubahan yang berarti. Perubahanhanya diperlukan pada tata kerja pembuatan paduan U3Si2yang tidak memerlukan perlakuan panaslanjut menggunakan tungku induksi. Menggunakan spesifikasi EB reaktor serba guna G .A. Siwabessy(RSG-GAS), dengan rapat muat -3 gUice, telah dibuat 3 EB berisi U3S~-Al yang telah diuji unjukkerjanya di RSG-GAS. Sebuah EB ini telah mencapai tingkat bakar>36,45%, sebuah telah mencapaitingkat bakar >29,88%, dan sebuah lagi barn bertingkat bakar beberapa %, sesuai pemuatannya kedalam teras RSG-GAS yang dilakukan berurutan sejak 1990,1991, dan awa11993. Unjuk kerja 3 EBini sangat memuaskan sampai saat ini sehingga 3 EB ini akan digunakan di RSG-GAS hinggabertingkat bakar -50%. Pengembangan EB mutakhir inijuga mencakup pembuatan kupon dan pelatberisi U3Si2-AI dengan rapat muat tinggi sampai dengan 5,2 gU/cc telah pula dilakukan denganmodifikasi pada alat pres inti, pembuat bingkai, dan canai gencet. Pada berbagai tahapan pembuataninti, pel at, EB, dan kupon ini telah dilakukan berbagai uji kendali kualitas yang digunakan dalampembuatan EB RSG-GAS.

ABSTRACTThe development of advanced U Si fuel element (FE) of high U loading densities has been able• y

to be done utilizing UAI. production line being available at the research reactor FE productioninstaIlation due to their process similarity. Almost all available equipments for UAI. production canbe utilized without significant modification. Modification is only needed for procedure to make U3Si2aIloy which does not require further heat treatment using induction furnace. Using the FE specificationof the G.A. Siwabessy multi purpose reactor (RSG-GAS), with loading density of -3 gUice, 3 FEscontaining U3Si2-AI have been manufactured and tested for their performance in the RSG-GAS. Oneofthese FEs has reached a burn-up of>36.45%, another one has reached the burn-up of>29.88%, andthe third one has reached only the burn-up offew % in accord with their respective insertion into RSG­GAS core in 1990, 1991 and the begginning of 1993. The performance of these FEs up tiIl now hasbeen exceIlent and thus the FEs wiIl be utilized to reach the burn-up of -50%. The development ofthis advanced FE has also covered the manufacture of coupons and plates with high loading densitiesup to 5.2 gU/cc by doing some modification on pressing, frame, and roIl swagging devices. AIl qualitycontrol requirements at various steps in the manufacturing of the RSG-GAS FE have been imposedto the manufacturing of these fuel cores, plates, FE, and coupons.

I.PENDAHULUANInstalasi Produksi Elemen Bakar Reaktor Riset

(IPEBRR) adalah salah satu instalasi nuklir di Batan

Serpong yang diresmikan penggunaannya, bersamaandengan Reaktor Serba Guna G.A. Siwabessy (RSG­GAS), oleh Bapak Presiden R.1. pada tanggal20 Agustus1987. IPEBRRadalah sebuah pabrikuntukmemproduksiclemen bakar (EB) dan clemen kendali RSG-GAS. Sejakawal pembuatan rancangan dasamya pada tahun 1982­1983, IPEBRR dilengkapi dengan dua jalur produksi

altematif, yaitu Ups dan UAI •. Pada saat itu telah adapembatasan agar reaktor riset baru hendaknyamenggunakan EB dengan pengayaan 23SU< 20%. Oleh

231

karcna RSG-GAS diinginkan dapat mcnghasilkan fluxneutron yang cukup tinggi, -2,5 x 1014 n/cm2/detik,

maka haruslah digunakan EB dengan rap at muat U yangtinggi. Pada saat itu, reaktorrisct dengan flux yang cukuptinggi menggunakan EB dengan pengayaan 23SUyangtinggi, 45->90%, karena teknologi fabrikasi EB yangtelah dikuasai dan mendapatkan ijin di bcrbagai negara

adalah EB dengan bahan bakar UAI. yang rapat muattertinggi fabrikasinya hanya 1,6 gU/cc. Pengembanganteknologi fabrikasi dengan rapat muat U yang cukup

tinggi pada awal dekade 80 menunjukkan bahwa U)Og,dengan rapat muat maksimum -3,2 gUice, mempunyai

prospek perijinan yang lebih baik daripada U.Siy yang

ProsiJing S.:millar T.data/ogi Jail K.:sdamalall PLTNserla Fasililas Nuklir

walaupun secara teoritis berapat muat U yang lebihtinggi tetapi bukti penguasaan teknologi fabrikasinyabelurn cukup kuat. Olehsebab itusejakawalpembangunanIPEBRR diusahakan adanya dua jalur altematif, denganantisipasi bila jalur oksida menjadi kurangmenguntungkan, misal karena jurnlah gagalan tinggi,makajaluralurninida akan digunakan (dengan pe- ngayaanU tinggi), disamping itu juga jalur aluminida ini akandapat digunakan untuk penelitian dan pengembanganbahan bakar silisida mengingat kemiripan prosesnya.

Kemiripan proses pembuatan elemen bakar UAI. danU.Siy dapat dilihat pada Tabel 1 yang berikut.

Serpollg, 9·10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

menggunakan U deplesi[41. Pembuatan inti U3S~-AIdilaksanakan dengan acuan proses IAEAIsJ, sedangkanpembuatan rakitan EB dilakukan dengan menggunakanproses yang disebut dalam acuan [6].

a. Pembuatan paduan dan serb uk U)SIZU logam diperkaya <20 % yang diperoleh dari hasil

konversi yang berbentuk regulus dicanai panas hinggadiperoleh lembaran U dengan ketebalan 2,5 mm.Selanjutnya dipikling, setelah dipotong potong hinggaberbentuk cip, menggunakan larutan asam nitrat dantetrarkhloretilen kemumian tinggi. Selanjutnya ditimbang

Tabell. Perbandlngan proses pembuatan EB alumlnlda dan slllsida

Proses

Konversi

:UAI •

: UF jUNH -> AUC: AUC -> Ups: Ups -> U02: U02 -> U logam

:U Si• y

: UF jUNH -> AUC: AUC -> Ups: Ups -> U02

: U02 -> U logam

Fabrikasi : U logam + AI-> UAI : U logam + Si -> U Si•• y: UAI serbuk + Al serbuk: U Si serbuk + Al serbuk

•• y

: dipres menjadi inti : dipres menjadi inti: Inti UAI -AI -> saton : Inti U Si -AI-> saton

•• y

: Saton dipanaskan dan : Saton dipanaskan dan: dicanai panas : dicanai panas: Canai dingin dan dipo- : Canai dingin dan dipo-: tong sesuai ukuran : tong sesuai ukuran: Canai gencet menjadi : Canai gcncet menjadi: rakitan EI3 : rakitan EI3

Terlihat pada Tabel 1 tersebut bahwa garis besar

proses pembuatan EI3 UAl.-AI sarna dengan EI3 U.Siy­AI. Alat yang tersedia untuk konvcrsi dan fabrikasi UAI.­Al hampir dapat dipastikan akan dapat digunakan untuk

U.Siy-AI dengan sedikit modifikasi pada tatakerja rincifabrikasi U Si -AI karena perbedaan sifat fisis dan• y

kimiawinya.

Paduan U.S iydapat berbentuk 7 spesi yang berbeda[IIyaitu U3Si, U3Si2, USi, USi2, U3Sis' USi2.•, dan USi3.Dari ketujuh spesi ini, hanya dua spesi yaitu U3Si danU)Si2 yangtelah banyakditeliti dan memberikan prospekyang cukup baik. Spesi U3Si2 telah dilisensikan olehUSNRC sebagai standar LEU (Low Enriched Uranium)dengan rapat muat hingga 4,8 gU/cc sejak Juli 1988[21.Oleh sebab itu usaha penelitian EI3 silisida sejakOktober

1988 di IPEBRR telah dikonsentrasikan pada EB U3Si2­AI.

II. TATA KERJA

Seluruh proses konversi dari UF/UNH sampaidengan U logam menggunakan standar proses yangdikembangkan oleh Nukem GmbH(3I. Sedangkan

pembuatan paduan U3Si2 pada dasamya menggunakantatakerja yang sebelumnya dikembangkan dengan

232

sekitar 125 gdan dicampurdengan Si yangjuga berbentukcip dengan perbandingan be rat 92,5 % U dan 7,5 % Si.Campuran ini dimasukkan ke dalam cawan untukpeleburan didalam tungku. Setelah tungku diturunkantekanan atmosfimya sampai 2xl0·3 bar dan dialiri gasargon untuk mengusir oksigen sampai bertekanan 500mbar, busur listrik dinyalakan dengan arus sekitar 300­500 Ampere dengan tegangan sekitar 30-20 Volt.Peleburan campuran U dan Si ini dilakukan 6 kaliulangan. Setiap kali ulangan dilakukan dengan hati-hatidengan mengatur jarak ujung katoda agar campurantidak muncrat selama dilebur dengan busur listrik.

Uji kualitas terhadap paduan yang dihasilkandilakukan secara kualitataif dan kuantitatif. Uji kualitataifdilakukan dengan cara visual dan metalografi. Uji visualdilakukan dengan melihat tidak adanya bercak hitam (Ubebas) serta tidak terlalu banyak retakpada hasilleburan.Uji metalografi dilakukan dengan mencuplik hasilleburan. Cuplikan ini diasah menggunakan kain asahberturut-turut dengan ukuran kekasaran 400, 600, 800,dan 1000. Selanjutnya digunakan kain asah DP Pur, DPwool, DPNapdan pasta intan 3 urn. Sedangkanpengetsaan

dilakukan menggunakan larutan campuran 170 ml ~O,72 ml HNO) 70%, 1 ml HF 48%, dan 3,4 g asam sitrat.

Prosiding Seminar Tekn%gi danKese/amalan PLTNserla Fasi/ilas Nuk/ir

Hasil pengamatan melalui mikroskop direkam dalambentuk foto serta selanjutnya dibandingan dengan fotostandaryang diperoleh dengan cara yang sarna terhadap

cuplikan standar U3S~ dari Argonne National Labora­tory (7,81. Analisis kuantitatif dilakukan dengan earapotensiometri berdasarkan metoda Davies Gray yangsedikit dimodifikasi [9J

Selanjutnya untukmembuat serbuk U3S~ dilakukanpenggerusan dua tehap, yaitu yang pertama menggunakanswing-mill dan yang kedua menggunakan ball-mill. Keduapenggerusan ini dilakukan didalam glove-boxes yangmempunyai atmosfer argon. Pada penggerusan pertama

dilaukan setiap kali 200-400 g keping U3S~ selama 5detik, sedangkan untuk penggerusan kedua setiap kali200-600 g keping kecil selama 10 menit dengan kecepatanputar ±60 rpm. Selanjutnya dilakukan fraksinasi serbukyang dihasilkan dengan menggunakan mesin tapis getaryang dilengkapi dengan tapisan 40 dan 125 urn. Untukpembuatan inti dipilih serbukyang mempunyai komposisibesar butir <40 urn (tidak melebihi 50%) dan yangbesamya antara 40-125 urn [S,6,7J. Dengan tatakerja yang

sarna juga disiapkan serbuk U3S~-AI menggunakan Udeplesi untuk keperluan pembuatan pelat bahan bakardengan rap at muat sangat tinggi.

Sapong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR • BArAN

b. Pcmbuatan inti, saton, dan fabrikasi EB U3Si1-AIUntukpembuatan inti digunakan serbuk U3S~ yang

telah dipilih komposisi besar butimya seperti tersebutdiatas. Serbuk ini dicampur dengan serbuk Al yangmempunyai komposisi besar butir rata-rata <150 urn

(80% <40 urn)16J• Perban- dingan berat serbuk U3S~terhadap serbuk Al ini divariasikan agardapat diperolehrap at muat U yang bervariasi dari 3 sampai dengan 5,2gU/cc. Untuk rapat muat 3 gU/cc perbandingan berat

serbuk U3Si2 terhadap serbuk Al adalah 65% terhadap35%. Campuran kedua macam serbuk ini diusahakanuntuk mempunyai berat total 100 g untuk inti dan 50 guntuk inti mini. Untuk pembuatan inti mini yang akandigunakan untuk membuat pelat dengan rapat muat Usangat tinggi dilakukan variasi campuran seperti terlihatpada Tabel 2.

Sebelum campuran serbuk ini ditekan 180 barselama 30 detik menggunakan mesin pres untuk dijadikaninti atau inti mini,terlebih dahuludilakukan demoisturasi(pada 180°C selama 3 jam pada kondisi vakum) danhomogenisasi (diputar helikal selama 20 menit). Untukpembuatan inti dan inti mini digunakan matrix (cetakan)yang berbeda ukurannya agar diperoleh ukuran inti daninti mini seperti yang terlihat pada Tabel 3 berikut.

Tabcl 2. Variasl bcrat scrbuk UJSi1 dan scrbuk Al dalam pcmbuatan Inti miniuntuk rapat muat U sangat tlnggl .

Berat U3Si2 : Berat Al: Berat Total: Rapat Muat U yangdalam g

: dalum g: dalam g: diinginkan (gU/cc)

56,60

: 13,61 : 70,21: 4,8

57,78

: 13,06 : 70,84: 4,9

58,96

: 12,50 : 71,46: 5,0

60,14

: 11,95 : 72,09: 5,1

61,32

: 11,39 : 72,71: 5,2

Tabcl 3. Pcrbcdaan Ukuran Inti dan Inti Mini

Ukuran dalam mm : Inti : Inti Mini

: 100,2061,353,15

PanjangLebarTebal

Potongan miring pada ujung:sisi lebar

sisi panjang2,000,50

: 100,2031,503,15

2,00

0,50

233

Prosidillg Semillar Tekn%gi dall Keselamalall PLTNserla Fasi/ilas Nuk/ir

Sebanyak 76 inti untuk membuat pelat dengan rapatmuat -3 gU/cc dan 25 inti mini untuk membuat masing­masing 5 pelat dengan rapat muat U sangat tinggi, yaitu4,8 gUice, 4,9 gUice, 5,0 gUice, 5,1 gUice, dan 5,2 gUIce telah disiapkan. Untuk uj i kualitas inti yang dihasilkandilakukan pengukuran be rat dan geometri, homogenitasU dalam inti dengan radiografi serta kandungan U denganradiometri. Hanya bila semua uji kualitas ini menunjukkanhasil yang masih sesuai dengan spesifikasi yang diinginkanmaka dilanjutkan dengan pembuatan saton. Sebuah intiyang memenuhi spesifikasi untuk pembuatan pelat denganrapat muat -3 gUicc dipotong menjadi 6 bagian yanghampir sarna untuk pembuatan saton kupon.

Selanjutnya inti, inti mini, dan inti kupondibungkusbingkai dengan lembaran AlMgSi 1yang telahdisesuaikan bcntuk dan ukurannya[6.IOJ,dilas (fIG) dibcbcrapa tcpi, untuk dijadikan saton standar (untukmcmbuat FE sesuai spcsifikasi RSG-GAS) dan satonkhusus (untuk mcmbuat pelat dcngan rapat muat Usangat tinggi dan kupon). Untuk saton khusus, setiapsaton bcrisi dua inti mini, atau dua potongan inti. Prosesfabrikasi selanjutnya dilakukan dengan tatakerja yangsarna dengan fabrikasi EB RSG-GAS16.IOJ. Demikian pulauntuk uji kualitasnya, sarna dcngan uji kualitas fabrikasiEB RSG-GAS, yaitumeliputi uji lepuh, uji letak U dalampelat dengan sinar x terhadap pelat bahan bakar setelahcanai panas (>400°C) dan pemanasan, uji lepuh mikrodengan ultrasonik, distribusi U dalam pclat denganpenatahan sinar x, geometri dalam serta uji adanya titikputih pada daerah kelongsong dengan mcngamati filmnegatif pelat yang telah dipotong sesuai ukuran.Selanjutnya sctelah pelat yang memcnuhi semuapersyaratan uji terse but dipoles, dibersihkan dari lemakdan dipikling, masih dikenai lagi pemeriksaan kedalamangorcsan pada permukaan pelat, dimensi luar pelat, sertakontaminasi pcrmukaan. Di sam ping itu terhadap bebe­rapa pelat dilakukan pula uji merusak untuk mcmcriksaketebalan kelongsong dan ada tidaknya bentuk tulanganjing (dog boning) pada bagian ujung bahan bakardalam pelat. Demikian pula kekuatan ikatan mekanikpelat dalam berkas EB setelah eanai geneetjuga diuji se­eara merusak (terhadap euplikan eanai geneet, diujitarik, kekuatan ikatan mekanik harus > 27 N/mm)[6.,oJ.

Serpollg, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BIJAN

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Sebenarnya sebelum dilakukan pembuatan pelat

U3Si2-AI menggunakan U diperkaya, telah dilakukanpercobaan pendahuluan menggunakan U deplesi.

Setelah uji fungsi dan uji dingin (menggunakan Udeplesi) terhadap jalur aluminida berhasil dilakukanpada tahun 1987, dicoba untuk membuat logam paduanU3Si2 menggunakan leburbusurC"arc-melting") terhadapeampuran logam U deplesi dengan Si yang berasal dari"silicon chip" pada tahun 1988, dengan perbandinganbe rat yang sedikit "hyperstoichiometric", yaitu 92,5% Udan 7,5% Si. Seperti ter- lihat pada diagram fasa U-Sipada Gambar 1sebenarnya % berat Si seharusnya berkisarantara > 4% hingga <7,5% [II]. Hal ini dilakukan denganperkiraan bahwa sedikit Si akan menguap pada saatpemanasan sehingga dapat dieegah/dikurangi

kcmungkinan terjadinya spesi U3Si[4.7J•Pereobaan leburbusur dilakukan mengunakan alat yang sarna dengan

pembuatan UAI. dan dengan tatakerja yang juga mirip.Setelah dilakukan uji visual, kimia, dan metalografiterhadap hasil leburan, dapat diketahui tatakerja yang

benar untuk membuat paduan U3S~, yaitu seperti yangdisebutkan dimuka14.71.Dari logam paduan ini dibuat 3

buah pelat berisi U3S~-Al menggunakan tatakerja yangmirip dengan pembuatan pelat UAlxAI dengan spesi­fikasi pelat RSG-GAS berapat muat U -3 gUicc. Dalampembuatan serbuk U3Si2 dari logam paduannya tidaklahdiperlukan pemanasan terlebih dahulu menggunakan

tungku induksi karena sifat U3Si2 yang sudah cukuprapuh[4.7].Selanjutnya distribusi partikel serbuk U3S~disesuaikan dengan yang tercantum dalam IAEA­TECDOC-467, dan dari hasil berbagai uji dan analisissesuai tatakerja kendali mutu yang berlaku diperolehbukti bahwa ketiga pelat memenuhi syarat mutu yangdiinginkan, bahkan mempunyai margin keselamatan yanglebih tinggi daripada pelat oksida, karena kelongsong,pada rapat muat U yang sarna, lebih tebal, yaitu rata-rata>0,4 mm untuk rapat muat U .3 gUice, sedangkan untukpelat oksida tebal kelongsong rata-rata 0,3 8 mm dengantebal minimum 0,25 mm[61.Selanjutnya menggunakantatakerja yang sarna dibuat 76 pelat berisi U diperkaya <20%, dan yang tidak memenuhi persyaratan kendalimutu ada 9 pelat, seperti terlihat pada Tabel 4.

Tabcl 4. HasH uji kualitas tcrhadap inti, inti mini, dan pclat

Maeam uji

Ukuran berat dan

geometri

Homogenitas U

Kandunganuranium

: inti, inti mini

: senma inti dan mini: inti mememenuhi

: syarat

: semua memenuhi

: syarat

: semua memenuhi

: syarat

234

: pelat : Keterangan

: Inti kupon dibuat dari: inti yang memenuhi sya­: rat dan dipotong menja­: di 6 bagian yang diusa-: hakan sarna. Uji dilaku­: kan tehadap 76 inti dan: 25 inti mini.

Prosiding Seminar Teknologi dan Kesdamalan PLTNserla Fasililas Nuklir

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - EATAN

Macam uji : inti, inti mini : pelat : Keterangan

: 6 pelat: standar

: gagal

: 2 pelat: gagal: 25 pelat khusus:: gaga I setelah: dipotong

Lepuh setelahpemanasan

Letak U

dalam pelat

Lepuh mikro

Distribusi U

dalam pelat

Geometridalam

: Uji dilakukan terhadap: 50 pelat standar yang: dibuat terIebih dahulu,

: selanjutnya terhadap: semua me- : 26 pelat standar. Juga: menuhi syarat : terhadap 13 pelat khu­

: sus yang dibuat dari: 1 pelat standar : saton khusus,masing-: gagal : masing berisi 2 inti mini

: 9 pelat standar gagal: semua memenu-: terutama karena mele-

syarat : puh dan 13 pelat khusus: gagal karena setelah: dipotong tdk memenuhi: syarat geometri dalam.

standar :

Titik putih

Kedalaman

goresanpermukaan

: 1 pelat: standar

: gagal

: semua me­

: menuhi sya: rat

: Pelat standar yang ga­: gal ini adalah yang ga­: gal uji Iepuh mikro.

Dimensi luar

Kontaminasi

permukaan

Uji merusak

: semua memenu-:

: hi syarat

: semua memenu-:

: syarat

: tebal kelong- : Uji merusak dilakukan: song rata-rata : terhadap 3 buah pelat: > 0,4mm, tidak : standar, dan juga cu-: ada yang < 0,25: pIikan hasil canai gen: mm : cet yang menunjukkan: tidak ada : bahwa kekuatan ikatan

: pembentukan : mekanik rata-rata: tulang anjing : > 52 N/mm (syarat ha­

: nya 27 N/mm).

Spesifikasi dan hasil uji rinci dapat dilihat pada jaminan dan kendali kualitas pada dokumenkontrakpasokanelemen bakardan elemen kendali PRSG PEBN serta dokumen hasil uji kualitasyang disertakan pada elemen bakar dan elemen kendali yang diserahkan.

235

Prosiding Seminar Telaw/ogi dan Keselamatan PLTNserta Fasi/itas Nuk/ir •

Jumlah gagalan ini sedikit lebih baik daripada

jumlah gagalan produksi pelat oksida yang biasanyasekitar 12 pelat untuk 3 lot (90 pelat). Di sam ping ituterlihat pula dari Tabel 4. bahwa kcgagalan tcrutamadisebabkan pelepuhan. Oleh karena26 inti U3Si2-AItelahmengalami penyimpanan yang cukup lama (beberapabulan) sebelum difabrikasi menjadi pelat, kiranya dapatdifahami bahwa resiko teIjadinya pclepuhan menjadibesar akibat adanya kemungkinan oksidasi inti.Selanjutnya dari pelat ini dirakit 3 buah EB dan telahdigunakan/diuji di RSG-GAS sejak 1990. Insersi EBpertama dilakukan ke dalam teras ke IV pada Juni 1990,EB kedua ke dalam teras ke V pada Juli 1991, dan EBketiga ke dalam teras ke VIII pada Januari 1993. KetigaEB silisida ini mempunyai unjuk keIja yang mcmuaskansesuai pcrsyaratan RSG-GAS. Pengamatan secara visualterhadap EB ini setiap akhir dari suatu siklus teras RSG­GAS selalu dilakukan dengan rekaman video dalam air,serta dibandingkan dengan EB yang mempunyai derajatbakar mirip buatan luar negeri. Mengingat sampai saatini 3 buah EB silisida ini telah mencapai derajat bakarmasing-masing >36,45%, >29,88% dan bcberapa %dengan unjuk keIja yang baik, maka direncanakan untukterus memanfaatkannya hingga mencapai derajat bakar.-50%. Kiranya perlu pula diingat bahwa derajat bakarEB oksida RSG-GAS pada sa at akhir peman-faatannyaadalah -48%. Dengan demikian kiranya dapat

disimpulkan bahwajalurproduksi UAI. dapat digunakanuntuk pengembangan EB silisida dengan sedikit perubahanpada detail prosesnya tanpa tambahan investasi yangberarti.

Guna pengembangan lebih lanjut terhadap bahan

bakar mutakhir silisida, jalur produksi UAI. jugadigunakan untuk fabrikasi bcrbagai pelat berapat muat Usangat tinggi, dengan membuat berbagai inti mini tersebutdimuka sampai dengan 5,2 gU/cc. Walaupun rapat muatini melebihi batas yang disebutkan oleh US-NRC yaitu4,8 gUice, tetapi sebenamya masih jauh dari batasteoritisnya. Dalam praktek fabrikasi biasanya secarateknockonomis batas tcrtinggi rapat muat yang dapatdicapai adalah sesuai dengan 40-45% volum bahan

bakar. Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa untuk U3Si2dengan rapat muat 5,2 gU/cc setara dengan -46% volumbahan bakar, yang kiranya masih dapat diusahakan untukdifabrikasi tanpa gagalan yang berarti(J2). Dalampembuatan pelat dengan rapat muat U sangat tinggi telahdigunakan inti mini serta saton khusus (ukuran luar satonkhusus sarna dengan saton standar) dengan tujuanmenghemat bahan. Dari 25 inti mini yang dibuat menjadi13 saton khusus (satu saton khusus hanya berisi satu intimini dan satu inti AI) yang selanjutnya menjadi 13 pelatberapat muat U sangattinggi masing-masing pelat dengandua lajur bahan bakar dapat dilihat bahwa semua ujikualitas dapat dipenuhi kecuali uji geometri dalam lajurbahan bakar setelah pelat dipotong. Penyimpangangeometri dalam ini tcrjadi karena adanya ketidakmampuan potongan pelatuntuk mempertahankan bentuksemuJa bahan bakardalam kelongsong sebelum dipotong.

236

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

Hal ini sangatmungkin disebabkan oleh adanya sisa stresyang tidak lagi dapat diimbangi oleh ketegaran pelatsetelah dipotong. Sisa stres ini tentu saja tidak akan besarbila pelat tidak mempunyai dua lajur bahan bakar,sehingga dapat diperkirakan bahwa tidak akan adakesulitan geometri dalam bila fabrikasi pelat dilakukanhanya untuk satu lajur bahan bakar. Pada percobaanpendahuIuan hal ini tidak teIjadi untuk bahan bakar

Ups-AI dengan rap at muat -3 gU/cc.Percobaan terhadap kupon masih berIangsung

sehingga belum dapat diungkapkan hasilnya. Hasilsementara menunjukkan bahwa tidak ada masalahfabrikasi yangtimbuI dengan menggunakanjalurproduksi

UA1•. Sedang dilakukan juga rencana pembuatan pelatmini yang difabrikasi menggunakan inti mini untukdijadikan EB mini yang dapat sclanjutnya diiradiasi di"MTR in pile loop" di RSG-GAS(13). Dalam pembuatanEB mini ini digunakan alat yang telah dibuat untukpembuatan inti mini serta modifikasi alat untuk canaigencet. Dengan demikian dapat diharapkanpengembangan selanjutnya untuk fabrikasi EB silisidadengan spesifikasi yang lebih menguntungkan untukpeningkatan pemanfaatan RSG-GAS dapat dilakukan,terIebih lagi dengan tersedianya fasilitas uj i pasca iradiasi(Instalasi Radiome-talurgi).

Penggunaan jalur produksi UAL untuk produksi

EB U3S~-Al untuk konversi teras RsG-GAS gunapeningkatan unjukkerja RSG-GAS (spes iflkas iEB diubahdengan menggunakan rap at muat U tinggi) kiranya akandapat dicapai pada Pelita IV.

KESIMPULAN

1. Pengembanganelemen bakarmutakhir U3Si2-Aldapatdilakukan dengan memanfaatkanjalur produksi UAI.yang telah tersedia di Instalasi Produksi Elemen BakarReaktor Riset, Pus at Elemen Bakar Nuklir, BAT AN,dengan sedikit tambahan investasi untuk membuatbeberapa tambahan alat mekanik yang digunakanuntuk penelitian.i Menggunakanjalurproduksi UAI yang ada, fabrikasi..elemen bakar U~Si2-AI temyata lebih mudah dan lebihsederhana bila dibandingkan dengan fabrikasi elemenbakar aluminida maupun oksida.

3. U ntuk rapat muat U yang sarna, fabrikasi elemen bakar

U3Si2-AI menghasilkan tebal kelongsong yang lebihtinggi sehingga menaikkan margin keselamatan.

4. Produksi EB U3S~-Al dengan rapat muat U yang cu­kup tinggi (> 3 gU/cc dan <4,8 gU/cc ) guna konversiteras RSG-GAS dalam rangka peningkatan unjukkerjanya diharapkan dapat dilakukan dengan

memanfaatkan jalur produksi UAI. pada Pelita VI.

Prosiding Seminar Tdatologi dan Keselamalan PLTNserla Fasililas Nuklir

~ BEnAT 81LlSltHI

Serpong, 9-10 Fehruari 1993PRSG, PPTKR • BAIAN

u'o "

I/OO,=-rf". I~ to30~OSO 9.0

I qIP,f' Irr-rrr-rl

•......•166,0

...v 100

Isool-

/-.~o~--..."-/ I \

15001-

I ~-\I

\1100I-

I \'/ 4I~OQI-

/

DD' /,./. IItOQI--f

(I \

1100[ .•..•..• I.\\ 90,0

loool·\=--..)£

1001·1- ~y + U S

800 I.J- ' 1,n.O

...rJ-

v

" ATO).( el'-'lS1U~1

Gambar 1. Diagram Fase U-Si

237

Prosidillg Semillar Teknologi dall Keselamalall PLTNserla Fasililas Nuklir

1-~19

(J

7

G

""\

,?-'"

.J,.:<J'~

\;)a.

)(

~.'­i,"r

~~

Serpollg, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

\)f~ /'/" -

///'/

/'/'/'

% VOLUME BAliAN DAKAH

Gambar 2. Rapat Muat vs % Volume Bahan Bakar

238

Prosiding Seminar Telaw/ogi dan Keselamatan PLTNserta Fasi/itas Nuklir

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada para karyawan di Bidang Produksi Elemen Bakar ReaktorRiset, PEBN, BA TANyangtelah melakukan bantuan fabrikasi dan uji dalampengembangan ini, seratpara karyawanPRSGyangtelah membatu mengamati unjukkerja EB produksi PEBN.Demikian pula kepada Sdr. EriTri Muntiyatnodiucapkan banyak terima kasih atas bantuannya memfonnat makalah ini.

V. DAFfAR ACUAN.

1. DOMAGALA, R.F., Phases in U-Si Alloys, Argonne National Laboratory, Argonne, USA, September 1986

2. ANONYM, US-NRC, NUREG-1313, Safety Evaluation Report, Related to the Evalua tion of Low-EnrichedUranium Silicide-Aluminium Dispersion Fuel for Use in Non power Reactors, USA, 1988

\

3. ANONYM, Element Fabrication Plant, Process Description, Basic and Detailed Engineer ing VolA, Hanau, 1983

4.SUW ARNO, H., SURIPTO, A., SUP ARDJO,PUTRO, P.K., Experimental Work on U,SiyFuel Powder Preparation,ASSR II, Jakarta, May 1989

5. ANONYM, IAEA-TECDOC-467, IAEA, Vienna, 1988

6. SOENTONO, S., SURIPTO, A., Attempt to Produce Silicide Fuel Elements in Indonesia, Proc. of XIIthInternational Meeting RERTR, Berlin, Sept. 1989

7. SUW ARNO,H., SARDJONO, SUP ARDJO, SURIPTO,A., PUTRO,P .K., ProsidingPenelitian Dasar I1mu Pengeta­

huan dan Teknologi Nuklir, Kimia Nuklir, Biologi,dan Teknologi Proses, PPNY- BATAN, ISSN 0216-3128,Yogyakarta, 1989

8. DOMAGALA, R.F., et ai, USi and U-Si-AI Dispersion Fuel Alloy Development for Research and Test Reactors,Argonne National Laboratory, Material Science and Tech nology Division, 9700 South Cass Avenue, Argonne,Illinois, 1983

9. PUTRO,P,K., SURIPTO,A., The Determination ofCryst.11 Composition in U,Siy Fuels by Chemical Analysis andX-Ray Difractometry, Progranmle Guide Book, Second Asian Symposium on Research Reactor, No ASSR-II/73,Jakarta, 1989

10. SURIPTO, A., SOENTONO, S., Experience in Producing LEU Fuel Elements for the RSG-GAS, Proc. ofXIIthInternational Meeting RERTR, Berlin, 1989

11. DOMAGALA, R.F., Proc. International Meeting on RERTR, Gatlinburg, Tennessee, USA, 1986

12. DOMAGALA, R.F., Komunikasi Pribadi, 1988

13. ARBIE, B., SUNARY ADI, D., SUP ADI, S., MTR Loop at the MTR-GA. Siwabessy ReactorofSerponglndonesiafor Testing of LEU Fuel, Proc. of XII International Meet ing RERTTR, Berlin, 1989

239

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselama/all PLTNSer/a Fasililas Nuklir

Serpong. 9-10 Februari 1993PRSG. PPTKR -BATAN

WATAK "IN-PILE BAHAN BAKAR URANIUM DIOKSIDADALAM REAKTORAIR RINGAN

Oleh:

Bambang HerutomoPusat Elemen Bakar Nuklir - Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRAKWatak "in-pile" Bahan Bakar Uranium Dioksida dalam Reaktor Air Ringan. Uranium

dioksida (U02) dalam bentuk pelet tersinter telah digunakan secara luas sebagai bahan bakar reaktordaya. Akibat iradiasi di dalam teras reaktor, pelet bahan bakar mengalami perubahan-perubahan baikdalam struktur mikronya maupun bentuk dan dimensinya. Perubahan yang terjadi sangat dipengaruhioleh karakteristik pelet tersinternya dan kondisi operasinya.

ABSTRACTIn-pile Behaviour of Uranium Dioxide Fuels In The Light Water Reactor. The uranium

dioxide (U02) in the form of sinter cd pellets have veen widely used as fuel of power reactor. Due toirradiation efects in the reactor core, the fuel pellets have undergone changes in their microstructureas well as their shape and dimension. Those changes are influenced by characteristics of their sinteredpellets and their operation conditions.

I. PENDAHULUAN

Penggunaan yang meluas·uranium dioksida (U02)dalam bentuk pelet tersinter sebagai bahan bakar reaktordaya terutama didasari olehsifat-sifat baikyangdimiliki­nya, sepertill,6j titik lelehnya tinggi, kestabilan dimensio­nal dan struktural-nya baik, mampu menahan atom-atomhasil belah, sudah dipabrikasi, dll. Akan tetapi pelet ter­sinter U02juga memiliki sifat-sifatjelek, yaitu rapuh danmudah retaj, daya hantar dan densitasnya rendah.

Pembuatan pelet U02 yang memenuhi persyaratansebagai bahan bakar reaktor daya dapat dilakukan denganmudah dan ekonomis melalui proses "cold pressing, high

temperature sintering and grinding" terhadap serbuk U02dapat tersinter. Karakteristik pelet tersinter sepertidensitas, struktur pori dan butir, dll. sangat dipengaruhioleh mutu serbuk dan variabble-variable dalam prosespenyinteran.I41

Akibat iradiasi di dalam teras, pelet bahan bakarU02 me'ngalami perubahan-perubahan dalam komposisi,strukturmikro, bentuk dan dimensinya sehingga mempe­ngaruhi kinerja elemen bakar. Semua perubahan yangterjadi sangat dipengaruhi oleh komposisi kimia danstruktur-mikro pellet, temperaturdan daya operasi, "burn­up", sejarah operasi, dll.

Dalam makalah ini dibahas watak "in-pile" bahanbakar U02 dalam reaktordaya airringan, yaitu pembang­kitan panas dan distribusi temperatur, restrukturisasi,perubahan dimensi, pelepasan gas hasil belah dan inter­aksi pelet kelongsong serta pengaruhnya terhadap kinerjaelemen bakar.

II. WATAK "IN-PILE" BAHAN BAKAR U02ILL Pemban!!kitan Panas Distribusi Temperature

Temperatur merupakan variabel yang paling domi­nan dalam mempengaruhi watak "in-pile" bahan bakar

U02 karena banyak proses-proses fisis seperti ekspansi .volume, densifikasi, pelepasan gas hasil belah, restruk­turisasi, watakmulur, dll. sangatdipengaruhi oleh tempe­ratur operasi bahan bakar.

Temperatur operasi dan distribusinya di dalambahan bakar ditentukan oleh besar-kecilnya panas yangdibangkitkan dan daya hantarpanas bahan bakar. lumlahpanas yang dibangkitkan umumnya dinyatakan dalambentuk panas linier, yaitujum lah panas yang dibangkitkanper-satuan panjang bahan bakar. Untuk meningkatkanefisiensi pembangkitan tenaga diinginkan bahan bakardengan daya linier setinggi-tingginya. Akan tetapi demikeselamatan operasi, pembangkitan panas tersebutdibatasi dalam jangkau 10 sid 17 kW/rt (reaktor airringan).I'S]

Distribusi temperatur di dalam bahan bakar sangat

dipengaruhi oleh daya hantar panas pelet U02 yang har­ganya dipengaruhi oleh temperatur, porositas dan stoiki­ometri; yaitu menurun dengan kenaikan temperatur danjumlah porositas serta maksimum pada kondisi stoikio­metri.12.6]. Selama operasi distribusi temperatur di dalambahan bakar akan berubah perlahan-lahan sebagai fungsiwaktu yang disebabkan oleh berubahnyajumlah porositas,stoikiometri, terbentuknya gelembung-gelembW1g gashasil belah, berubahnya lebar celah antara pelet - kelong­song, pelepasan gas hasil belah, terdepositnya pengotor­pengotor di permukaan kelongsong, dll.

II.2. Restrukturlsasl.

Rendahnya daya hantar panas U02 tersinter telahmemaksa bahan bakar dioperasikan pada temperatur

240

Prosiding Seminar Tekn%gi dan Kese/amatan PLTNSerta Fasilitas Nuk/ir

tinggi dalam usaha meningkatkan efisiensi pembangkitantenaga. Keadaan ini mengakibatkan bahan bakar meng­alamai restrokturisasi karena pertumbuhan butirdan per­gerakan pori. Untuk bahan bakar berporositas tinggiyang dioperasikan pada temperatur (di pusat) di atas1800 °c tetapi masih di bawah titik lelehnya, proses re­strukturisasi akan menghasilkan kanal di tengah-tengahpelet bakar (lihat gambar 1).

Serpong. 9-10 Februari 1993PRSG. PPTKR -BATAN

"vapour transport" at au "evaporation-condentation".Pergerakan pori tersebut meninggalkanjejak berbentukgaris-garis sepanjang lintasan yang dilalui yangmerupakan ciri khas zona butir kolumnar. Akumulasipori di pusat bahan bakar akan menghasilkan kanaldalam arah aksial.

Proses restrukturisasi tersebut beIjalan sang at cepat,yaitu sejak reaktor mencapai tingkat daya dan akan ber-

Gambar 1 : Tampang lintang bahan bakar U02 setelah mengalami restrukturisasi.

Dari gambartersebut secarajelas dapat dilihat bah­wa tampang lintang pelet terbagi dalam beberapa zonaberdasarkan bentuk butirnya, yaitu [1,2,6,10,11]

Zona tcrluar,yaituzona yang tersusun atas butiranyang relatifsama, baik bentukmaupun ukuratmya, denganhasil pabriksai. Zona ini berlaku untuk yang memilikitemperatur di bawah 1500 °C.

Zona butlr "coualxed",yaituzona terjadinya per­tumbuhan butir secara merata dan isotropis (zona yangbertemperaturantara 1500 - 1800 0e). Laju pertumbuhanbutir ini juga dipengaruhi oleh densitas pelet, yaitusemakin tinggi densitas semakin tinggi laju pertumbuhanbutirnya. Efek nyata dari pertumbuhan butir "equaixid"adalah mereduksi laju pelepasan gas hasil belah dantemperatur operasi bahan bakar.

Zona butir kolumnar, yaitu zona yang memiliki bu­tiran panjang dan sempit serta berorientasi ke arah pus atbahan bakar (temperaturtinggi). Butiran ini terjadi padazona yang bertemperatur > 1800 °c tetapi masih di ba­wah titik lelehnya. Butiran ini terbentuk karena gerakanpori menuju ke pusat bahan bakar melalui mekanisme

henti kira-kira setelah 24 jam. Efek nyata restro1<turisasiterhadap kinerja bahan bakar adalah menurunnya tempe­ratur operasi bahan bakar.

Pada bahan bakar reaktor air ringan yang biasanya

digunakan pelet U02 berdensitas sekitar 95% dari den­sitas teorinya dan dioperasikan pada temperaturdi bawah1800 °c, restrukturisasi hanya menghasilkan butiran"equaixed".

II.3. Peretakan Bahan Bakar

Besarnya gradien suhu yang terdapat di dalambahan bakarsebagai akibat rendahnya daya hantarpanas

pelet U02 telah menimbulkan tegangan thermal yangbesar sehingga apabila terjadi perubahan daya pelet akanretak, baikdalam arah radial maupun aksial. Pada gambar2 dapat dilihat tipikal retakan yang terjadi.

Pada operasi daya konstran, retakan yang terjadidapat tertutup kembali. Penutupan retak terutama teIjadipada daerah pelet yang bertemperatur di atas 1200 °C.Hal ini erat kaitannya dengan karakteristik mulur ("creep")U02 (plastisitas meningkat dengan naiknya suhu).

241

Prosiding Seminar Tekn%gi dall Kese/amatan PLTNSerta Fasililas Nuklir

Gambar 2 : Tipikal retakan aksial dan radial bahan bakar D02

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG. PPTKR - BATAN

"r'

II

!I

Adanya aliran plastis dari pelet bagian dalam ter­sebut dapat menyebabkan retakan (fragmen) pelt padadaerah luarmengalami relokasi. Sedangkan aliranplastiske arah aksial akan mengakibatkan ujung-ujung peletmengalami deformasi yang menghasilkan bentuksepertibambu (melebarpada kedua ujungnya). Dntuk mengatasikeadaaan tersebut, pada ujung-ujung peletdibuat cekung­an ("dishing").

Selain dipengaruhi temperatur, sifat plastisitas D02juga dipengaruhi oleh perbandingan O/U, yaitu semakinbesarperbandingan O/U semakin meningkat kekuatannyaterhadap deformasi plastis. Hal ini bermanfaat untukmereduksi tegangan pada kelongsong akibat relokasi re­takan pelet.

II.4. Perubahan Dimensi Bahan Bakar.

II.4.a. Ekspansi ThermalEkspansi thermal mengakibatkan pertambahan di­

mensi pelet dalam arah radial dan aksial. Ekspansi dalamarah radial akan mengurangi lebar celah antara pelet dankelongsong sehingga meningkatkan daya hantar panascelah. Jika ekspansi tersebut lebih besar dibandingkanlebar celah yang disediakan maka kontak antara peletdan kelongsong akan terjadi. Keadaan ini tidak diingin­kan karena dapat membahayakan integritas kelongsong.

Akibat ketidak seragaman ekspansi maka padaujung-ujung pelet akan melebar sedangkan pada daerahtengah menyempit (deform as i).

II.4.b. Dcnsifikasi

Densifikasi merupakan penyebab utama kegagalanelemen bakar pada era 1970-an (kelongsong pecah).Densifikasi adalah penyusutan volume tanpa pengaruhgaya dari luar sebagai akibat berkurangnya porositas

(jumlah atau ukuran).Menurut Ainscough(6J, peristiwa densifikasi pada

bahan bakar D02 sudah terjadi pada temperatur seren­dah 400°C dan lajunya cenderung naik dengan kenaikantemperatur. Kecepatan berkurangnya porositas sangatdipengaruhi 0 leh ukuran pori. D ntuk pori dengan diame­ter kurang dari 1mikron diel iminasi lebih cepat dibandingdengan pori yang berdiameter lebih besar dari 1 mikron.Laju densifikasi menurun sesuai dengan kenaikan "burnup" dan akan berhenti setelah mencapai sekitar 30000MWDrrUl'4).

Mekanisme densifikasi telah diterangkan secaraje­las oleh Sthele dan Assman[S.6), yaitu dimulai dengan

pembentukan kekosongan di dalam kisi D02 melalui"fission spikepore interaction process". Dengan aktivasithermal, kekosongan yang terbentuk bennigrasi bersama­sama dengan pori menuju bidang batas butir. Selanjutnya,kekosongan dan pori akan mengalami annihilasi setelahmencapai batas butir yang mengakibatkan konstraksivolume. Selama proses migrasi dimungkinkan terjadinyapemakanan kekosongan atau pori halus oleh pori yangmempunyai ukuran relatif besar sehingga pori besardika-takan mempunyai kecenderungan untukbertambahbesar. Hal ini telah ditunjukkan oleh hsail penelitianFhesley dkk.l6) yaitu untuk pori yang berdiameter lebihdari 10 mikron meningkatjumlahnya selama densifikasidan penyusutanjumlah pori sangatterasa untukpori yangberdiameter kurang dari 1 mikron.

Efek nyata dari densifikasi adalah membesamyalebar celah pelet - kekosongan yang mengakiba~kan tu­runnya day a hantar panas celah dan tekanan dalam ele­men bakar. Penurunan tekanan dalam yang cepat dapatmerusak integritas kelongsong

242

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTNSerta Fasililas Nuklir

II.4.c. "Swelling""Swelling" terjadi sebagai hasil dari penumpukan

nuklida hasil belah, baik padatan maupun gas di dalammatrik bahan bakar. Dari hasil-hasil penelitian ditunjuk­kan bahwa laju "swelling" meningkat dengan kenaikantemperatur. Hal ini erat kaitannya dengan pengintianatom-atom gas hasil belah xenon dan kripton memben­tuk gelembung-gelembung gas dengan diameter sekitar500 A. Dikarenakan gelembung-gelembung gas tersebutmempunyai densitasjauh lebih rendah dibanding dengan

densitas UOz maka akan menempati ruang yang besar didalam matrik bahan bakar. Aktivasi thermal menyebab­kan gelembung gas berdifusi yang kemudian diendapkandi batas butir. Selama berdifusi gelembung-gelembunggas tersebut dapat tumbuh meneapai radius 1 sampai 5mikron dan menyebakan "swelling" lokal sekitar 10 %(tergantung "burn up" dan temperatur).

Terbentuknya gelembung-gelembung gas tersebutmengakibatkan penurunan daya hantarpanas bahan bakarsehingga akan terjadi kenaikan temperatur operasinyadan keadaan ini akan meningkatkan laju difusi dan peng­endapan gelembung-gelembung gas di batas butir yangselanjutnya meningkatkan laju "swelling".

Efek nyata dari peristiwa "swelling" adalah berku­rangnya lebar eelah antara pelet dengan kelongsong yangmengakibatkan kenaikan koefisien hantaran panasnya.Akan tetapi apabila "swelling" lebih besar dibandingdengan eelah yang disediakan maka akan terjadi interaksiantara pelet dengan kelongsong

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR -BATAN

Karakteristik perubahan dimensi pelet akibat densi­fikasi dan "swelling" sebagai fungsi "burn-up" dan struk­tur-mikro dapat dilihat pada gambar 3. Dari gambartampak bahwa peristiwa densifikasi sangat dominanpada awal irradiasi dan lajunya menurun sesuai dengankenaikan "burn-up" dan jenuh setelah meneapai 6000 ­10000 MWD/tU (khususnya untuk pelet dengan strukturpori halus - grafik A). Setelah itu, perubahan dimensilebih didominasi oleh peristiwa "swelling".

II.4.d. Karaktcrlstik Mulur ("Creep") VOz

Laju mulur bahan bakar UOz sangat dipengaruhioleh tegangan temperatur, ukuran butirdan perbandinganIoksigen dengan uranium (O/U)l2J• Karakteristik laju mulur

UOz sebagai fungsi tegangan menunjukkan hubunganlinier yang diskontinyu. Pada daerah tegangan rendah,kemiringan garis yang menyatakan hubungan laju mulurdengan tegangan lebih landai dibanding pada tefangantinggi seperti terlihat pada gambar 4. Diskonti-nyuitastersebut disebabkan oleh perubahan mekanisme mulur,yaitu dari mulur difusi ke mulur panjatan dislokasi.Tegangan transisi terjadinya perubahan mekanisme mulurdipengaruhi oleh ukuran butir dan stoikiometeri (O/U).Semakin besar angka O/U dan ukuran butir, semakinkeeil tegangan transisinya[2,6].

Pengaruh ukuran butirterhadap lajumulurterutamasangat terasa pada daerah di bawah tegangan transisi,yaitu samin keeil ukuran butir maka semakin besar lajumulumya .. Sedangkan stoikiometeri, pengaruhnya terasa

!IVV.

o

~~,.

2·

-u .•.

,tl.t~. volum. clu"94

r.sultant

~O BO OW.d/IV• I __

b\1r"..up

-- -- -- -- -- --

" pOri .hrlnk'04'­ -rJ::\ - _'<Y -_

---- - - - - - - --=--:--=--:......•..-

Gambar 3 : Tipikal perubahan volume pelet UOz sebagai fungsi "bum up" dan struktur pori

243

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamalan PLTNSerla Fasililas Nuklir

untuksegala daerah tegangan, yaitusemakin besarangka '6 14 12 10OIU maka semakin besar pula laju mulumya (pada , 0" ~, : I I Itemperatur dan tegangan yang sama)[2].

Serpong. 9-10 Februari 1993PRSG. PPTKR - BATAN

T, 100'C .8 6 !ir-r---t-- I

l':i< 10·'c: 8

b 6~c:

.c..;

~ 18·110\ ~, .i1'\1g7.~--'; 11"lui(y

o 5S4pm 9'~inlDS.5% LlI:t\liIY

o I'. to 19·•.•m I 0 IO·,.,m 9'1ins~"in, 97.5-. thntity9".8~.dtntily

0121014·"m9, .•;nlSJ7;';'density

10-4

,

..:: 10-~

...;

10-8

10-86.0

\\\\\\1\

0.0

Induct<!

10.0 12.0

liT, 104 °K-'

IG.O

1. 7 1 J 7 I

STAE5S. kN/m1 • 10··Gambar 6: Karakteristik mulur "in-pile" V02

Tabel1: Fraksi gas hasil belah yang terlepas dari matrikbahan bakar V02 sebagai fungsi temperatur

Secara garis besar, hubungan antara temperaturdengan mekanisme pelepasan gas hasil belah diringkaskansbb:

Pada temperatur rendah « 1000 0C), mobilitas a-

11.5. PclcDasan Gas-Gas Hasil Bclah

Gas stabil hasil belah xenon (Xe) dan kripton (Kr)memegang peranan penting dalam mempengaruhikeinerja elemen bakardikarenakan gas-gas tersebut tidaklarut di dalam matrik bahan bakar sehingga dapat terlepasdari bahan bakar kemudian mengisi ruang-ruang kosongyang ada di dalam elemen bakar (pori, retakan, celah,dB.). Gas-gas yang terlepas akan menyebakan kenaikantckanan dalam elemen bakar dan komposisi gas pengisicelah.

Mekanisme pelepasan gas hasil belah dari matrikbahan bakar sangat dipengaruhi oleh temperatur ope­rasi(I,2,s,6J.Hubungan antara temperaturdengan fraksi gasyang terlepas dapat dilihat pada tabel 1. Sedangkangambar 6 dapat dilihat hubungan antara daya linierdengan fraksi gas yang terlepas.

Gambar 5 : Karakteristik laju mulur V02.

Karakteristik mulur "in-pile" V02juga dipengaruhioleh temperatur operasinya. Pada temperatur> 1200 °C,laju mulumya didominsi oleh mekanisme aktivasi ther­mal sedangkan pada temperatur< 1200 °C,laju mulumyadiperkuat oleh adanya kerusakan bahan karena iradiasi("irradiation-echanced creep"). Karakteristik laju mulur

"out-of pile" dan "in-pile" V02 sebagai fungsi tempera­tur dapat dilihat pada gambar 6.

Efek nyata dari peristiwa mulur adalah bertambah­nya dimensi pelet, baik dalam arah radial maupun aksial.Pertambahan dimensi dalam arah radial akan memper­sempit leqar celah (koefisien hantaran panas naik) mau­pun interaksi pelet kelongsong. Sedangkan mulur ke arahaksial menyebabkan timbulnya tegangan yang besarpada ujung-ujung pelct sehingga pada ujung-ujung pelettersebut terjadi pertambahan diameter yang lebih besardibanding yang di tengah ("bamboing").

Selain itu adanya distribusi temperaturdi dalam pe­lat menyebabkan terjadinya perbedaan laju mulur. Padabagian tengah pelet, yaitu pada daerah yang memilikitemperatur > 1200 °C laju mulumya jauh lebih besardibanding dengan daerah luar yang bertemperatur <1200 °C, sehingga bagian pelet sebelah luar mengalamiretak dan relokasi.

Jangkau temperatur(0C)< 1000

1000 - 13001300 - 1600

> 1600

Fraksi gas yang terlepas(%)

< 0,5 setelah 3 tho< 10 setelah 3 tho< 60 setelah 3 tho< 95

244

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTNSerta Fasililas Nuklir

tom-atom gas hasil belah masih terlalu rendah (seolah­olah dibekukan di dalam matrik bahan bakar). Hanyaatom-atom gas yang tertentu di dekat permukaan bebasyang dapat terlepas melalui mekanisme langsung (akibatenergi kinetik) maupun dengan "recoil" dan "knockout".Dikarenakan pelepasan hanya terjadi di dekat permukaan(sedalam 10 mikron dari permukaan) maka fraksi yangterlepas relatif kecil.

I•JO

I'. 70'-~UIoJVJIe

10

oJ50

LlUE An rowEn. W/cm

Gambar 7 : Hubungan antara daya linier dengan fraksi

gas belah yang terlepas dari UOr

Pada temperatur antara 1000 - 1600 °C, mobilitasgas di dalam matrik bahan bakar bertambah besar sesuaidengan kenaikan temperatur. Pada daerah ini terjadiproses pengintian atom-atom gas membentukgelembung­gel em bung gas dan berdifusi dengan kecenderungan kearah temperatur tinggi yang kemudian diendapkan dibatas butir. Proses pelepasan gas terjadi apabila bidangbatas butir sudahjenuh dengan gel embung sehingga ter­jadi persambungan antargelembungyang mengakibatkanterbentuknya terowongan atau pori terbuka. Selain ituakumulasi gelembung di batas butir akan memperlemahikatan antar butir sehingga peristiwa retak ("crack")mudah terjadi. Untuk selanjutnya, gas-gas hasil belahakan dilepaskan melalui pori terbuka atauretakan tersebut.Dikarenakan temperatur masih relatifrendah dan prosesdifusi merupakan difusi gelembung maka difusi berjalanlambat dan hanya gelembung-gelembung yang terbentukdi dekat batas butir saja yang dapat tcrlepas.

Pada temperatur tinggi (> 1600 0c) semua gel em-

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR-BATAN

bung yang dapat terbentuk dapat mencapai batas butirdalam waktu yang relatif singkat (orde hari sampaibeberapa bulan). Apabila terbentuk butir kolurnnar, yaitupada daerah yang bertemperatur > 1800 °C, mekanismeevaporasi-kondensasi menuju kanal at au lubang di pusatbahan bakar.

II. 6. Interaksl Pelet - Kelon2:son2:Interaksi pelet-kelongsong tetjadi apabila lebar ce­

lah antarpelet kelongsong yang disediakan tidak mampulagi mengakomudasi pertambahan diameter pelet mau­pun "creep-down" kelongsong akibat aplikasi tekananpendingin.

Ditinjau dari segi hantaran panas. Interaksl mem­bawa keuntungan karena panas yang dibangkitkan bahanbakar langsung dipindahkan ke kelongsong tanpa mela­lui celah sehingga mereduksi temperatur bahan bakar.Selain itu, interaksijuga dapat merusak integritas kelong­song, baik akibat interaksi mekanik maupun korositegangan. lradiasi neutron cepat menyebabkan keuletanbahan kelongsong menurun sehingga rapuh. Pada kondisiini apabila terjadi penaikan daya reaktor secara tiba-tiba,adanya interaksi dapat mengakibatkan pecahnya kelong­song.

Pengalaman operasi menunjukkan bahwa kerusakankelongsong akibat korosi tegangan lebih banyakdijurnpaidibanding akibat interaksi mekanik. Besamya kerusakanakibatkorosi tegangan tergantungpada besamya tegang­an dan konsentrasi iodiurn. Dari hasil penelitian Peehdkk,l2J ditunjukkan bahwa harga ambang konsentrasiiodiurn untukterjadinya retakan kelongsong karena korositegangan adalah 1 - 3 x 10-2g/m3 ; di bawah harga am­bang tersebut retakan tidak terjadi. Selain dipengaruhioleh tegangan dan konsentrasi iodiurn,lama waktu untukgagal juga dipengaruhi oleh temperatur dan "fluence"

- neutron cepat.Untuk mengurangi efek interaksi pelet-kelongsong,

beberapa usaha telah dilakukan mulai dari disain bahanbakar maupun mode pengoperasian reaktor, yang antaralain dengan mengurangi tempcratur operas ibahan bakar,mengikat iodiurn bebas, melapisi permukaan kelongsongbagian dalam dengan zirkoniurn, mereduksi "swelling"dan mulur, mengurangi gerakan batang kendali danmenghindari terjadinya perubahan daya yang cepat, dll.

245

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamaran PLTNSerra Fasililas Nuklir

Serpong, 9-10 Febroarl 1993PRSG, PPTKR-BATAN

UOz prorllo ..

(alter the ramp)" "",

.~ ~~..••,." " _ i"_'

cllJddlng

UO 2.

dishing

stress <Jnd

Iodine pClJk

0.1 mill. I I

-:--. -'--./.', ---

. ICIi1lltJlng

(ZlrclJloy)

grain growth

Ilsslol1 gas worscnsI1c<Jt transler

paths 01 tllc volillile

fission products

,/ ..\

Gambar 7 : Sketsa mekanisme interaksi pelet-kelongsong dan "microphotograph" penetrasi retakan.

III. PEMBAHASAN

Watak "in-pile" bahan bakar U02 seperti yangditerangkan diatas sangat dipengaruhi oleh karakteristikpelat tersintemya seperti kandungan bahan dapat belahdan bahan penyerap, kemurnian kimia (kandungan uapair, gas-gas residu), stoikiometri, densitas dan struktur­mikro (strukturpori,struktur butir), dimensi dan geometriserta kekasaran permukaan pelet, dll. maupun kondisioperasinya seperti daya linier atau temperatur, "bum­up", modus pengoperasian reaktor, dll.

Jumlah kandungan bahan dapat belah ~3S) yangterdapat qi dalam bahan bakar menentukan besamyapanas yang dapatdibangkitkan. Sedangkan bahan penye­rap (racun dapat bakar) digunakan untuk mengatur dis­tribusi (aksial) pembangkitan panas.

Kemurnian kimia bahan bakarerat kaitannya dalammenjaga integritas kelongsong. Pengotor-pengotor kimiaseperti hidrogen, halida dan nitrogen yang terlepas daribahan bakardapat menimbulkan kerusakan pada kelong­song. °leh karena itu keberadaannya harus dikendal ikandalamjumlah sekecil-kecilnya. Hidrogen yang terlepasdari bahan bakar darpat bereaksi dengan bahan kelong­song (zirkaloy) membentuk zirconium hidride ("sun­burst") yang menyebabkan kelongsong menjadi rapuh.Pengotor-pengotor halida (F, Cl) merupakan sumberkorosi dan dapat mcnambah cfck hidrogcn mclalui pcla-

rutan lapisan oksida yang menempel di permukaan dlamkelongsong membentuk oksida halida. Sedangkanpengotor nitrogen menyebabkan turunnya daya tahankorosi logam zirconium.

Stoikiometri atau perbandingan ° dan U (O/U)sangat berpengaruh terhadap daya hantar panas dan si­fat-sifat plastisitas pelet bahan bakar serta pembebasan

hasil belah iodium. Daya hantar panas U02 mencapaimaksimum untuk OIU = 2 (stoikiometri). Pengikataniodum oleh cesium (CsI) terjadi apabila harga OIU antara2,0 - 2,02. Untuk harga OIU lebih besar dari 2,02, hasiI

belah volatil iodium akan berupa iodium bebas (12),

Dalam hal lain, kenaikan harga OIU juga menyebabkankenaikan sifat plastisitas U02•

Densitas, struktur butir dan strukturpori sangat ber­pengaruh terhadapdaya hantarpanas, sifat-sifat mekanik,laju mulur, densifikasi, "swelling" maupun penahanangas-gas hasiI belah. Pada dasamya diinginkan bahanbakardengan densitas setinggi-tingginya agardaya hantarpanasnya baik. Akan tetapi adanya porositas juga diper­

lukan untuk mereduksi "swelling" dan pelepasan gas-gashasiI belah.

Dimensi dan geometri pelet maupun kekasaranpermukaan erat kaitannya dengan efisiensi hantaranpanas ke pendingin. Semakin kecil dimensi bahan bakarmaka semakin besar pula transfer panas ke pendingin.

246

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTNSerta Fasilitas Nuklir

Semakin kecil dimensi bahan bakar maka semakin besar

pula transfer panas ke pendingin sehingga temperaturoperasi bahan bakar dapat lebih rendah. Reduksi tempe­ratur operasi bahan bakar banyak membawa manfaat da­lam perbaikan kinerjanya seperti mereduksi laju densi­fikasi, ekspansi thermal, swelling", pelepasan gas hasilbelah, laju mujur, maupun interaksi pelet-kelongsong.Selain .itu, disain dan pabrikasi pelet dengan kanal dipusat juga telah dilakukan dalam usaha mereduksitemperatur di pusat bahan bakar dan sebagai penampunggas hasil belah. Tipe bahan bakar ini diaplikasikan untukmengatasi problema-problema yang timbul dalam bahanbakar "burn-up" tinggi. Sedangkan kekasaran permukaanberpengaruh terhadap hantaran panas celah. Permukaanpelet yang halus akan memperkecil toleransi lebar celahsehingga diperoleh lebar celah yang optimum.

Daya atau temperaturbahan pakarmerupakan salahsatu parameter yang sangat berpengaruh terhadap watak"in-pile" bahan bakar sehingga harus dikendalikan. Re­duksi temperatur operasi dengan jalan memperkecilpanas linieryangdibangkitkan oleh bahan bakarmerupa­kan "trend" disain elemen bakar maju ("burn-up" tinggi).Reduksi temperatur dilakukan denganjalan memperke­cil diameter pelet atau membuat pelet bahan bakardengan kanal di pusatnya.

"Burn-up" sangat mempengaruhi komposisi kimiabahan bakar, "swelling", kenaikan tekanan dalam, dl!.Problema utama dalam aplikasi bahan bakar "bum-up"tinggi adalah kenaikan tekanan dalam elemen bakar.

Pengaturan "burn-up" dapat dilakukan dengan mengaturkandungan bahan dapat belah dan racun dapat bakar.

Pengoperasian reaktor mengikuti beban ("load fol­lowing") merupakan modus operasi reaktor masa depan.Dalam modus operasi seperti ini peristiwa peretakan danrelokasi bahan bakar serta interaksi pelet kelongsongmenjadi sangat dominan. Perubahan daya yang tiba-tibaakan memperbesar laju terjadinya peretakan. Sedangkankenaikan daya secara cepat dapat menimbulkan tegangan

DAFT AR PUST AKA

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

sentak yang besar pada kelongsong sebagai akibatekspansi thermal bahan bakar ke arah radia!.

IV. KESIMPULAN

Kinerja, baik thermik maupun mekanik, dari suatuelemn bakar reaktor air ringan sangat dipengaruhi oleh

watak "in-pile" bahan bakarnya (pelet U02 tersinter), se­perti pembangkitan panas dan distribusi temperatur, re­strukturisasi dan perubahan struktur-mikro, pelepasangas hasil belah, peretakan dan relokasi, densifikasi,"swelling", maupun mulur. Sedangkan watak "in-pile"

bahan bakar U02 tersebut sangat dipengaruhi oleh karak­teristik pelet tersinternya serta kondisi operasinya. I

Temperatur operasi bahan bakar merupakan salahsatu parameter kunci karena banyak peristiwa-peristiwadi dalam bahan bakar yang dipengaruhi oleh temperatur.Rendahnya daya hantar panas bahan bakar U02 telahmemaksa bahan bakar tersebut dioperasikan pada tem­peratur yang relatif tinggi dalam usaha meningkatkanefisiensi pembangkitan daya reaktor. Efekyang perlu di­perhatikan dalam operasi temperaturtinggi tersebut ada­lah meningkatnya fraksi gas hasil belah yang terlepasdari bahan bakar dan terganggunya stabilitas dimensipelet karena ekspansi thermal, kenaikan laju mulur,densifikasi, maupun "swelling".

Reduksi temperaturoperasi dan pelepasan gas hasilbelah merupakan "trend" disain bahan bakar reaktor airring at maju ("burn-up" tinggi). Reduksi temperatur telahdilakukan dengan cara memperbanyak susunan elemenbakar dalam satu perangkat elemen bakar (memperkecildiameter bahan bakar) maupun dengan mempabrikasipelet dengan kanal di pusatnya. Reduksi pelepasan gashasil belah dilakukan dengan meningkatkan kekuatanbahan bakar untuk menahan gelembung gas hasil belahyang antara lain dilakukan dengan memperbesarukuranbutir dan mengatur struktur pori. Reduksi temperaturdengan sendirinya juga ikut mereduksi pelepasan gashasil belah.

1. Brian R.T. Frost, "Nuclear Fuel Element (Design, Fabrication and Performance)", Pergamon Press First Edition,1982.

2. Donald R. Olander, "Fundamental Aspect of Nuclear Reactor Fuel Elements", TID-26711-Pl, 19763. H. Assman et.a!., "Oxide Fuel for Light Water Reactor- A Standarized Industrial Product", 4th International Meeting

on Modern Ceramic Tech., CIMTEC, May 28 - 31 1979, Saint Vincent, Italy.5. H. Stehle, "Performance of Oxide Nuclear Fuel in Water Cooled Power Reactor", J. Nuc. Mat. 153 (1988) 3 - 156. H. Stehle et.a!., "Uranium Dioxide Properties for LWR Fuel Rods", Nuc. Eng. and Dsg. 33 (1975) 230 - 2607. G. Milleret.a!., "ResinterTesting in Relation to In-Pile Densification", Journal ofNuc. Mat. 153 (1988) 213 - 2208. G. Muhling, "Spesification, Fabrication and Characterization of Fuel" , Kernforschungszentrum Karlshuree GmbH,

Germany.9. GB. Greenough et.a!., "Uranium Dioxide Fuel in The MK II Gas Cooled Reactor (AGR)", Nconf.49/P/501

10. JAL Robertson et.a!., "U02 Performance - the Importance of Temperature", Int. Conf. on the Peaceful Uses ofAtomic Energy Vo!. 11 p. 472

11. T.J. Pashos et.a!., "Irradiation of Ceramics Fuels" Proc. of the Fourth Int. Conf. on the Peaceful Uses of Atomic

Energy, Vol II p 472.

12. J.T. Adrian Roberts, "Struktucal Material in Nuclear Power System", Plenumpress, New York & London. 1981

247

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamalan PLTNSerla Fasililas Nuklir

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

13. -----------------------, "Review of Fuel Element Developments for Water Cooled Nuclear Power Reactors" IAEATechDoc. No. 299, 1989.

14. Robert G. Cochran et.a!., "The Nuclear Fuel Cycle: Analysis and Management", ANS-1990.

DISKUSI

GUNANJAR

I. Definisi pelet U02 mengakibatkan penyusutan volume lebih lanjut dapat menyebabkan pecahnya kelongsong.Mohon dijelaskan berapa % penyusutan volume pelet U02 tersebut ?Apakah hal tersebut disebabkan karena kurang sempurnanya proses sintering pelet U02 pada waktu fabrikasi ?

2. Menurot hem at kami % penyusutan volume pelet U02 itu relatifsangat kecil, sehingga pecahnya kelongsong bukankarena penyusutan tersebut. Mohon penjelasan !

BAMBANG HERUTOMO

1. Besamya penyusutan volume karena densifikasi sangat dipengaruhi oleh ukuran (struktur) pori yang terdapat didalam bahan bakar. Untuk bahan bakar dengan struktur pori halus ( < 1 /Am)maka penyusutan volumenya akanlebih besardibanding dengan yang mempunyai strukturpori kasar(dengan densitas yang sarna). Untuk bahan bakardengan struktur pori halus « 1 /Am), laju penyusutan (LlVNo) dapat emncapai sekitar 8 %.Efek ketidaksempumaan dalam proses sintering akan berpengaruhjuga terhadap penyusutan volume. Akan tetapiefeknya tidak begitu besar. Hal ini telah dibuktikan dengan proses sintering (2000° C) terhadap pelet yang telahdisinter (T=1400 , 8-24 jam) temyata setelah diiradiasi masih mengalami densifikasi dengan prosentasepenyusutan yang lebih besar. Selain itu proses densifikasi telah teramati pada temperaturserendah 400°C. MenurotStehle dan Assman, Densifikasi disebabkan karena adanya proses pembentukan kekosongan di dalam kisi U02melalui "fission Spike-Pore Interaction Process". Dengan adanya aktivasi thermal, kekosongan yang terbentukbermigrasi bersama-sama dengan pori menuju ke bidang batas butir. Selanjutnya kekosongan dan pori mangalamiannihilasi setelah mencapai batas butir sehingga terjadi konstraksi.

2. Bila ditinjau dari prosentase penyusutan volume memang kecil (sekitar 8 %). Akan tetapi, karena laju penyusut­annya besar, maka seolah-olah kelongsong mendapatlmenerima tegangan kejut (dari pendingin) sebagai akibatreduksi tekanan dalam elemen bakar.

Adanya tegangan kejut ini yang diduga keras menyebabkan beberapa bahan bakar gagal ("clad collapse) pada era1970-an. Setelah dilakukan perbaikan struktur pori (posi stabil, ukuran relatif besar) temyata "clad collapse"setelah dimasukkan dalam reaktor dapat direduksi.

TRIWlKANTORO

Pada operasi Temperaturtinggi, gas hasil belah tinggi. Bagaimana pengaruh temperaturoperasi yang tinggi terhadapukuran butir dan sifat mulur bahan bakar ?

BAMBANG HERUTOMO

Secara umum dikatakan bahwa Temperatur mempengaruhi laju pertumbuhan butir (bukan ukuran butir) dan lajumulur, yaitu semakin tinggi temperatur maka semakin tinggi pula laju pertumbuhan butir dan laju mulumya. Untuk

bahan bakar U02, maka pertumbuhan butir hanya terjadi pada T> 1500°C. Di bawah temperaturtersebutbelum terjadipertumbuhan butir dan bentuk maupun ukuran butir masih identik dengan hasil fabrikasi. Pada temperatur antara1500°C - 1800°C akan terjadi pertumbuhan butir secara isotropis yang disebut butir "Equixed". Pertumbuhan butir"equaixed" ini terjadi karena adanya difusi atom-atom yang melintasi batas butir dari daei"ah yang mempunyaikerapatan atom jarang yang disebabkan oleh aktivasi terma!. Sedangkan pada temperatur di atas 1800°C sid titiklelehnya akan terbentuk butir kolumnar dengan bentuk panjang dan sempit serta berorientasi ke arah pusat bahanbakar sebagai hasil difusi/migrasi porosiats melalui mekanisme "Vapour Transport".

Sedangkan pengaruh temperatur terhadap laju mulur U02 adalah semakin tinggi temperatur (untuk tegangan yangsarna) maka semakin tinggi laju mulumya. Di dalam "In-pile", laju mulur bahan bakar U02 selain dipengaruhi olehTemperatur operasi juga dipengaruhi oelh kerusakan bahan akibat iradiasi neutron. Pada T > 1200°C laju mulurnyadidominasi oleh mekanisme aktivasi thermal (Thermal Crup). Sedangkan pada T < 1200°C laju mulumya diperkuatoleh kerusakan karena iradiasi neutron ("irrdiation enhanced Crup").

248