KOMPATIBILITAS MATRIK AI DENCAN BAHAN BAKAR JENIS UMo

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854-5561 KOMPATIBILITAS MATRIK AI DENCAN BAHAN BAKAR JENIS UMo Aslina Br.Ginting ABSTRAK KOMPATIBILITAS MATRIK AI OENGAN BAHAN BAKAR JENIS UMo. Kompatibilitas matrik AI dan bahan bakar UMo dengan UMo. Untuk membuktikan ditandai dengan tidak te~adinya reaksi antara matrik AI ada tidaknya interaksi bahan bakar UMo dengan matrik AI dilakukan penelitian tentang kompatibitas matrik AI dengan bahan bakar UMo menggunakan alat Differential Thermal Analysis (OTA) dari temperatur 30 C hingga 1700 C dengan kecepatan pemanasan 10 C/menit. Oari analisis diperoleh hasil bahan bahan bakar jenis UMo dengan kandungan Mo 7%, 9%, 10% dan 15% mengalami perubahan fasa dari fase a + cs menjadi fasa a + y pada temperatur 576,52 C hingga 580,16 C. Pada temperatur 643,04 C hingga 645,37 C terjadi puncak endotermik yang menunjukkan terjadinya peleburan matrik AI. Pada temperatur 669.25 C hingga 679.14 C terjadi reaksi eksotermik yang menunjukkan interaksi antara leburan matrik AI dengan UMo dengan melepaskan sejumlah panas dan pada temperatur 1339.1 OoC hingga 1344,26 C te~adi reaksi endotermik yang menunjukkan terjadinya reaksi antara lelehan matrik AI dengan uranium membentuk senyawa UAlx dengan menyerap sejumlah panas. Oari hasil analisis ini dinyatakan bahwa matrik AI sangat kompatibel dengan bahan bakar UMo hingga temperatur 643.03 C tetapi diatas temperatur tersebut matrik AI telah bereaksi dengan bahan bakar UMo. PENDAHULUAN Berdasarkan hasil analisis fabrikator ditunjang dengan keselamatan operasi reaktor bahwa pelat elemen bakar U3Si2-AI dengan tingkat muat uranium 2,9 g/cm3 dan 3.6 g/cm3 sang at baik di gunakan sebagai bahan bakar di dalam reaktor1j. Sedangkan untuk tingkat muat uranium 4.2 dan 4.8 g/cm3 data analisis fabrikasi menunjukkan bahwa kedua pelat elemen bakar tersebut tidak mengalami kendala dalam proses fabrikasi tetapi penggunaannya didalam reaktor sedang dalam penelitian. Tetapi untuk bahan bakar U3Si2-AI dengan tingkat muat uranium 5.2 g/cm3 pada proses tabrikasi mengalami kendala dalam hal ketebalan kelongsong AIMg-2 yang dipersyaratkan. Bila muatan uranium ditingkatan menjadi 5.2 g/cm3 menyebabkan volttme inti elemen bakar akan meningkat sehingga berpengaruh kepada perubahan ketebalan kelongsong AIMg2. Hal ini tidak diinginkan karena tidak sesuai dengan persyaratan tabrikasi pelet elemen bakar reaktor riset karena ketebalan kelongsong bahan bakar yang dipersyaratkan adalah minimum 0.25 mm dan maksimum 0.36mm. Oleh karena itu dalam meningkatkan muatan uranium. dilakukan penelitian dan pengembangan bahan bakar reaktor riset untuk mencari bahan bakar maju yang mempunyai densitas lebih tinggi dari bahan bakar U30B-AI maupun U3Si2-AI. Salah satu bahan bakar maju yang mempunyai densitas tinggi sekitar 18,6 g/cm3 adalah paduan UMo-AI. Paduan UMo dipilih sebagai bahan bakar maju reaktor riset dan sekaligus sebagai pengganti bahan bakar U30B dan U3Si2 Paduan UMo mempunyai densitas sekitar 18,6 g/cm3 dibanding bahan bakar U3Si2 hanya sekitar 12.2 g/cm3[2], sehingga paduan UMo tersebut dengan mudah dapat dibuat menjadi elemen bakar nuklir dengan tingkat muat uranium lebih besar dari 6 9 U/cm3. Keunggulan lain yang dimiliki paduan 24

ISSN 0854-5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 UMo adalah mempunyai daerah fasa gamma (y) relatif besar dan mempunyai kompatibilitas serta stabilitas panas dengan matrik AI relatif baik[3]. Karena keunggulan yang dimiliki oleh paduan UMo tersebut maka paduan UMo tersebut merupakan salah satu bahan bakar reaktor riset yang perlu dipelajari dan dilakukan penelitian dan pengembangan teknologi fabrikasinya. Proses fabrikasi untuk pembuatan bahan bakar jenis UMo, paduan UMo tersebut harus didispersikan dengan matrik AI, dimana matrik AI tersebut berfungsi sebagai penghantar panas dalam bahan bakar serta berfungsi untuk mengisi kekosongan porositas yang terdistribusi didalam bahan bakar UMo. Oistribusi matrik AI yang merata didalam bahan bakar UMo menyebabkan tidak terjadinya pengelembungan bahan bakar sewaktu digunakan di dalam reaktor. Begitu pentingnya kegunaan matrik AI di dalam bahan bakar UMo maka perlu dipahami dan diketahui fenomena yang terjadi akibat interaksi paduan UMo dengan matrik AI. Oiduga fenomena tersebut akan menyebabkan perubahan karakter didalam bahan bakar. Kompatibilitas matrik AI dan bahan bakar UMo ditandai dengan tidak terjadinya reaksi antara matrik AI dengan UMo. Salah satu langkah yang dilakukan untuk membuktikan kompatibilitas matrik AI dan bahan bakar UMo dengan mempelajari fenomena interaksi bahan bakar UMo dengan matrik AI dengan alat Differential Thermal Analysis (OTA). Oari beberapa informasi ilmiah diketahui bahwa sebelum bahan bakar UMo irradiasi didalam reaktor dilakukan beberapa proses yaitu proses atomisasi dalam pembuatan serbuk UMo yang dilanjutkan dengan proses fabrikasi. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan analisis tentang kompatibilitas matrik AI dengan bahan bakar lama yaitu U30a dan U2SiP.4]. Oari hasil analisis OTA terse but diperoleh bahwa bahan bakar U30a dan U2Si3 sangat stabil terhadap panas hingga temperatur 600oe. Tetapi diatas 6000e yaitu pada 637,5 e bahan bakar U30a telah bereaksi dengan matrik AI membentuk U02 dan AI203 dan pada akhir reaksi termik terjadi pembentukan senyawa UAlx (UAI2,UAI3 dan UAI4) [3.41.Sedangkan U2Si3 mengalami reaksi termik pada temperatur 639Pe membentuk senyawa U(AI,Si)x yang diikuti oleh pembentukan senyawa UAlx pada temperatur 1372 e[5,6], Berdasarkan informasi dan hasil analisis terhadap kedua bahan bakar diatas maka untuk mengetahui kompatibilitas matrik AI dengan bahan bakar UMo perlu dilakukan suatu pembuktian Kemudian hasilnya akan dibandingkan dengan fenomena yang terjadi pada bahan bakar U30a dan U2Si3. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi masukan kepada fabrikan bahan bakar reaktor riset untuk memahami karakter bahan dalam mendesain bahan bakar jenis UMo, METODELOGI 1. Bahan: PENELITIAN Bahan Bakar UMo-AI dengan kandungan Mo 7%, 9%, 10% dan 15% 2. Peralatan : Differential Thermal Analysis 3.Cara Kerja (DTA) Sampel U Mo-AI hasil peleburan U dan Mo logam dengan kandungan Mo 7%, 9%, 10% dan 15% disiapkan, kemudian masingmasing ditimbang seberat 85 mg. Sampel bahan bakar dengan kandungan Mo 7% yang sudah diketahui beratnya dimasukkan kedalam krusibel Alumina. Kemudian dimasukkan kedalam chamber OTA rod untuk divakumkan hingga tekanan 10-1bar. Setelah tercapai kondisi vakum selanjutnya chamber OTA rod dialiri gas Argon dengan tekanan 2,5 bar. Analisis kompatibilitas matrik AI dengan bahan bakar UMo dilakukan pad a temperatur ruangan hingga mencapai temperatur 17000e dengan kecepatan pemanasan 10oe/menit dengan 2x pengulangan pengukuran [7,a]. Langkah pengukuran yang dilakukan terhadap bahan bakar dengan kandungan Mo 7%, dilakukan dengan cara yang sama terhadap masing-masing bahan bakar dengan kandungan Mo 9%, 10% dan 15%. Hasil analisis OTA berupa terrnogram puncak endotermik atau eksotermik dievaluasi. Temperatur mulai terbentuknya puncak 25

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854-5561 tersebut disebut onset temperatur dan titik akhir terbentuknya puncak tersebut disebut top temperatur. Sedangkan luas puncak yang terbentuk menunjukkan jumlah panas yang dibutuhkan atau dilepaskan. HASIL.DAN PEMBAHASAN Dari analisis kompatibilitas yang dilakukan terhadap paduan UMo-AI dengan kandungan Mo 7%,9%, 10% dan 15%, diperoleh hasil bahwa matrik AI sangat kompatibel dengan bahan bakar UMo hingga temperatur pemanasan 643,04 C. Tetapi pad a temperatur 580,16 C paduan UMo dengan kandungan 7% Mo telah mengalami perubahan fasa dari fasa a + 8 menjadi fasa -..,..--... ~ a + Y [91. Perubahan fasa ini ditunjukkan dengan adanya perubahan base line aliran panas dari pengukuran pad a temperatur 580.16 C seperti yang terlihat pad a puncak 1 Gambar-1. Perubahan fasa yang terjadi pad a temperatur!;i80,16 C tidak menyebabkan interaksi matrik AI dengan bahan bakar UMo. Hal ini dibuktikan dengan hasil analisis termal masing-masing terhadap serbuk AI 99,999% dan UMo seperti yang ditunjukkan Gambar 2a dan 2b. Dari hasil analisis ini terlihat aliran panas untuk serbuk AI 99,999% mulai berubah pad a temperatur 660,52 C, sedangkan aliran panas bahan bakar UMo telah berubah pada temperatur 578,63 C. experiment: Ujl UMo-Ai 1'%,3G-155OoC.100C1men Atm. : Ar _;;:;:;;;;._~-;~-, 03-22~5 Procedure: UJIUMo-AI15%.30-155OoC.100C1men(Ulangan) (Seq 1) - 1 "T--'. - --r.. -_ m T ---- -. -1 ---'---'T-- ----0: j -.----r-- ----.-----r Heat Flow/ mw 130 l' Exo 110 Crucible: Al203 1 Ma (mg) :120.7 90 3 5-30 200 300 400 500 600 mmm L-..-----L-_.,.L... 700 I 800 I 900! 100(0 1100 L...-J 1200! 14 1300 1400 1. ' Temperaturel C.! Gambar-1. Reaksi Termokimia Kompatibilitas Matrik AI Dengan UMo Pada Kandungan Mo 7% 26

ISSN 0854-5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ~A_~,I Feg. : Experiment: AI stand,30-75ooc,100c1men (14-03-05 ~: Ar 03-14-05 Procedure: AI sland,3()"75ooc,100c/men (14-03-05) (Seq 1).---r Heat Flowl mw o Crucible: A1203.J Mass (mg) 85.1-25 Onset Temp - 660,52oC -75-100 -125-150 -175-200 -225-250 50 100 150, 200 250 i 300 350 ~O 450 5~0 550 600, 650 Gambar-2a. Termogram DTA serbuk AI 99,999% r---, Heat Flow/ mw t Exo 0.0005 Fig. : Experiment: Mo Standard, 3()"10000C,100C/mt (07-o1JQfi),: Ar 01-07-05 Procedure: Ut.,1o.. '. 3O-10000C,100C1mt (31-12-0.4) (Seq 1) Crucible: AI 100 I,d Mass (mg) H7.5 0.0004 0.0003 50, 100 160, 200, 250 300 350 400, 450, 500, 550 600 Temperaturel C Gambar-2b. Termogram DTA Bahan Bakar UMo. 'ii< 27

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854-5561 Oari Gambar-1 puncak -2 diperoleh bahwa pada temperatur 645,37 c hingga temperatur 661,28 c paduan UMo dengan kandungan Mo7% mengalami reaksi peleburan matrik AI dengan membutuhkan panas sebesar 132,85J/g. Fenomena peleburan matrik AI ini diindikasikan dengan terjadinya reaksi termokimia endotermik pad a onset temperatur 645,37 c dan berakhir pad a top temperatur 661,28 C. Hal ini menunjukkan bahwa matrik AI didalam UMo 7% mulai melebur pada temperatur 645,37 c dan berakhir melebur pada temperatur 661,28 c dengan membutuhkan panas sebesar 132.85J/g. Pad a pemanasan lebih lanjut terhadap paduan UMo 7% pad a temperatur 679,14 c hingga 719,20 c seperti yang ditunjukkan pada Gambar-1 puncak-3, jelas terlihat bahwa hasil leburan matrik AI secara langsung bereaksi dengan bahan bakar UMo membentuk senyawa U(AI,Mo)x[9). Reaksi pembentukan senyawa U(AI,Mo)x ditunjukkan dengan terjadinya reaksi termokimia eksotermik secara cepat setelah terjadi reaksi peleburan matrik AI. Pembentukan senyawa U(AI,Mo)x mulai terjadi pada onset temperatur 679,14 c dan berakhir pada top temperatur719,20 c dengan mengeluarkan sejumlah panas sebesar 358,64J/g seperti yang ditunjukkan pada puncak 3 Gambar-1. Reaksi termik eksotermik UMo + AI (padat) UMo + AI (padat) UMo UMo + AI (Iiq ) UMo + U(AI,Mo)x UMo + AI (padat) + AI (Iiq) UMo + U(AI,Mo ) x UAlx + Mo Fenomena kompatibitas matrik AI dengan bahan bakar UMo pad a kandungan Mo 7% hampir sama dengan bahan bakar UMo pada kandungan Mo 9% 10 % dan 15%. Pad a bahan bakar UMo dengan kandungan Mo 9%, 10% dan 15% terjadi reaksi termokimia sebayak 4 (empat) tahap. Sedangkan pada bahan bakar UMo dengan kandungan Mo 7% terjadi reaksi termokimia sebanyak 5 (lima) tahap. Terjadinya perbedaan reaksi termik pada bahan bakar Mo 7% dibanding dengan 9%, 10% dan 15% disebabkan karena kan- pada puncak-3 terjadi berdekatan dengan puncak endotermik peleburan matrik AI yang terjadi pada puncak-2. Hal ini disebabkan karena adanya pengikatan atau difusi lelehan martik AI kedalam bahan bakar UMo secara cepat, yang di.sebabkan karena lelehan matrik AI mempunyai kontak antar muka dengan gaya gerak yang lebih besar sehingga ikatan intermetalik lelehan AI dengan UMo terjadi secara simultan dengan reaksi peleburan matrik AI(9). Pembentukan senyawa U(AI,Mo)x pada reaksi eksotermik tersebut menunjukkan bahwa pemanasan hingga temperatur 719,20 c terbentuk dua senyawa UAlx dan UMo dalam kondisi meta stabil, sehingga pemanasan lebih lanjut pada temperatur 1339,11 c sampai dengan 1346,13 c terjadi reaksi termokimia membentuk puncak endotermik yang menunjukkan terjadinya pembentukan senyawa UAlx (UAI4, UAI3 dan UAI2) dari senyawa U(AI,Mo)x seperti yang terlihat pada puncak 4 Gambar-1. Pembentukan senyawa UAlx (UAI4, UAI3 dan UAI2) terjadi disebabkan oleh pengikatan logam uranium dengan lelehan matrik AI membentuk senyawa tersebut (9.10J. Reaksi termokimia yang terjadi pada bahan bakar UMo-AI dapat terjadi menurut reaksi berikut [4, 9J. (580 C) (645.37 C) (679.14 C) (1339.11 C) dung an matrik AI didalam bahan bakar Mo 7% lebih besar dibanding dengan kandungan matrik AI didalam bahan bakar UMo 9%,10% dan 15%, sehingga menyebabkan interaksi matrik AI dengan uranium membentuk senyawa UAlx terjadi lebih besar. Hal ini didukung oleh terbentuknya puncak endotermik pad a temperatur 1425,86 c hingga 1478,62 c seperti yang terlihat pad a puncak-5 Gambar-1. Puncak endotermik. tersebut menunjukkan terjadi reaksi termokimia lanjutan untuk pembentukan senyawa UAlx 28

ISSN 0854-5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 dengan membutuhkan panas sebesar 21,14 JIg. Fenomena reaksi termik kompatibilitas matrik AI dengan bahan bakar UMo untuk 7%,9%,10% dan 15% Mo secara menyeluruh ditunjukkan pada Gambar-1 hingga Gambar-5 dan pad a Tabel-1. Oari Gambar -3 dan 4 terlihat bahwa bahan bakar UMo dengan kandungan 9% dan 10 %Mo mengalami perubahan fasa dari fasa a + 8 menjadi fasa a + y [9] pad a masingmasing temperatur 578,63 C dan 578,48 C seperti yang terjadi pad a kandungan Mo 7%pada suhu 580,160C. Fenomena ini ditunjukkan dengan adanya perubahan base line aliran panas dari pengukuran pada temperatur 578,63 C dan 578,48 C seperti yang terlihat pad a puncak-1 Gambar-3 dan puncak-1 Gambar-4 DI-~~!!~.~J Fig. : Experiment: Ujl UMo-Al9%.3G-155OoC.100C1men 17..Q1.d1i.: At 03-17-C15 Procedure: Uji UMo-Al5%.3G-155OoC.100C1men 15-03-05 (Seq 1)... ---r r -,- r r, T...., T. r ----, Heat Flowl mw Crucible: Al203 1 Maas(mgl :103.5..., 1' I 1il 1~0 if' Exo 150 130 110 Onset point: 643.57 C 90 Peak 1top : 661.03 C Enthalpy I JIg: 129.5703 (Endothermic effect) 70 Onsel point: 673.34 C Peak 1 top: 709.74 C Enthalpy I JIg: -350.9522 (Exothermic effect) 50 3D 10,...::10-30 2 4 Onset point: 1 340.97 C Peak 1 top: 1 353.56 C Enthalpy I JIg: 26.2071 (Endothermic effect) 200 300 400 500 600' i700 800 900 1000 1100 1200 1300 Temperature/"C.. _L.l......... _.L_.----L- _.L..Ll- L. L._ L _.L.1.....L 1. ---'-.. Gambar-3. Reaksi Termokimia Kompatibilitas Matrik AI Dengan UMo Pad a Kandungan Mo 9% Oari hasil analisis terlihat bahwa kedua paduan ini sangat kompaktibel dengan matrik AI hingga temperatur pemanasan 643,04 C. Pada temperatur 643,57 C hingga 661,03 C matrik AI dalam paduan UMo 9% mengalami reaksi peleburan yang ditunjukkan oleh pembentukan reaksi endotermik pada temperatur 643,57 C hingga 661,03 C seperti yang terlihat pada puncak-2 Gambar-3. Reaksi peleburan matrik AI terse but membutuhkan panas sebesar 129,57J/g. Oari puncak -3 _ Gambar-3 jelas terlihat bahwa hasil leburan matrik AI pada temperatur 643,57 C hingga 661,03 C secara langsung bereaksi dengan paduan bahan bakar UMo membentuk senyawa U(AI,Mo)x. Hal ini diindikasikan dengan pembentukan puncak eksotermik secara cepat dan simultan dengan reaksi endotermik pada temperatur 673,34 C hingga 709,74 C. Reaksi pembentukan senyawa U(AI,Mo)x yang ditunjukkan reaksi termokimia eksotermik mengeluarkan panas sebesar 350,95 JIg. Pembentukan senyawa U(AI,Mo)x terjadi secara cepat yang bersamaan dengan rekasi peleburan matrik AI. Hal ini terjadi disebabkan oleh karena lelehan matrik AI secara cepat berdifusi dan bereaksi dengan paduan UMo membentuk senyawa U(AI,Mo)x. 29

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854-5561 FIg.: Experiment: UJIUMo-A/I8%,30-155OoC.1OoC1men 17.Q&&: 03-17..05 Procedure: UJIUMo-A/5%;30-155OoC.100CJmen1~3-05 (Seq 1) --- -----I------... - -- -- - -r I! - -------1---- ----,---- I 1 - - -----[- ----,----------)..-- 'iw Flowl mw 2QO 180 I A\ Exo AI Crucible: Al203 1 Mas. (mg) :103.5 -,- ---------1 -- -------,.-------------- -20... 0-60 1-80 100 200 300 4100 500 600 TOO 800 900 1000 1100 1200 1300 Temperature'"C I J..._..._L L -L... l I 1. ----L.J I L.. I Gambar-4. Reaksi Termokimia Kompatibilitas Matrik AI Dengan UMo Pada Kandungan Mo 10% Pad a pemanasan lebih lanjut hingga temperatur 1340,90 C sampai dengan 1353,56 C bahan bakar UMo 9% mengalami reaksi termokimia membentuk puncak endotermik yang mengindikasikan terjadinya pembentukan senyawa UAlz, UAI3 dan UAI4 seperti yang terjadi pad a bahan bakar UMo 7%. Hal yang sama juga terjadi terhadap bahan bakar dengan kandungan Mo 10% seperti yang ditunjukkan pada Gambar-4 dan Tabel-1. Bahan bakar UMo-AI dengan kandungan 15% mengalami reaksi termokimia dengan 4 tahap seperti yang ditunjukkan pada Gambar-5. Pada temperatur 576,52 C bahan bakar UMo dengan kandungan 15% Mo juga mengalami perubahan fasa dari fasa a + 0 menjadi fasa a + y. Pad a temperatur 641,O C hingga temperatur 660.64 C paduan UMo dengan kandungan Mo 15 % mengalami reaksi peleburan matrik AI dengan membutuhkan sebesar 117,19J/g. Fenomena peleburan matrik AI ini diindikasikan dengan terjadinya reaksi termokimia endotermik pad a onset temperatur 643,04 C dan berakhir pada top temperatur 660,64 C seperti yang ditunjukkan pada Gambar-5 puncak -2. 30

ISSN 0854-5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 Crucible: Al2031 M_. (mg) :1.08.5.. 1 4 2 40-0....I.. 500 1._ 600 _J _ TOO Ml _ 800.1.." 900 3. 1000...J ~, 1100 1... 1200 } 1300 L Tomperatur""'C.1......... ~.._. m,._~ _, Gambar-5. Reaksi Termokimia Kompatibilitas Matrik AI Dengan UMo Pada Kandungan Mo 15% Pemanasan pad a temperatur 669,25 C hingga 704,noC terlihat bahwa hash leburan matrik AI secara langsung bereaksi dengan bahan bakar UMo membentuk senyawa U(AI,Mo)x. Reaksi pembentukan senyawa U(AI,Mo)x ditunjukkan dengan terjadinya reaksi termokimia eksotermik secara cepat setelah terjadi reaksi peleburan matrik AI dengan mengeluarkan panas sebesar 343,28J/g seperti yang ditunjukkan pada puncak -3 Gambar-5. Pembentukan senyawa U(AI,Mo)x pada reaksi eksotermik tersebut menunjukkan bahwa pemanasan hingga temperatur 704. noc terbentuk dua senyawa UAlx dan UMo yang tidak stabil[9,10jsehingga pada pemanasan lebih lanjut hingga temperatur 1344,26 C sampai dengan 1355,2 C terjadi reaksi termokimia membentuk puncak endotermik yang menyatakan pembentukan senyawa UAlx (UAI4, UAh dan UAI2) seperti yang terlihat pada puncak 4 Gambar-5. Pembentukan senyawa UAlx (UAI4, UAI3 dan UAI2) terjadi disebabkan lelehan matrik AI berdifusi dengan logam uranium membentuk senyawa tersebut dan membutuhkan panas sebesar 24,26 JIg. Dari hash analisis kompatibilitas matrik _. AI dengan bahan bakar UMo kandungan Mo 7%,9%,10% dan 15% dengan menggunakan alat DTA dapat diketahui bahwa matrik AI tersebut sang at kompatibel dengan bahan bakar UMo hingga temperatur 643,04 C. Pada temperatur sekitar 643,04 C hingga 661,.28 C keempat paduan bahan bakar tersebut mengalami peleburan matrik AI dengan membutuhkan sejumlah panas seperti yang dituangkan pada Tabel-1. Besar panas yang dibutuhkan untuk peleburan matrik AI bertambah kecil dengan meningkatnya kandungan %Mo didalam paduan tersebut. Hal ini disebabkan oleh karena kandungan matrik AI didalam paduan UMo-AI tersebut bertambah kech dengan naiknya kandungan. %Mo, sehingga panas yang dibutuhkan juga semakin berkurang. Pad a kisaran temperatur 669,25 C hingga 719,20oC keempat paduan bahan bakar tersebut mengalami reaksi pembentukan senyawa U(AI,Mo)x yang simultan dengan reaksi peleburan matrik AI. Reaksi pembentukan senyawa U(AI,Mo)x ditunjukkan dengan reaksi termokimia eksotermik dengan melepaskan sejumlah panas. Besarnya panas yang dibutuhkan bertambah kecil dengan bertambahnya kandungan Mo. Hal ini menunjukkan reaksi termokimia eksotermik yang terjadi dominan dipengaruhi oleh besarnya jumlah lelehan matrik AI yang mampu berinteraksi dan mengikat paduan UMo membentuk senyawa U(AI,Mo)x. 31

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854-5561 Pad a temperatur 1339,1 C hingga temperatur 1355,5 C paduan bahan bakar tersebut mengalami reaksi termokimia endotermik yang menunjukkan terjadinya pembentukan senyawa UAlx Pembentukan senyawa UAlx tersebut membutuhan panas yang berkurang denga~ menurunnya kandungan %Mo. Besarnya reaksi endotermik yang terjadi sangat dipengaruhi oleh jumlah lelehan matrik AI dapat mengikat uranium dalam senyawa U(AI,Mo)x. Bila dievaluasi dari hasi analisis kompatibitas matrik AI dengan bahan bakar UMo pada kandungan Mo 7%, 9%, 10% dan 15% dan dibandingkan dengan analisis terhadap bahan bakar U30a-AI dan U3Si2-AI dapat dinyatakan bahwa Umo tersebut sangat kompatibel dengan matrik AI hingga temperatur 643,04 C. Bahan bakar UMo mulai berinteraksi dengan matrik AI sekitar temperatur di atas 643,04 C, sedangkan bahan bakar U3Si2-AI pada temperatur 639 dan bahan bakar U30a-AI pada temperatur KESIMPULAN 637,5 C Dari hasil analisis kompatibilitas matrik AI dengan bahan bakar UMo dapat dipahami bahwa bahan bakar jenis UMo dengan kandungan Mo 7%, 9%, 10% dan 15% sangat kompatibel dengan matrik AI hingga temperatur 643,04 C. Diatas temperatur tersebut bahan bakar UMo telah berinteraksi dengan matrik AI membentuk senyawa U(AI,Mo)x. Semakin besar kandungan Mo semakin kecil panas yang dibutuhkan maupun yang dilepaskan untuk melakukan reaksi termokimia tersebut. SARAN Dalam hal mengetahui dan memahami keunggulan lain bahan bakar UMo-AI maka perlu dilakukan analisis lebih lanjut yaitu karakterisasi sifat mekanik, strukturmikro dan analisis lainnya. DAFT AR PUST AKA 1. TIM KESELAMATAN REAKTOR SERBA _GUNA "laporan Analisis Keselamatan Penggantian Elemen Bakar Oksida ke Silisida Densitas 2,96 g/cm3", RSG. OTH/LAK/01/98. 2. M.HUSNA AlHASA, ASMEDI SURIPTO," Karakterisasi Mekanik dan Mikrostruktur UMo Sebagai Kandidat Bahan Bakar Reaktor Riser Presiding Persentasi IImiah Daur Bahan Bakar Nuklir V, Jakarta, 1999. 3. ASLINA BR GINTING, Perbedaan Reaksi Termokimia Bahan Bakar U30a-AI Dengan U3Si2-AI, Prosiding Pertemuan IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan Dan Teknologi Nuklir, Yogyakarta 26-27 Mei 1998. 4. G.l.COPELAND and J.L. SNELGROVE" Examination of Irradiation High U-loaded U30a-AI fuels Plates" Proceeding of the International Meeting on Research and Test Reactor Core Conversations from HEU to leu Fuels,ANU1987 5. RF DOMAGALA, T.C.WlNCEK, J.L. SNELGROVE, M.I.HOMA and RR HEINRICHh, "DTA Study of U3Si2 - AI and U3Si2 - AI Reactions", IAEA - TECDOC 643(4),1992. 6. J.L. SNEGROVE, RF.DOMAGALA, G.L.HOFMAN, T.C.WINCEK, G.L. COPELAND, RW.HOBBS and RL.SENN, "The Use of U3Si2 Dispersed AI.in Plate Type Fuel Elements for Research and Test Reaktor", ANl / RERTR /TM 11,1987. 7. CHANG-KYU RHEE, SU-II PYUN and 11 HIUN KUK,"Phase Formation and Growth at Interface Bitween U3Si and Aluminium" Korea Atomic Energy Institute, Daejon 305 606, Korea, April 1991. 8. SETARAM," Manual Operation for Differential Thermal Analyzer Type 92", France, 1992. 9. THADDEUS B. MASSAlSKI,"Binary Alloy Phase Diagrams" Second Edition, Volume 3, USA,1992. 10. WilLIAM F.SMITH,"Material Science and Enginering",Second Edition, Volume 3, USA, 1992. 32