Ringkasan dokumen tersebut adalah: 1) Paduan logam U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H diukur difusivitas panas dan konduktivitas panasnya untuk mengetahui sifat panasnya sebagai bahan bakar reaktor; 2) Hasil pengukuran menunjukkan paduan U-Th-Zr-H memiliki sifat panas yang lebih stabil dibandingkan U-Th-Zr hingga suhu 900K, namun difusivitasnya meningkat t

1. ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir IV
PEBN-BATAN Jakarta, 1-2 Desember 1998
DIFUSIVITAS DAN KONDUKTIVITAS PANAS LOGAM PADUAN U-TH-ZR
DAN U-TH-ZR-H
Hadi Suwarno
Pusat Elemen Bakar Nuklir - BATAN
ABSTRAK
DIFUSIVITAS DAN KONDUKTIVI-TAS PANAS LOGAM PADUAN U-Th-Zr-DAN U-Th-Zr-H.
Difusivitas panas logam paduan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H dengan rasio komposisi atom U:Th:Zr =
2:1:6, 1:1:4, 1:2:6 dan 1:4:10 serta U:Th:Zr:H = 2:1:6:13,3; 1:1:4:9,5; 1:2:6:15,2; dan 1:4:10:27
diukur dari suhu kamar sampai 1273 K dengan metoda laser flash, untuk maksud pengembangan
bahan bakar reaktor baru. Konduktivitas panas logam paduan dihitung berdasarkan hasil
pengukuran difusivitas panas, berat jenis dan kapasitas panas logam paduan tersebut. Hasil
pengukuran menunjukkan bahwa difusivitas panas logam paduan U-Th-Zr-H menunjukkan sifat
yang sangat baik pada suhu kamar hingga sekitar 900 K. Setelah suhu 900 K, difusivitas panas
logam paduan meningkat dengan tajam disebabkan oleh adanya dehidridasi. Untuk logam
paduan U-Th-Zr, sifat panasnya tampak sebagai fungsi suhu. Namun, pada suhu sekitar 800 K
kurva difusivitas panas menurun dengan tajam disebabkan oleh adanya perubahan fasa δ-UZr
menjadi U(γ)Zr(β). Hasil penelitian menunjukkan bahwa logam paduan U-Th-Zr-H mempunyai
konduktivitas panas stabil dan lebih baik dibanding dengan UO2 yang sudah umum digunakan
sebagai elemen bakar reaktor sehingga paduan ini dapat dipromosikan sebagai bahan bakar
reaktor baru.
ABSTRACT
THERMAL DIFFUSIVITY AND THERMAL CONDUCTIVITY OF U-Th-Zr AND U-Th-Zr-H
ALLOYS. The thermal diffusivities of the U-Th-Zr and U-Th-Zr-H alloys with the atomic
compositional ratio, U:Th:Zr = 2:1:6, 1:1:4, 1:2:6 and 1:4:10 and U:Th:Zr:H = 2:1:6:13.3, 1:1:4:9.5,
1:2:6:15.2 and 1:4:10:27 were measured from room temperature to around 1273 K using a laser
flash technique, in order to develop new fission reactor fuel material. Thermal conductivities of the
alloys were calculated based on the thermal diffusivity measurement results, densities and heat
capacities of the alloys. It was shown that thermal diffusivity of the U-Th-Zr-H alloys exhibited a
favorable thermal properties at elevated temperature from room temperature to about 900 K. After
the temperature of 900 K, the thermal diffusivities of the alloys increases sharply due to the
dehydriding. In case of the U-Th-Zr alloys, the thermal properties is the function of temperature.
Nevertheless, at temperature of about 800 K the thermal diffusivity of the alloys decreased
sharply due to the δ-UZr → U(γ)Zr(β) phase transition. From the thermal properties point of view,
it has been demonstrated that the U-Th-Zr-H alloys have a better thermal properties than that of
UO2 commonly used in the nuclear reactor. Consequently, it can be promoted as a new U-Th
mixed hydride reactor fuel.
PENDAHULUAN kerusakan elemen bakar. Selain itu, kapasi-
tas panas U-ZrH1,6 cukup besar sehingga
Senyawa hidrida untuk sistem U-Zr ukuran elemen bakar relatif kecil dan harga
mempunyai perhatian khusus dalam fluks yang tinggi karena konsentrasi hidrogen
teknologi elemen bakar reaktor. Hal ini telah yang tinggi. Kedua, seperti reaktor tipe MTR
dibuktikan bertahun-tahun yang lalu dengan lainnya, TRIGA dirancang dengan sistem
digunakannya paduan hidrida U-Zr-H kolam terbuka dengan pendinginan konveksi
tersebut, dalam bentuk U-ZrH1,6, sebagai alamiah maupun pendinginan paksaan,
elemen bakar reaktor TRIGA yang memiliki tergantung dari kapasitas reaktor. Ketiga,
karakteristik dasar sebagai berikut[1,2,3]. memiliki kemampuan pulsa yang sangat
Pertama, penggunaannya sebagai unsur tinggi dengan insersi reaktivitas mencapai
elemen bakar padat-moderator yang kompak 3,2% δk/k ($4,60) dan tenaga puncak 6500
dan memiliki sifat koefisien reaktivitas negatif MW yang mampu menghasilkan fluks netron
pada elevasi suhu reaktor. Hal ini berarti ∼ 1015 n/cm2 setiap pulsa.
bahwa apabila reaktivitas reaktor meningkat
secara mendadak, kenaikan suhu yang Paduan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H
timbul akan dipadamkan oleh peranan diukur harga difusivitas panas serta dihitung
hidrogen yang terkandung di dalam elemen harga konduktivitas panasnya untuk menge-
bakar sehingga dapat dihindari terjadinya tahui sifat-sifat panas bahan paduan tersebut
145

2. Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir IV ISSN 1410-1998
PEBN-BATAN Jakarta, 1-2 Desember 1998
dalam rangka promosi penggunaannya UZr2 dan logam Th, sedangkan paduan
sebagai elemen bakar baik reaktor riset U-Th-Zr-H terdiri atas senyawa ThZr2H7+x,
maupun daya. Hingga saat ini belum dijumpai ZrH2-x dan logam U.
adanya data hasil percobaan paduan
tersebut, sehingga data yang tersaji ini akan Pengukuran Difusivitas Panas
sangat bermanfaat bagi penelitian lanjut sifat
panas paduan tersebut. Pengukuran difusivitas panas dila-
kukan dengan menggunakan Laser Flash
Dengan menggunakan teknik laser Thermal Constant Analyzer, di Japan Atomic
flash pengukuran sifat difusivitas panas Energy Research Institute (JAERI). Sebelum
bahan/paduan dapat dilakukan dengan suhu pengukuran semua spesimen uji dilapisi
pengukuran yang tinggi (mencapai 3000 K) dengan serbuk grafit sedemikian rupa
dengan memakai detektor infra merah. sehingga energi yang dipancarkan oleh sinar
laser akan diserap seluruhnya oleh permuka-
Pada percobaan ini, sifat difusivitas an spesimen uji. Prosedur percobaan adalah
panas paduan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H de- sebagai berikut. Spesimen uji diletakkan di
ngan komposisi komponen penyusun yang dalam tungku pemanas dari sistem dan
bervariasi dilakukan pada suhu kamar dipanaskan pada suhu yang diinginkan.
sampai 1273 K dilakukan dan didiskusikan Kemudian sepulsa laser ditembakkan ke
dengan detil. permukaan spesimen yang suhunya dijaga
konstan. Sebuah termokopel ditempelkan di
TATA-KERJA “permukaan depan” spesimen untuk
memonitor suhu permukaan spesimen yang
Penyiapan Paduan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H ditembak dengan berkas laser. Difusivitas
panas diukur menurut kenaikan suhu yang
Paduan logam U-Th-Zr dibuat terjadi pada “permukaan belakang” spesimen
dengan cara melebur paduan U-Th-Zr, yang dideteksi dengan menggunakan sebuah
komposisi atomik paduan U:Th:Zr = 2:1:6, detektor Infrared In-Sb. Difusivitas panas
[4]
1:1:4, 1:2:6, dan 1:4:10, di dalam sebuah spesimen dihitung dengan persamaan :
tungku lebur. Untuk menghindari terjadinya
oksidasi selama peleburan, di dalam tungku 1.37 L2
lebur dilengkapi dengan busur listrik yang α = (1)
berfungsi menyerap oksigen yang dicurigai π 2 t 0 ,5
masih ada di dalam tungku.
Dalam hal ini α (cm2/detik) adalah difusivitas
Untuk memperoleh paduan panas, L (cm) adalah tebal spesimen, t0,5
U-Th-Zr-H, paduan hasil leburan dihidridasi (detik) adalah selang waktu yang diperlukan
dengan menggunakan hidrogen di dalam untuk menaikkan suhu maksimum “permuka-
sebuah sistem hidriding, pada suhu 1173 K. an belakang” spesimen.
Hasil hidriding diperoleh paduan hidrida
dengan komposisi U:Th:Zr:H = 2:1:6:13.3; Densitas Logam Paduan
1:1:4:9,5; 1:2:6:15,2; dan 1:4:10:27.
Pengukuran densitas logam paduan
Paduan logam, U-Th-Zr dan dilakukan dengan menggunakan Bouyancy.
U-Th-Zr-H, dipoles dengan mesin poles Perlu dicatat di sini bahwa densitas paduan
sampai diperoleh dimensi akhir spesimen hidrida U-Th-Zr-H adalah densitas “terukur”.
bervariasi antara 1,6 ∼ 2,9 mm untuk tebal Densitas sebenarnya tidak diketahui karena
dan 4 ∼ 6 mm untuk panjang dan lebarnya. porositas paduan tidak diketahui.
Pemolesan dilakukan dengan kertas poles
dengan tingkat kekasaran bervariasi antara Konduktivitas Panas
400 ∼ 2000 grain dan pemolesan akhir
dilakukan dengan serbuk Al2O3 dengan Konduktivitas panas dihitung dengan
tingkat kehalusan 2500 grain. menggunakan persamaan:
Karakterisasi spesimen dilakukan k = αρCp (2)
dengan difraksi sinar X yang dilakukan pada
suhu kamar. Hasil analisis menunjukkan Dalam hal ini k (W/cm K) adalah konduktivitas
bahwa paduan U-Th-Zr terdiri atas senyawa panas, ρ (g/cm3) adalah berat jenis spesimen,
146

3. ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir IV
PEBN-BATAN Jakarta, 1-2 Desember 1998
dan Cp (kal/mol K) adalah kapasitas panas besar pula harga difusivitas panas logam
spesimen. Mengingat tidak ada data Cp paduan. Kecenderungan ini erat kaitannya
spesimen dan kami juga tidak mengukurnya, dengan tingginya difusivitas panas logam
harga Cp spesimen diperoleh dengan thorium.
perhitungan teoritis berdasarkan komposisinya.
Kurva mengalami penurunan difusi-
HASIL DAN BAHASAN vitas panas yang tajam pada suhu sekitar
800 K yang diikuti oleh penaikan kurva
Di dalam karakterisasi termofisik kembali, suatu indikasi yang menunjukkan
suatu logam/logam paduan seperti sifat terjadinya perubahan fasa. Di dalam sistem
difusivitas panas, kapasitas panas, kerapat- terner U-Th-Zr, tidak dijumpai adanya fasa
an, dan ekspansi panas adalah besaran- tunggal U-Th-Zr pada suhu 800 K [5]. Pada
besaran sangat penting. Data kapasitas suhu tersebut, paduan yang ada untuk
panas sangat penting untuk konversi antara komposisi atomik U:Th:Zr = 2:1:6, 1:1:4, 1:2:6
konduktivitas panas dan difusivitas panas. dan 1:4:10 adalah δ1-UZr2, α-Th dengan
Gambar 1 menampilkan difusivitas panas kelarutan maksimum Zr sekitar 3 at. % dan
spesimen dengan komposisi atomik U:Th:Zr α-Zr dengan kelarutan maksimum Th sekitar
= 2:1:6, 1:1:4, 1:2:6, dan 1:4:10. Kurva 1.5%. Ada sedikit kelarutan Th di dalam
difusivitas panas logam paduan menunjukkan δ1-UZr2 seperti yang dilaporkan secara
kecenderungan naik dengan kenaikan suhu. lengkap oleh Penulis[6]. Sementara itu,
Kurva paling atas adalah kurva difusivitas Takahashi dkk. melaporkan bahwa penurun-
panas untuk spesimen U:Th:Zr = 1:1:4, an tajam kurva difusivitas panas sistem U-Zr
hampir berimpit dengan kurva untuk U:Th:Zr terjadi pada suhu sekitar 880 K[7]. Perbedaan
= 1:4:10, sedangkan kurva yang terletak suhu yang cukup besar ini kemungkinan
ditengah adalah spesimen U:Th:Zr = 1:2:6, disebabkan oleh konsentrasi zirkonium di
dan kurva paling bawah adalah U:Th:Zr = dalam paduan U-Th-Zr yang cukup besar.
2:1:6. Kurva paling bawah tidak komplit Sesuai dengan diagram fasa U-Zr[8] yang
karena adanya data tak terukur pada suhu sudah baku maka perubahan fasa yang
pengukuran antara 773 ∼ 875 K. terjadi adalah transisi (δ → U(γ)Zr(β)).
25
Gambar 2 menunjukkan kurva difusi-
vitas panas paduan hidrida U-Th-Zr-H.
20 Berbeda dengan paduan U-Th-Zr, paduan
hidrida ini memiliki sifat lebih stabil terhadap
kenaikan suhu sampai suhu 900 K. Setelah
α / (10 cm /s)
15
suhu tersebut kurva difusivitas panas naik
-2 2
dengan tajam sampai suhu sekitar 1100 K
10
UTh4Zr10 dan setelah itu kurva kembali mendatar.
UThZr4
5
UTh2Zr6 20
U2ThZr6
18
Missing Data
0 16
273 473 673 873 1073 1273 1473
T/K 14
α / (10 cm / s)
12
2
Gambar 1. Difusivitas panas logam paduan 10
-2
UTh2Zr6H15.2
U-Th-Zr 8
U2ThZr6H13.3
6
Secara umum kurva menunjukkan UTh4Zr10H27
4
tendensi yang sama yaitu terjadi kenaikan
harga difusivitas panas dengan naiknya suhu 2 UThZr4H9.5
serta mengalami penurunan kurva yang 0
200 400 600 800 1000 1200 1400
tajam pada suhu sekitar 800 K. Perbedaan T/K
yang timbul kemungkinan disebabkan oleh
perbedaan komposisi elemen di dalam logam Gambar 2. Difusivitas panas logam paduan
paduan. Kecuali kurva paduan U:Th:Zr = U-Th-Zr-H.
1:1:4, ketiga kurva lainnya menunjukkan
keterkaitannya dengan logam thorium, yaitu
semakin besar kandungan thorium semakin
147

4. Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir IV ISSN 1410-1998
PEBN-BATAN Jakarta, 1-2 Desember 1998
Kenaikan tajam kurva difusivitas Perlu dicatat bahwa densitas paduan
panas paduan hidrida ini disebabkan oleh hidrida adalah densitas “terukur”. Densitas
peristiwa dehidridasi. Perlu diketahui bahwa sebenarnya harus dikoreksi dengan porositas
pengukuran sifat difusivitas panas dengan paduan. Adanya porositas di dalam paduan
metoda laser flash dilakukan pada kondisi hidrida ini sangat menguntungkan karena
vakum dengan tingkat kevakuman sekitar diharapkan mampu mengakomodasi gas
9∼ 11 x 10-6 Pa. Dalam kondisi operasi produk fisi.
tersebut dan suhu tinggi akan mengakibatkan
kestabilan senyawa hidrida di dalam paduan
menjadi terganggu. Karena itu terjadilah Tabel 1. Densitas “terukur” paduan
migrasi hidrogen dari dalam logam paduan U-Th-Zr, U-Th-Zr-H, dan UO2
keluar sehingga kurva difusivitas panas
bergerak naik. Setelah proses dehidridasi Spesimen U/M atau Th/M atau H/MH Densitas
U:Th:Zr:H U/MH, % Th/MH, % % g/cc
selesai, sekitar 1100 K, kurva membelok
agak mendatar seperti kurva difusivitas 2:1:6:0 22.2 11.1 - 9.811
panas logam paduan non-hidrida. 2:1:6:13,3 9 4.5 59.6 9.706
1:1:4:0 16.7 16.7 - 9.506
Paduan hidrida U-Th-Zr-H terdiri atas 1:1:4:9,5 6.5 6.5 61.3 8.970
1:2:6:0 11.1 22.2 - 9.225
α-U, ThZr2H7-x, dan δ-ZrH2-x. Adanya fase U 1:2:6:15,2 4.1 8.3 62.8 -
bebas di dalam paduan hidrida secara teoritis 1:4:10:0 6.7 26.7 - 9.008
akan mempengaruhi kurva difusivitas panas. 1:4:10:27 2.4 9.5 64.3 8.990
o
Pada suhu sekitar 879 K seharusnya terjadi U, 25 C - - - 19.1*)
perubahan fasa α⇔β-U yang ditandai
o
Th, 25 C - - - 11.7**)
o
dengan penurunan tajam kurva, seperti Zr, 25 C - - - 6.52**)
o
UO2, 25 C - - - 10.8*)
dijumpai pada paduan non-hidrida. Tidak
adanya perubahan kurva pada suhu tersebut **) [8], *) [9-10]
dapat diterangkan sebagai berikut. Uranium
bebas di dalam paduan terdispersi secara Kapasitas panas spesimen diperoleh
homogen sebagai komponen minoritas dengan cara estimasi karena tak ada infor-
diantara senyawa ThZr2H7-x, dan δ-ZrH2-x masi tentang hal ini di literatur dan Penulis
sedemikian rupa sehingga panas yang juga tidak melakukan pengukuran langsung
diserap oleh perubahan fasa tersebut relatif (dapat menggunakan DSC atau kalorimeter).
kecil. Untuk mengestimasi kapasitas panas padu-
an, dianggap bahwa paduan tersusun atas
Tabel 1 menampilkan densitas δ-UZr2+x dan Th untuk logam paduan non-
”terukur” logam paduan U-Th-Zr dan hidrida dan tersusun atas logam U, senyawa
U-Th-Zr-H. Ditampilkan pula densitas logam ThH2, and ZrH2 untuk logam paduan
murni dan UO2. Densitas dan kapasitas pa- U-Th-Zr-H. Cara ini ditempuh karena tak ada
nas spesimen diperlukan untuk memperkira- data kapasitas panas untuk senyawa ThZr2
kan harga konduktivitas panas. Dibandingkan and ThZr2H7+x. Data Cp untuk logam dan
dengan densitas logam uranium, densitas senyawa yang diasumsikan tersebut dapat
spesimen non hidrida dan hidrida tampak diperoleh dari literatur[11-14]. Kapasitas panas
lebih rendah, sementara dibandingkan spesimen dihitung dengan metoda
dengan densitas UO2 sedikit lebih rendah. Kubachewski, seperti tersebut dalam pers.
Hal ini mudah dipahami karena uranium (3,4), sebagai berikut[12]:
memiliki densitas yang paling tinggi diantara Untuk logam paduan non-hidrida, U-Th-Zr:
komponen penyusunnya. Pada Tabel 1 terli-
hat bahwa densitas logam paduan tergan- Cpcamp = a CpUZr2 + b CpTh (3)
tung dari komponen penyusunnya, yaitu
semakin tinggi kandungan uranium semakin Untuk logam paduan hidrida, U-Th-Zr-H:
tinggi densitas logam paduan. Dalam hal
paduan hidrida, semakin tinggi kandungan Cpcamp = a CpU-ZrH2 + b CpThH2 (4)
hidrogen di dalam logam paduan, semakin
rendah densitas paduan karena adanya Dalam persamaan ini a dan b adalah ratio
hidrogen diperkirakan akan memperbesar molar UZr2 (atau U-ZrH2), Th (atau ThH2) dan
porositas logam paduan, meskipun pernyata- Zr di dalam logam paduan.
an ini harus dibuktikan terlebih dahulu.
148

5. ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir IV
PEBN-BATAN Jakarta, 1-2 Desember 1998
Gambar 3 dan 4 menampilkan spesimen. Transformasi fasa inilah yang
konduktivitas panas logam paduan U-Th-Zr menjadi alasan logam paduan U-Th-Zr tidak
dan U-Th-Zr-H sebagai fungsi suhu dihitung dapat digunakan langsung sebagai elemen
dengan menggunakan pers. (3) dan (4) di bakar.
atas. Konduktivitas panas adalah sifat bahan
yang erat kaitannya dengan fluks panas Dari Gambar 3 dan 4 terlihat bahwa
(kecepatan perpindahan panas setiap unit hidridasi menurunkan sifat konduktivitas
luas) di dalam material disebabkan oleh panas paduan. Penurunan sifat panas ini
gradien panas spatial. Khusus untuk elemen dapat diterangkan sebagai berikut. Di dalam
bakar nuklir sifat konduktivitas material yang logam-logam paduan, panas dipindahkan
tinggi merupakan hal yang sangat penting, oleh elektron (atau valensi) bebas, lattice
khususnya ditinjau dari segi keselamatan dan waves, dan phonon (sebuah phonon ekivalen
ekonomi karena sifat ini merupakan faktor dengan sekuantum energi dalam bentuk
yang paling dominan di dalam menentukan suatu gelombang termoelastik dari suatu
nilai bakar maksimum suatu elemen bakar. frekuensi tetap atau analog dengan suatu
photon di dalam radiasi elektromagnetik).
0.7 Sementara untuk paduan hidrida, apalagi
yang memiliki kapasitas hidrogen yang tinggi,
0.6
hidridasi mengakibatkan sifat panas logam
0.5
paduan berubah menjadi material dielectric
sehingga panas di dalam material hanya
[15,16]
k / (W/cm K)
0.4
dipengaruhi oleh phonon saja .
0.3
UTh4Zr10 Dibandingkan dengan konduktivitas
0.2
UThZr4 panas UO2 (100%TD)[17], seperti ditampilkan
UTh2Zr6
U2ThZr6
di Gambar 5, konduktivitas panas logam
0.1
Missing Data paduan hidrida U-Th-Zr-H tampak lebih tinggi
dan ini merupakan suatu hasil yang baik.
0
200 400 600 800 1000 1200 1400 Untuk UO2 tampak bahwa sifat konduktivitas
T/K
panasnya menurun dengan kenaikan suhu.
Inilah yang menjadi salah satu kelemahan
Gambar 3. Konduktivitas panas logam UO2 dalam penggunaannya sebagai elemen
paduan U-Th-Zr. bakar. Sementara itu paduan U-Th-Zr-H
menunjukkan kestabilannya dengan kenaikan
0.6
suhu. Seperti telah dijelaskan sebelumnya
UTh2Zr6H15.2
U2ThZr6H13.3 dalam pengukuran difusivitas panas yaitu
0.5
UTh4Zr10H27 bahwa terjadinya migrasi hidrogen disebab-
UThZr4H9.5
kan oleh kondisi vakum di dalam sistem.
0.4 UO2
Apabila kondisi pengukuran tidak dalam
k / (W/cm K)
0.3
kondisi vakum, kemungkinan dehidridasi
tidak akan terjadi dan ini berarti bahwa
0.2
konduktivitas paduan hidrida ini akan tetap
stabil terhadap kenaikan suhu lebih besar
0.1
dari 900 K.
0
SIMPULAN
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
T/K
Difusivitas panas telah diperoleh
dengan metoda laser flash dari suhu kamar
Gambar 4. Konduktivitas panas logam
sampai dengan 1273 K untuk logam paduan
paduan U-Th-Zr-H dan UO2.
U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H. Konduktivitas panas
dihitung dari hasil percobaan dan harga
Dari hasil kalkulasi konduktivitas
perkiraan kapasitas panas logam paduan
panas dan pengukuran difusivitas panas
yang dihitung dari suhu kamar sampai
tampak bahwa logam paduan U-Th-Zr
dengan 1273 K.
memiliki sifat konduktivitas panas yang tinggi.
Namun, di sana ada transformasi fasa yaitu
Diperoleh bahwa untuk logam
(δUZr → U(γ)Zr(β)) pada kenaikan suhu yang paduan U-Th-Zr, pada suhu sekitar 800 K
mengakibatkan penurunan harga difusivitas
149

6. Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir IV ISSN 1410-1998
PEBN-BATAN Jakarta, 1-2 Desember 1998
terjadi penurunan difusivitas panas paduan [12]. KUBASCHEWSKI O., C. B. ALCOCK,
disebabkan oleh adanya transformasi fasa P. J. SPENCER, Materials Thermodyna-
δUZr → U(γ)Zr(β). Paduan U-Th-Zr-H mics, 6th Ed., Pergamon Press, 1993.
memiliki sifat konduksi panas yang baik [13]. CRC Handbook of Chemistry and
dibandingkan dengan UO2 yang sudah umum Physics, 1996.
digunakan di reaktor dan, karena itu, dapat [14]. CHIOTTI, P., V. V. AKHACHINSKIJ, I.
dipromosikan sebagai elemen bakar reaktor ANSARA, and M. H. RAND, The
tipe U-Th hidrid yang baru. Chemical Thermodynamics of Actinides
Elements and Compounds, Part 5,
Penelitian sifat termal lanjutan masih IAEA, Vienna, 1981, p. 197.
diperlukan, khususnya untuk mengukur [15]. ECKERT, E.R.G., Analysis of Heat and
secara langsung kapasitas panas logam Mass Transfer, McGraw Hill, 1987, p.
paduan dan porositas logam paduan hidrida. 30-67.
[16]. MCCURDY, A. K., Phonon Conduction
PUSTAKA In Elastically Anisotropic Cubic Crystals,
Thermal Conductivity 17, Proc. 17th. Int.
[1]. SIMNAD, M.T., et al., Nuclear Technol., Thermal Conductivity Conf., June 1983,
28(1976)31-56. pp. 63-70.
[2]. SIMNAD, M.T and R. Chesworth, [17]. LUCUTA, P.G., H. MATZKE, R. A.
TRIGA Research Reactor Experimental VERRALL, J. of Nuc. Matls.,
Ins-trumentation, Proc. Symp. Research 223(1995)51-60.
Reactor Instrumentation, Tehran, Iran,
IAEA, 1972. TANYA JAWAB
[3]. SIMNAD, M.T, The U-ZrHx Alloy: Its
Properties and Use in TRIGA Fuel, Asli Purba
General Dynamics, General Atomic • Mohon dijelaskan perhitungan
Division, Report GA-A16029, August difusivitas termal (α) dari data-data
1980. pengukuran laser flash.
[4]. TAKAHASHI, Y. and M. J.
MURABAYASHI, J. Nucl. Sci. and Hadi Suwarno
Technol., 12[3](1975)133-144.
• Sudah dijelaskan dalam tata kerja
[5]. Ivanov, O. S., T. A. Badaeva, R. M.
pengukuran difusivitas termal.
Sofronova, V. B. Kishinevskii, N. P.
Kusnir, Phase Diagrams of Uranium
Utaja
Alloys, Amerind Publ., New Delhi, 1983,
p. 198. • Faktor yang disoroti pada bahan
[6]. SUWARNO, H., Doctoral thesis, bakar umumnya kemampuan muat
Graduate School of Eng, Dept. of U235, sedangkan pengaruh kondukti-
Quantum Eng. & Syst. Science, The vitas dapat dieliminasi dengan
Univ. Tokyo, February 1998. ukuran. Mohon dijelaskan.
[7]. TAKAHASHI, Y., M. YAMAWAKI, T.
YAMAMOTO, J. of Nuc. Matls., Hadi Suwarno
154(1988)141-144. • Metode eliminasi artinya dengan
[8]. KATZ, J. J. and E. RABINOWITCH, The perhitungan desain elemen bakar.
Chemistry of Uranium, Dover, New Pengukuran konduktivitas kemudian
York, 1951, p. 183-213. dibandingkan dengan konduktivitas
[9]. REND, M.H., et al., Thorium: Physico- UO2 merupakan cara umum yang
chemical properties of its compounds dipakai dalam pengembangan ele-
and alloys, Special Issue no. 5, IAEA, men bakar karena UO2 merupakan
Vienna, 1975. most common fuel for nuclear power
[10]. ALCOCK, C. B., Zirconium: Physico- plant. Dengan membandingkan sifat
chemical properties of its compounds termal logam paduan ini dengan UO2
and alloys, Special Issue no. 6, IAEA, akan diperoleh gambaran yang jelas
Vienna, 1976. tentang kelayakan U-Th-Zr dan
[11]. SIMNAD, M.T., Nucl. Eng. and Design, U-Th-Zr-H sebagai bahan bakar
64(1981)403-422. baru.
150

7. ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir IV
PEBN-BATAN Jakarta, 1-2 Desember 1998
Supardi
• Rasio komposisi atom U : Th : Zr =
2 : 1 : 6; 1 : 1 : 4; 1 : 2 : 6 dan
seterusnya maksudnya untuk
pengembangan elemen bakar
reaktor baru. Mengapa dipilih cara
tersebut. Bagaimana rasio komposisi
atom sebelum dikembangkan.
Hadi Suwarno
• Komposisi dipilih berdasarkan
spesifikasi bahan bakar TRIGA yaitu
dipilih (U,Th)Zr = 1 : 2. Dipakai Th
karena untuk menghindari problem
TRU yang menghasilkan massa
atom dengan umur panjang (Am, Np,
Pu).
151