IDENTIFIKASI SENYAWA YANG TERBENTUK AKIBAT REAKSI TERMOKIMIA PADA INGOT BAHAN BAKAR U3O8-Al, U3Si2-Al DAN UMo-Al MENGGUNAKAN X-RAY DIFFRACTOMETER

ABSTRAKIDENTIFIKASI SENYAWA YANG TERBENTUK AKIBAT REAKSI TERMOKIMIA PADA INGOT BAHAN BAKAR U3O8-Al, U3Si2-Al DAN UMo-Al MENGGUNAKAN X-RAY DIFFRACTOMETER. Matrik Al yang terdapat dalam bahan bakar U3O8-Al, U3Si2-Al dan UMo-Al mengalami reaksi peleburan pada temperatur sekitar 630 °C hingga 645 °C. Lelehan matrik Al tersebut bereaksi secara termokimia eksotermik maupun endotermik dengan masing-masing bahan bakar di atas dan membentuk senyawa baru yang akan mempengaruhi unjuk kerja bahan bakar di dalam reaktor. Sebenarnya kondisi operasi reaktor riset hanya berkisar pada temperatur 140 °C, sehingga kemungkinan lepasnya energi reaksi termokimia U3O8-Al, U3Si2-Al, dan UMo-Al tidak akan terjadi kecuali bila terjadi kecelakaan LOCA (Lost of Cooling Accident). Tetapi hal ini perlu diantisipasi untuk mengetahui unjuk kerja ketiga bahan bakar tersebut, baik pada kondisi operasi normal maupun dalam kondisi LOCA. Analisis reaksi termokimia dilakukan menggunakan DTA yang dilanjutkan dengan analisis identifikasi senyawa menggunakan XRD. Hasil analisis menunjukkan bahwa terjadi pembentukan senyawa UO2, Al2O3 pada bahan bakar U3O8-Al dan senyawa metastabil U(Al,Si)x pada bahan bakar jenis U3Si2-Al dan U(Al,Mo)x pada bahan bakar jenis UMo-Al. Ketiga jenis bahan bakar tersebut juga menghasilkan senyawa UAlx (UAl2, UAl3, UAl4) sebagai hasil akhir dari reaksi termokimia. KATA KUNCI: Reaksi termokimia, Bahan bakar U3O8-Al, U3Si2-Al dan UMo-Al, X-Ray Diffractometer, Matrik aluminium ABSTRACT IDENTIFICATION OF COMPOUNDS FORMED FROM THERMOCHEMICAL REACTIONS IN U3O8-Al, U3Si2-Al AND UMo-Al FUEL INGOT USING X-RAY DIFFRACTOMETER. Aluminium matrix in U3O8-Al, U3Si2-Al, and UMo-Al fuel experiences melting reaction at the temperature of 630 oC to 645 oC. The melted aluminium matrix reacts thermochemically either in an exothermic or an othermic reaction with each of the above fuels and forms new compounds which will influence the performance of the fuel in the reactor. Research reactor in effect operates at the temperature of 140 °C so the probability of energy release from the thermochemical reaction of U3O8-Al, U3Si2-Al and UMo-Al will not take place except in case of LOCA (Loss of Cooling Accident). Nevertheless, the condition must be anticipated to determine the performance of the three fuels in normal condition as well as in LOCA condition. Thermochemical reaction analysis was performed using DTA followed by identification analysis of the compounds using XRD. The analysis results showed that UO2, Al2O3 compound was formed in the U3O8-Al fuel, metastable compound U (Al,Si)x in the U3Si2- Al fuel, and U(Al,Mo)x in the UMo-Al fuel. The three fuels also produced UAlx (UAl2, UAl3 ,UAl4) as the end products of the thermochemical reactions. FREE TERMS: Thermochemical reaction, U3O8-Al, U3Si2-Al and UMo-Al fuel, X-ray diffractometer, Aluminium matri

ANALISIS KOMPOSISI BAHAN DAN SIFAT TERMAL PADUAN AlMgSi-1 TANPA BORON HASIL SINTESIS UNTUK KELONGSONG ELEMEN BAKAR REAKTOR RISET

ABSTRAK ANALISIS KOMPOSISI BAHAN DAN SIFAT TERMAL PADUAN AlMgSi-1 TANPA BORON HASIL SINTESIS UNTUK KELONGSONG ELEMEN BAKAR REAKTOR RISET. Telah dilakukan analisis komposisi bahan dan sifat termal pada paduan AlMgSi-1 hasil sintesis untuk bahan baku kelongsong elemen bakar reaktor riset. Analisis komposisi bahan dilakukan dengan menggunakan AAS sedangkan analisis termal menggunakan DTA dan DSC. Hasil pengujian komposisi menunjukkan bahwa sebagian besar unsur yang terkandung di dalam semua sampel masih memenuhi spesifikasi untuk kelongsong elemen bakar reaktor riset. Sampel kedua dengan komposisi 0,45% Mg dan 1,64% Si lebih mendekati spesifikasi. Dari hasil pengujian titik lebur dan panas jenisnya terlihat bahwa semua sampel yang diuji masih memenuhi spesifikasi kelongsong elemen bakar reaktor riset. Pengujian panas jenis dilakukan dari temperatur 50 °C sampai 400 °C. Dari semua sampel yang diuji terlihat bahwa kenaikan temperatur pemanasan akan menaikkan harga panas jenisnya. Sampel kedua mempunyai temperatur lebur tertinggi (659,12 °C) tetapi panas jenis terendah (0,58 J/kg °C) pada temperatur 120 °C. KATA KUNCI: AlMgSi-1, Sintesis, Tanpa boron, Komposisi bahan, Titik lebur, Panas jenis ABSTRACT ANALYSES OF COMPOSITION AND THERMAL PROPERTIES OF SYNTHESIZED AlMgSi-1 ALLOY WITHOUT BORON FOR THE FUEL ELEMENT CLADDING OF RESEARCH REACTOR. Analyses of material composition and thermal properties of synthesized AlMgSi-1 alloys as material for fuel element cladding of research reactor have been conducted. The analysis of material composition was performed using AAS, while thermal analysis using DTA and DSC. The results of material composition testing showed that most of the elements contained in all samples meet the fuel element cladding specification. The second sample with a composition of 0.45%Mg and 1.45%Si is closer in agreement with the specification. From the results of melting temperature and heat capacity testing, it can be seen that all samples tested conform to the fuel element cladding specification. Heat capacity testing was carried out from 50 °C to 400 °C. From all samples tested, the results indicate that increasing heating temperature will increase heat capacity value. The second sample has the highest melting temperature (659.12 °C) but the lowest heat capacity (0.58 J/kg °C) at temperature of 120 °C. FREE TERMS: AlMgSi-1, Synthesis, Without boron, Material composition, Melting point, Heat capacit

KOMPARASI ANALISIS REAKSI TERMOKIMIA MATRIK Al DENGAN BAHAN BAKAR UMo/Al DAN U3Si2/Al MENGGUNAKAN DIFFERENTIAL THERMAL ANALYSIS

ANALISIS REAKSI TERMOKIMIA TELAH DILAKUKAN ANTARA  MATRIK Al DENGAN BAHAN BAKAR UMo MAUPUN DENGAN U3SI2 MENGGUNAKAN DIFFERENTIAL THERMAL ANALYSIS. Pelat elemen bakar UMo/Al maupun U3Si2/Al dipotong persegi dengan berat masing- masing ± 80 mg, kemudian dimasukkan ke dalam krusibel alumina. Krusibel tersebut dipanaskan di dalam DTA rod dari temperatur ruangan hingga temperatur 1600 oC dengan kecepatan pemanasan 10 oC/menit dalam media gas argon. Hasil analisis menunjukkan bahwa paduan UMo  mengalami perubahan fasa a + d menjadi fasa a + g pada temperatur 580,16 oC dan hingga temperatur 600 oC matrik Al kompatibel dengan bahan bakar UMo. Pada  temperatur 645,37 oC hingga 661,28 oC matrik Al mengalami pelelehan dan secara langsung  berinteraksi dengan bahan bakar UMo. Interaksi reaksi termokimia antara lelehan matrik Al dengan bahan bakar UMo menghasilkan senyawa U(Al,Mo)x pada temperatur 679,14 oC dan senyawa UAlx pada temperatur 1339,11 oC. Kompatibilitas matrik Al dengan bahan bakar U3Si2 juga terjadi hingga temperature 600 oC, tetapi pada temperatur 643,40 oC bahan bakar U3Si2/Al mengalami  reaksi termokimia peleburan matrik Al yang diikuti oleh  reaksi eksotermik pada temperatur  661,94 oC. Reaksi eksotermik tersebut menunjukkan terjadinya reaksi termokimia antara lelehan matrik Al dengan bahan bakar U3Si2 membentuk senyawa U(Al,Si)x. Pada kisaran temperatur 800 oC hingga 900 oC terjadi perubahan fasa dari U3Si2 menjadi U3Si. Reaksi termokimia terus berlanjut hingga  temperatur 1348,43 oC yang menujukkan terjadinya  pembentukan senyawa UAlx merupakan hasil  reaksi penguraian dari  senyawa U(Al,Si)x Pada temperatur  1600 oC hingga pemanasan  selesai bahan bakar UMo/Al maupun U3Si2/Al  tidak mengalami reaksi termokimia. Hasil analisis menunjukkan bahwa  bahan bakar UMo maupun U3Si2 stabil hingga temperature 600 oC. Data fenomena reaksi termokimia matrik Al dengan bahan bakar UMo maupun U3Si2 dapat digunakan untuk mempelajari karakter kimia fisika dari kedua bahan bakar tersebut. Kata Kunci: reaksi termokimia, matrik Al, bahan bakar UMo/Al dan U3Si2/Al, DTA. THERMOCHEMICAL REACTION ANALYSIS HAS BEEN CARRIED OUT WITH THE Al MATRIX AS WELL AS UMo AND U3SI2 FUELS USING DIFFERENTIAL THERMAL ANALYSIS. The UMo/Al or U3Si2/Al fuel plate  cut square with the weight of 80 mg each  then each put in Alumina crusible and heated in the DTA rod from room temperature until 1600 oC with heating rate 10oC/menit  in the Argon gas media. The  analysis result showed that UMo alloy change from a +d phase into a + g phase at a temperature of 580.16 °C. Until temperatures  600 oC the Al matrix is ​​very compatible with the UMo fuel. At temperature 645.37 °C until 661.28 °C that Al matrix meltdown and directly interact with the UMo fuel. Thermochemical reaction with Al molten with UMo fuel to product U(Al,Mo)x compound at a temperature of 679.14 °C and the UAlx compound at a temperature of 1339.11 oC. Compatibility Al matrix with  U3Si2 fuel also occur up to temperatures of 600oC, but at temperatures of 643.40 °C U3Si2/Al fuel experiencing melting thermochemical reaction f Al followed by an exothermic peak at temperatures of 661.94 °C indicates the occurrence of thermochemical reaction between molten Al with U3Si2 fuel  forming compounds U (Al,Si)x. In the temperature range 800 oC to 900oC phase change from U3Si2 be U3Si. Thermochemical reactions continue until the temperature of 1348.43 oC which showed the formation of compounds UAlx thermochemical decomposition reaction of U (Al,Si)x compounds. From the results of this analysis can be stated that the UMo and U3Si2 fuel very stable up to temperatures of 600oC. Data phenomenon thermochemical reaction Al with UMo and U3Si2 fuel can be used to study the chemical and  physic character of these two fuels. Keywords: thermochemical reaction, Al matrix, UMo/Al and U3Si2/Al fuel, DTA

PENGARUH PENAMBAHAN ZEOLIT TERHADAP PEMISAHAN ISOTOP 137Cs DALAM PELAT ELEMEN BAKAR U3Si2-Al PASCA IRADIASI

ABSTRAK PENGARUH PENAMBAHAN ZEOLIT TERHADAP PEMISAHAN ISOTOP 137Cs DALAM PELAT ELEMEN BAKAR U3Si2-Al PASCA IRADIASI. Tujuan penelitian ini adalah untuk penentuan derajat bakar dan penanganan limbah uranium teriradiasi PEB U3Si2-Al pasca iradiasi yang masih mempunyai paparan radiasi yang sangat tinggi. Sehingga sebelum melakukan analisis isotop 137Cs dalam Pelat Elemen Bakar (PEB) U3Si2-Al pasca iradiasi terlebih dahulu dilakukan simulasi analisis menggunakan isotop 137Cs standard dari NIST (National Institute of Standards Technology). Analisis kandungan isotop 137Cs standard sebanyak 50 µL dalam 2 ml H2O dilakukan menggunakan penambahan zeolit Lampung dengan variasi berat 100; 150; 200;300 dan 400 mg, selanjutnya aktivitas isotop 137Cs diukur menggunakan Spektrometer gamma. Hasil analisis menunjukkan bahwa berat zeolit yang paling banyak mengikat isotop 137Cs standard adalah pada penambahan zeolit 300 mg yaitu dari 0,0098 µg (sebelum ditambah zeolit) menjadi 0,0127 µg (setelah ditambah zeolit) atau sekitar 96,21 %. Kondisi yang relatif baik ini kemudian digunakan untuk melakukan analisis kandungan isotop 137Cs dalam larutan PEB U3Si2-Al pasca iradiasi. Larutan PEB U3Si2-Al pasca iradiasi dipipet sebayak 50 µL dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi 2 ml H2O, kemudian ke dalam tabung ditambahkan zeolit sebanyak 300 mg, selanjutnya dikocok dan didiamkan selama 24 jam sehingga terpisah antara endapan dan supernatan. Isotop 137Cs yang terikat di dalam endapan dan supernatan di analisis menggunakan Spektrometer gamma. Hasil analisis menunjukkan bahwa kandungan isotop 137Cs di dalam 50 µL larutan PEB U3Si2-Al pasca iradiasi diperoleh sebesar 0,0341 µg dengan aktivitas 109222 (Bq/g). Hasil analisis ini dapat digunakan sebagai langkah lanjut dalam hal memahami aspek aspek pemisahan larutan pasca iradiasi dalam menunjang perhitungan burn up.   Kata kunci: PEB U3Si2-Al pasca iradiasi, Spektrometer gamma , isotop 137Cs, zeolit dan proses pemisahan isotop.  ABSTRACTTHE EFFECT OF ZEOLITE ADDITION ON THE SEPARATION OF 137Cs IN IRRADIATED U3Si2-Al FUEL ELEMENT PLATE. The objective of this research is to determine burn up and handle the waste of irradiated uranium. Irradiated U3Si2-Al fuel element plate still emits high radiation exposure. Therefore it was necessary to perform analysis simulation using standard 137Cs from NIST (National Institute of Standards Technology) prior to the analysis of 137Cs in irradiated U3Si2-Al fuel solution. The analysis of 137Cs standard used sample of 50 µL in 2 ml H2O and the addition of Lampung zeolite with weight variation of 100, 150, 200, 300 dan 400 mg. The activity of 137Cs solution samples were measured with gamma spectrometer. The result showed that the greatest adsorbtion of standard 137Cs was occurred at addition of 300 mg zeolite, i.e increasing from 0,0098 µg of 137Cs before addition to 0,0127 µg after the addition of zeolite, or approximately 96,21 %. This optimum condition was used in the analysis of 137Cs content in irradiated U3Si2-Al solution. Fifty micro liter of irradiated U3Si2-Al solution was mixed into 2 ml H2O and 300 mg of zeolite was added to the mixture. Sample mixture was shaken and kept for 24 hours to separate the precipitate from the supernatant. The 137Cs adsorbed in the precipitate and the supernatant were subsequently analyzed with gamma spectrometer. The analysis result showed that 50 µL of irradiated U3Si2-Al solution contained 0,0341 of 137Cs with the activity of 109222 (Bq/g). This result maight be become a contribution to the study of the separation of isotopes in irradiated nuclear fuel as well as to the calculation of burn up. Free Terms: irradiated U3Si2-Al, gamma spectrometer, 137Cs, zeolite, isotope separatio

METODE PENGENDAPAN DAN PENUKAR KATION UNTUK PEMISAHAN CESIUM DALAM BAHAN BAKAR U3Si2-Al

ABSTRAKMETODE PENGENDAPAN DAN PENUKAR KATION PADA PROSES PEMISAHAN CESIUM DALAM BAHAN BAKAR U3Si2-Al. Isotop 137Cs salah satu hasil fisi yang dapat digunakan sebagai monitor burn up untuk mempelajari kinerja bahan bakar selama iradiasi dalam reaktor. Untuk menganalisis isotop 137Cs dalam pelat elemen bakar (PEB) U3Si2-Al pasca iradiasi diperlukan metode yang valid agar diperoleh data yang akurat. Beberapa metode dapat digunakan untuk pemisahan 137Cs dalam PEB U3Si2-Al, antara lain adalah metode pengendapan dalam bentuk garam CsClO4 sesuai dengan ASTM E 320-79 dan metode penukar kation menggunakan zeolit Lampung. Proses pengendapan dilakukan dengan menggunakan serbuk CsNO3 sebagai senyawa pembawa (carier) dan pereaksi HClO4, sedangkan proses penukar kation dilakukan dengan penambahan zeolit Lampung. Tujuan penelitian adalah mendapatkan metode valid untuk pemisahan 137Cs dalam PEB U3Si2-Al pasca iradiasi, khususnya aspek pengaruh berat serbuk CsNO3 dan berat zeolit Lampung yang ditambahkan. Proses pengendapan isotop 137Cs dilakukan dengan memipet larutan PEB U3Si2-Al sebanyak 150 µL kemudian ditambahkan serbuk CsNO3 dengan variasi berat 500; 625; 700 ; dan 1000 mg serta 4 mL HClO4 dalam pengangas es selama 1 jam. Hasil proses pengendapan diperoleh endapan 137CsClO4yang terpisah dengan supernatan sebagai fasa cair.Sementara itu, proses penukar kation dilakukan dengan menambahkan zeolit Lampung variasi berat 700; 900; 1000 ; dan 1200 mg dengan pengadukan selama 1 jam. Hasil proses penukar kation diperoleh padatan 137Cs-zeolit dalam fasa padat dan isotop lainnya dalam fasa cair. Endapan 137CsClO4 dan padatan137Cs-zeolit serta supernatan diukur kandungan 137Cs menggunakan spektrometer-g. Hasil analisis menunjukkan bahwa berat CsNO3 yang paling banyak mengikat 137Cs terjadi pada penambahan CsNO3 seberat 700 mg yaitu sebesar 0,0472 µg, sedangkan penambahan zeolit Lampung yang optimal diperoleh pada berat 1000 mg hingga 1200 mg dengan kandungan isotop 137Cs dalam padatan 137Cs-zeolit diperoleh sebesar 0,0557 µg. Pemisahan isotop 137Cs menggunakan metode penukar kation dengan penambahan zeolit Lampung 1000 mg hingga 1200 mg mempunyai hasil lebih baik bila dibandingkan dengan metode pengendapan. Selain itu, pengerjaan dengan metode penukar kation lebih mudah serta lebih aman bila dibandingkan dengan metode pengendapan yang pengerjaannya harus dalam penggangas es (-4 ºC), menggunakan bahan kimia HClO4 dengan aceton dan etanol yang bersifat volatil dan eksotermik.Kata kunci: isotop 137Cs, zeolit, serbuk CsNO3, metode penukar kation dan pengendapanABSTRACTPRECIPITATION METHOD AND KATION EXCHANGE METHOD FOR CESIUM SEPARATION OF U3Si2-Al FUEL ELEMENT. 137Cs isotope was one of the fission products which could be used as a burn up monitor to study the performance of the fuel during irradiation in a reactor. For analyzed 137Cs isotope in post-irradiation U3Si2-Al fuel element plate (PEB), it was needed a valid method to obtain accurate data. Several methods could be used for 137Cs separation from U3Si2-Al PEB solution were precipitation method in CsClO4 salt form according to ASTM E 320-79 and cation exchange method using Lampung zeolite. The precipitation process was done using CsNO3 powder as a carrier substance and HClO4 reagent, while the cation exchange process was done by the addition of Lampung zeolite. The objective research was getting a valid method for 137Cs separation in post-irradiation U3Si2-Al PEB, especially for the aspects of CsNO3 powder weight influence and weight of zeolite Lampung was added. 137Cs isotope precipitation process was done by pipetting 150 mL U3Si2-Al PEB solution which was added to the 500; 625; 700; and 1000 mg weight variation CsNO3 powder and 4 mL HClO4 in ice media for 1 hour. The precipitation process results was obtained CsClO4 precipitate separated from the supernatant as a liquid phase. Mean while, the cation exchange process was done by adding 700; 900; 1000 and 1200 mg weight variation Lampung zeolite by shaking for 1 hour. The cation exchange process results was obtained 137Cs-zeolite in the solid phase and the other isotopes in the liquid phase. The137Cs content in 137CsClO4 precipitate,137Cs-zeolite solid phase and supernatant was measured using spectrometre-g. The analysis showed that the optimum weight of CsNO3 addition when most binding of 137Cs occurred was 700 mg equal to 0.0472 g 137Cs isotope, while the optimum weight addition of Lampung zeolite was 1000 mg until 1200 mg equal to 137Cs isotope content in137Cs-zeolite obtained was 0.0557 g. The 137Cs isotope separation process using both methods could be concluded that the cation exchange method using zeolite by the addition of 1000 mg Lampung zeolite until 1200 mg had better result than the precipitation method. The other advantages of this method were easier and saver than precipitation methods that the process should be in ice batch (-4oC), using chemicals HClO4, acetone and ethanol which had volatile and exothermic character.Keywords: 137Cs isotope, zeolite, CsNO3 powder, cation exchange and precipitation method

KARAKTERISASI PANAS JENIS ZIRCALOY-4 SN RENDAH (ELS) DENGAN VARIABEL KONSENTRASI Fe

ABSTRAK KARAKTERISASI PANAS JENIS ZIRCALOY-4 Sn RENDAH (ELS) DENGAN VARIABEL KONSENTRASI Fe. Telah disintesis Zircaloy-4 Sn rendah (ELS) dengan konsentrasi Fe sebagai variabel. Selanjutnya dilakukan karakterisasi panas jenis dengan Analisis Termal Diferensial (Differential Thermal Analysis/DTA) antara temperatur 35 °C (308 K) − 437 °C (710 K). Variasi konsentrasi Fe dalam Zircaloy-4 Sn rendah (ELS) adalah 0,5; 0,75 dan 1,0% Fe. Panas jenis Zircaloy-4 Sn rendah (ELS) pada variasi Fe dan interval temperatur tersebut berturut-turut adalah 2,33; 3,56; dan 3,82 kal/mol K. Panas jenis rerata ELS mengikuti teori panas jenis campuran yaitu naik dengan naiknya kadar Fe. Berdasarkan data tersebut diintepretasikan bahwa Zircaloy-4 Sn rendah lebih tahan korosi jika dibandingkan dengan Zircaloy-2. KATA KUNCI Zircaloy-4 Sn rendah (ELS), Analisis Termal Diferensial (DTA), Panas jenis. ABSTRACT CHARACTERIZATION OF SPECIFIC HEAT ON ZIRCALOY-4 LOW Sn (ELS) WITH Fe CONCENTRATION AS VARIABLE. Zircaloy-4 low Sn (ELS) with Fe concentration as the variable has been synthesized. The characterization of the specific heat was performed using Differential Thermal Analysis (DTA) at temperatures between 35 ºC (308 K) − 437 ºC (710 K). The variations of Fe concentration in Zircaloy-4 low Sn (ELS) are 0.5%, 0.75% and 1.0% Fe. The specific heat of Zircaloy-4 low Sn (ELS) with variation of Fe concentration at the given temperature interval are 2.33, 3.56 and 3.82 cal/mol K consecutively. The average specific heat of the ELS follows the theory of the specific heat of a mixture in which it increases with Fe content. Based on the specific heat data, it can be intrepreted that Zircaloy-4 low Sn has better corrosion resistance than Zircaloy-2. FREE TERMS: Zircaloy-4 low Sn (ELS), Differential Thermal Analysis (DTA), Specific hea

PEMBUATAN PELAT ELEMEN BAKAR MINI UMo-Al DENGAN DENSITAS URANIUM 6 DAN 7 gU/cm3

ABSTRAK PEMBUATAN PELAT ELEMEN BAKAR MINI U-Mo/Al DENGAN DENSITAS URANIUM 6 DAN 7 gU/cm3. Pembuatan PEB mini UMo-Al bertujuan untuk pengembangan bahan bakar U3Si2/Al dengan uranium pengayaan rendah (<20% U235). Paduan U-7Mo, U-8Mo dan U-9Mo dibuat dengan teknik peleburan menggunakan tungku busur listrik pada kondisi: media gas Ar, arus 150 A, dan setiap paduan dilakukan peleburan dengan 5 kali pengulangan. Ingot paduan U-7Mo hasil peleburan dibuat serbuk hingga diameter partikel serbuk <125 µm. Selanjutnya ditimbang serbuk U-7Mo dan matriks Al dengan perbandingan sesuai untuk densitas uranium 6 dan 7gU/cm3, dicampur dan dibentuk menjadi inti elemen bakar (IEB) mini U-7Mo/Al dengan pengepresan pada tekanan 50 bar. IEB U-7Mo/Al dimasukkan kedalam lubang frame dan kedua sisinya ditutup dengan cover, kemudian pada keempat sisi sambungannya diikat dengan las TIG sehingga membentuk paket rol. Paket rol diubah menjadi pelat elemen bakar (PEB) mini U-7Mo/Al dengan pengerolan panas pada temperatur 425 oC dan dilanjutkan pengerolan dingin hingga ketebalan ± 1,40 mm. Hasil pengujian/analisis menunjukkan bahwa: ingot paduan U-Mo cukup homogen, ulet, tidak terdapat lapisan oksida dipermukaannya dan kekerasan meningkat seiring kenaikan kadar Mo. Serbuk U-7Mo berbentuk pipih dan tidak beraturan dengan berat jenis 16,336 g/cm3. Inti elemen bakar mini U-7Mo/Al densitas uranium 6 dan 7 gU/cm3 hasil pengepresan berdimensi 25 x15 x ±2,98 mm dan 25 x15 x ±3,00 mm, tidak terdapat cacat dalam bentuk retak/crack. Data radiografi PEB. U-7Mo/Al terlihat bahwa distribusi uranium di dalam meat cukup homogen, terjadi pemanjangan pelat ±5,76 kali dengan tebal kelongsong rerata pada SJ, TG dan SD berturut-turut 0,407 mm, 0,440 mm, dan 0,425 mm dengan tebal minimum 0,302 mm di SJ. Dari seluruh data uji menunjukkan bahwa pembuatan PEB mini U-Mo/Al diperoleh hasil yang cukup baik sehingga dapat gunakan sebagai acauan untuk penelitian lebih lanjut.   Kata Kunci: paduan U-Mo, bahan bakar dispersi, inti elemen bakar U-Mo/Al, pelat elemen bakar U-Mo/Al   ABSTRACT THE MANUFACTURE OF THE UMo-Al MINI FUEL PLATE WITH URANIUM DENSITY 6 AND 7 gU/cm3. The manufacture of U-Mo/Al mini fuel plate was performed in order to develop U3Si2/Al fuel with low enrichment uranium (<20% U235). The U-7Mo, U-8Mo and U-9Mo alloys were made by smelting techniques using an electric arc furnace at the conditions: Ar gas media, current 150 A, and each alloy smelting was done with 5 repetitions. The U-7Mo alloy remelting was made of powder to the powder particle diameter <125 μm. Furthermore the U-7Mo powders and Al matrix were weighed with a ratio corresponding to 6 and 7gU/cm3 uranium density, mixed and formed into a U-7Mo/Al mini fuel core by pressing at a pressure of 50 bar. The U-7Mo/Al mini fuel core was incorporated into the frame hole and both sides were covered with a cover, and then on the fourth side seams was fastened with TIG welding to form a roll package. Package roller was converted into U-7Mo/Al mini fuel plate by hot rolling at a temperature of 425oC and continued cold rolling up to a thickness of ± 1.40 mm. Test results of analysis indicated that: ingots U-Mo alloys quite homogeneous, ductile, there was no oxide layer on the surface and the hardness increased with Mo content. The U-7Mo powders and irregularly shaped flat had specific gravity of 16.336 g/cm3. The U-7Mo/Al mini fuel core of a uranium which had densityof 6 and 7gU/cm3 as a result of the pressing had dimensions of (25 x15 x ± 2.98) mm and (25 x15 x ± 3.00) mm, there was no defect in the form of crack. Radiographic data of U-7Mo/Al mini fuel plate was seen that the distribution of uranium in the meat fairly homogeneous, there was a lengthening plate ± 5.76 times the average cladding thickness on the SJ, TG and SD respectively 0.407 mm, 0.440 mm and 0.425 mm with a minimum thickness 0.302 mm at SJ. From all the test data showed that the manufacture of U-Mo/Al mini fuel plate had shown good results so it could be used as refference for further research.  Free Terms: U-Mo alloy, dispersion fuel, the U-Mo/Al fuel core, the U-Mo/Al fuel plat

INTERAKSI TERMOKIMIA BAHAN BAKAR U3SI2 TMU 2,96 GU/CM3 DENGAN MATRIKSS AL DAN KELONGSONG ALMG2

INTERAKSI  TERMOKIMIA  BAHAN BAKAR  U3Si2 TMU  2,96 gU/cm3 DENGAN MATRIKS Al  DAN  KELONGSONG AlMg2. Sebelum melakukan pengujian interaksi kelongsong AlMg2 dengan inti  elemen bakar U3Si2-Al pasca iradiasi, terlebih dahulu dilakukan pengujian interaksi kelongsong AlMg2 dengan U3Si2-Al pra iradiasi. Hal ini bertujuan untuk mengetahui dan menguasai metode uji untuk selanjutnya digunakan dalam pengujian interaksi kelongsong AlMg2 dengan inti  elemen bakar U3Si2-Al pelat elemen bekar (PEB) pasca iradiasi di hotcell. Pengujian  pra iradiasi dilakukan dengan pemanasan PEB  U3Si2-Al di dalam tungku DTA (Differential Thermal Analysis) dengan variasi temperatur sebagai simulasi proses radiasi di dalam reaktor. PEB U3Si2-Al dengan tingkat muat uranium (TMU) 2,9 gU/cm3 berukuran 10x10 mm dipanaskan di dalam tungku DTA  pada temperatur 450, 550; 650; 900 dan 1350oC dengan waktu tunda selama 1jam. Analisis mikrostruktur diamati menggunakan SEM/EDS. Interaksi termokimia antara bahan bakar U3Si2 dengan matriks Al maupun kelongsong AlMg2 mulai terjadi pada temperatur 550oC yang ditunjukkan dengan adanya interaksi unsur Al dengan uranium serta migrasi unsur Mg ke batas frame bahan bakar. Pada pemanasan 630oC terjadi peleburan matriks Al dan kelongsong AlMg2. Lelehan matriks Al dan kelongsong AlMg2 secara langsung berinteraksi dengan U3Si2 membentuk aglomerat dan senyawa baru U(Al,Si)x serta UAlx pada pemanasan 900oC dan 1350oC. Pembentukan aglomerat terjadi semakin besar dengan meningkatnya temperatur pemanasan. Interaksi termokimia dan pembentukan senyawa U(Al,Si)x dan UAlx teridentifikasi pada termogram DTA

REAKSI TERMOKIMIA PADUAN AlFeNi DENGAN BAHAN BAKAR U3Si2

ABSTRAK REAKSI TERMOKIMIA PADUAN AlFeNi DENGAN BAHAN BAKAR U3Si2. Reaksi termokimia paduan AlFeNi pada komposisi Fe 2,5% dan Ni 1,5% dengan bahan bakar U3Si2 serta reaksi termokimia kelongsong AlMg2 dengan bahan bakar U3Si2 telah dipelajari. Analisis dilakukan untuk mengetahui fenomena reaksi termokimia paduan AlFeNi dengan U3Si2 yang dibandingkan dengan reaksi termokimia kelongsong AlMg2 dengan U3Si2 menggunakan metode Differential Thermal Analysis. Tujuan analisis ini adalah untuk mengetahui kompatibilitas panas paduan AlFeNi dan AlMg2 dengan bahan bakar U3Si2 jika nanti paduan AlFeNi digunakan sebagai kelongsong bahan bakar. Hasil analisis menunjukkan bahwa paduan AlFeNi pada komposisi Fe 2,5% dan Ni 1,5% dengan bahan bakar U3Si2 mengalami reaksi endotermik pada temperatur 672,65 °C dengan panas reaksi ΔH = 108,1812 J/g dan mengalami reaksi eksotermik membentuk senyawa pada temperatur 693,24 °C dengan panas reaksi ΔH= -117,322 J/g. Sedangkan pada temperatur 659,20 °C kelongsong AlMg2 dengan bahan bakar U3Si2 mengalami reaksi endotermik dengan membutuhkan panas sebesar ΔH = 235,4043 J/g dan pada temperatur 737,66 °C mengalami reaksi eksotermik dengan melepaskan panas sebesar ΔH = -47,4639 J/g. Dari fenomena reaksi termokimia tersebut dapat diketahui bahwa kompatibilitas panas paduan AlFeNi dengan U3Si2 sebagai kelongsong bahan bakar hingga temperatur 600 °C relatif baik dan cenderung relatif sama dengan kelongsong AlMg2. KATA KUNCI: reaksi termokimia, paduan AlFeNi, bahan bakar U3Si2, kelongsong AlMg2, Differential Thermal Analysis, entalpi ABSTRACT THERMOCHEMICAL REACTION OF AlFeNi ALLOY WITH U3Si2 FUEL ELEMENT. The thermochemical reaction between AlFeNi alloy at a composition of 2,5% Fe and 1.5% Ni and U3Si2 fuel element and that between AlMg2 cladding and U3Si2 fuel element have been studied. Analyses were conducted to determine the thermochemical reaction phenomenon between AlFeNi alloy and U3Si2 compared with that between AlMg2 cladding and U3Si2 using Differential Thermal Analysis method. The purpose of the analyses is to understand the compatibility of AlFeNi alloy and AlMg2 with U3Si2 fuel element if later AlFeNi alloy is used as fuel element cladding. Results of the analyses indicate that the AlFeNi alloy with a composition of 2.5% Fe and 1.5% Ni reacted with the U3Si2 fuel through an endothermic reaction at a temperature of 672.65 oC with a heat of reaction ΔH = 108.1812 J/g, and an exothermic reaction at a temperature of 693.24 °C with a heat of reaction ΔH= -117.322 J/g. Meanwhile, AlMg2 cladding with U3Si2 fuel element underwent an endothermic reaction at a temperature of 659.20 °C with a heat of reaction ΔH = 235.4043 J/g, and an exothermic reaction at a temperature of 737.66 °C with a heat of reaction ΔH = -47.4639 J/g. From the thermochemical reaction phenomena above, it is concluded that the compatibility of AlFeNi alloy with U3Si2 as fuel element cladding is relatively satisfactory up to a temperature of 600 oC, and the trend is similar for AlMg2 cladding. FREE TERMS: thermochemical reaction, AlFeNi alloy, U3Si2 fuel element, Differential Thermal Analysis, enthalph

KARAKTERISASI KOMPOSISI KIMIA, LUAS PERMUKAAN PORI DAN SIFAT TERMAL DARI ZEOLIT BAYAH, TASIKMALAYA, DAN LAMPUNG

ABSTRAKKARAKTERISASI KOMPOSISI KIMIA, LUAS PERMUKAAN PORI, DAN SIFAT TERMAL DARI ZEOLIT BAYAH, TASIKMALAYA, DAN LAMPUNG. Telah dilakukan karakterisasi komposisi kimia, luas permukaan, jari-jari pori, daya serap (adsorption) dan sifat termal zeolit Bayah, Tasikmalaya, dan Lampung. Tujuan karakterisasi adalah untuk memahami karakter ketiga zeolit karena diduga perbedaan jenis zeolit akan menghasilkan karakter komposisi kimia, luas permukaan, jari-jari pori, dan daya serap yang berbeda. Hasil analisis menunjukkan bahwa zeolit Bayah, Tasikmalaya, dan Lampung mengandung unsur kimia Al, Si, P, K, Ca, Ti, Fe, dan S. Dari analisis luas permukaan diperoleh bahwa zeolit Lampung mempunyai luas permukaan 10,0477 m2, jari-jari pori 16,0653Å, dan adsorpsi 24,500 ml/g lebih besar dibanding zeolit Tasikmalaya sebesar 6,3319 m2, jari-jari pori 16,2350 Å, dan adsorpsi 13,2500 ml/g, dan zeolit Bayah sebesar 8,3528 m2, 16,2350 Å, dan 13,250 ml/g. Dari karakterisasi sifat termal diketahui bahwa ketiga zeolit tersebut mengalami pengurangan berat sebesar 5,93% hingga 8,33% yang menyebabkan terjadinya perubahan fase baru yang ditunjukkan oleh reaksi endotermik pada temperatur 150 °C hingga 600 °C dan 850 °C hingga 1000 °C. Ketiga zeolit tersebut mengalami penurunan kapasitas panas hingga temperatur 199,96 °C tetapi di atas temperatur 216,66 °C mengalami kenaikan kapasitas panas hingga temperatur 437,78 °C. Hasil karakterisasi yang diperoleh menunjukkan bahwa perbedaan jenis zeolit tidak memberikan komposisi kimia dan karakter termal yang signifikan yang dibuktikan dengan analisis uji F, namun jelas terlihat perbedaan luas permukaan, jari-jari pori, dan besar adsorpsi dari ketiga zeolit tersebut. Hasil karakterisasi ini diharapkan sebagai langkah awal untuk mengetahui karakter ketiga zeolit untuk digunakan sebagai penukar ion cesium yang akan dilakukan pada penelitian selanjutnya. KATA KUNCI: zeolit, kompisisi kimia, luas permukaan, jari-jari pori, sifat termal ABSTRACT CHARACTERIZATION OF CHEMICAL COMPOSITION, SURFACE AREA PORE, AND THERMAL PROPERTIES OF ZEOLITES FROM BAYAH, TASIKMALAYA, AND LAMPUNG. Characterization of chemical composition, surface area, pore radius, adsorption, and thermal properties of zeolites from Bayah, Tasikmalaya, and Lampung have been performed. The purpose of the characterization is to understand the characteristics of the three zeolites since different types of zeolite will yield different chemical composition, surface area, pore radius, and adsorption. The analysis shows that zeolites from Bayah, Tasikmalaya, and Lampung consist of chemical elements Al, Si, P, K, Ca, Ti, Fe, and S. The analysis of the surface area indicates that zeolite from Lampung has surface area of 10.0477 m2, pore radius of 16.0653 Å, and adsorption of 24.500 ml/g, which are greater than those of zeolite from Tasikmalaya with surface area of 6.3319 m2, pore radius of 16.2350 Å, adsorption of 13.2500 ml/g, zeolite from Bayah with surface area of 8.3528 m2, pore radius of 16.2350 Å, and adsorption of 13.250 ml/g. From of the thermal properties characterization it is shown the three zeolites experienced weight reduction from 5.93% to 8.33%, which results in the formation of new phases as indicated by endothermic reactions from 150 °C to 600 °C and from 850 °C to 1000 °C. The three zeolites experienced a decrease in heat capacity up to temperature of 199.96 °C, whereas at temperatures above 216.66 °C the zeolites experienced an increase in heat capacity up to 437.78 °C. The results of the characterization indicate that different types of zeolite do not yield significant difference in chemical composition and thermal characteristics as proven with F test, however different surface area, pore radius, and adsorption characteristics are observed. The characterization results are expected to be the first step in determining the characteristics of the three zeolites that are to be used for cesium ion exchange in the incoming research.  FREE TERMS: zeolite, chemical coomposition, surface area, pore radius, thermal characteristich