## SIMULASI DIAMETER GEL BASAH

## PADA FABRIKASI KERNEL YTTRIA-STABILIZED ZIRCONIA

## MENGGUNAKAN ALAT GEL- CASTING
Erilia Yusnitha 1 , Sarjono 1 , Sri Rinanti Susilowati 1 , Winter Dewayatna 1 , Wahyudi Budi Sediawan 2
1 Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir – BATAN Kawasan Puspiptek Serpong Gd.20 Tangerang Selatan, Banten 15314
2 Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik – Universitas Gadjah Mada Jalan Grafika No.2 Yogyakarta 55281 e-mail: erilia@batan.go.id
(Naskah diterima: 19–11–2018, Naskah direvisi: 05–12–2018, Naskah disetujui: 12–12–2018)

## ABSTRAK
SIMULASI  DIAMETER  GEL  BASAH  PADA  FABRIKASI  KERNEL YTTRIA-STABILIZED ZIRCONIA MENGGUNAKAN  ALAT  GEL -CASTING . Pada  proses  pembuatan  kernel yttria- stabilized  zirconia (YSZ), broth diteteskan  melalui  alat  gel- casting untuk  membentuk  gel  basah YSZ. Broth adalah umpan alat gel-casting yang berupa larutan terdiri dari zirconium (IV) nitrate, yttrium  (III)  nitrate  hexahydrate,  urea,  tetrahydrofurfuryl  alcohol  (THFA),  dan  poly  vinyl  alcohol (PVA).  Parameter  proses  alat  gel- casting seperti  frekuensi  vibrasi  dan  kecepatan  aliran broth diatur untuk memperoleh bentuk dan ukuran diameter gel basah yang diinginkan. Alat gel- casting yang  berada  di  PTBBN  BATAN  memiliki  satu  buah nozzle dengan  diameter  1  mm.  Kegiatan simulasi  ini  perlu  dilakukan  untuk  mengurangi  jumlah  eksperimen  di  laboratorium  sehingga mengurangi volume limbah yang diakibatkan trial and error dalam eksperimen. Selain itu, simulasi ini  bertujuan  untuk  memprediksi  diameter  gel  basah  yang  dihasilkan.  Oleh  karena  itu,  simulasi diameter  gel  basah  perlu  dilakukan  dan  diverifikasi  dengan  hasil  eksperimen.  Berdasarkan hipotesa, simulasi diameter gel basah dapat dilakukan dengan memperhitungkan parameter alat gel- casting seperti kecepatan aliran broth dan frekuensi vibrasi. Selain itu karakteristik dari broth seperti densitas juga mempengaruhi diameter gel basah. Diameter gel basah yang dihasilkan alat gel- casting diukur  menggunakan  alat  mikroskop  digital.  Diameter  gel  basah  dari  eksperimen didekati menggunakan persamaan yang dimodifikasi dengan memperhitungkan frekuensi vibrasi, kecepatan  aliran broth ,  konsentrasi  metal  dalam broth dan  densitas broth .  Hasil  simulasi menunjukkan penyimpangan yang lebih kecil dari simulasi menggunakan persamaan sederhana yang hanya memperhitungkan frekuensi vibrasi dan kecepatan aliran broth .
Kata kunci : simulasi, diameter, gel basah, broth , alat gel- casting

## ABSTRACT
SIMULATION OF MICROSPHERE OF GELLED KERNELS DIAMETER IN THE FABRICATION OF  YTTRIA-STABILIZED  ZIRCONIA  WITH  GEL-CASTING  EQUIPMENT. In  kernel  fabrication, microsphere  of  gelled  kernels ( yttria-stabilized  zirconia ) were  made  by  droplet  formation  of  the broth through the gel-casting equipment. Broth is feed of gel-casting equipment that were made of mixed  ofzirconium  (IV)  nitrate,  yttrium  (III)  nitrate  hexahydrate,  urea,  tetrahydrofurfuryl  alcohol (THFA),  and poly vinyl alcohol (PVA).The process parameter of the gel-casting equipment such as vibration frequency and broth flowrate need to be set up to control shape and diameter of the targeted  microsphere  of  gelled  kernels.  The  gel-casting  equipment  at  PTBBN  –  BATAN  is equipped with single nozzle with 1 mm diameter. The simulation work is important to be carried out to reduce the number of experiments in the laboratory hence it reduces the waste from trial and  error  in  the  experiment.  Moreover,  the  objective  of  this  simulation  work  is  to  predict  the diameter  of  microsphere  of  gelled  kernels.  Therefore,  the  simulation  of  microsphere  of  gelled kernel  diameter  is  necessary  to  be  build  and  verified  with  the  experiment  data.  According  to hypothesis,  the  simulation  of  microsphere  of  gelled  kernel  diameter  can  be  conducted  by considering gel-casting equipment parameter such as the broth flowrate and vibration frequency. In addition, the broth characteristic as broth density affects the diameter of microsphere of gelled kernels  diameter.  The  diameter  of  microsphere  of  gelled  kernels  produced  from  gel-casting equipment were determined with digital microscope. The result from simulation calculation shows that  diameter  of  microsphere  of  gelled  kernels  produced  from  laboratory  experiment  can  be approached  by  modified  equation  involving  vibration  frequency,  broth  flowrate,  metal concentration in the broth and broth density. It appears that the deviation of simulation calculation is smaller than simple equation, where only vibration frequency and broth flowrate are included in the calculation.
Keywords : simulation, diameter, microsphere of gelled kernels, broth, gel-casting equipment.
Yttria-Stabilized Zirconia Menggunakan Alat Gel- Casting
(Erilia Yusnitha, Sarjono, Sri Rinanti Susilowati, Winter Dewayatna, Wahyudi Budi Sediawan)

## PENDAHULUAN
Reaktor  Daya  Eksperimental  (RDE) yang  sedang  dikembangkan  oleh  BATAN merupakan reaktor bertipe HighTemperature Gas-Cooled  Reactor (HTGR).  Bahan  bakar reaktor  gas  temperatur  tinggi  dapat diproduksi  dalam  bentuk  prismatik  atau pebble [1].  Bahan  bakar pebble telah digunakan  untuk  reaktor  temperature  tinggi Pebble bed Module (HTR-PM), 10 MW HTR (HTR – 10)  di  Cina  [2]  dan  PBMR  di  Afrika Selatan,  sedangkan  bahan  bakar  bentuk prismatik digunakan untuk reaktor GT – MHR di  Amerika  dan  HTTR  di  Jepang  [1].  Bahan bakar  bentuk  prismatik  dan pebble terdiri dari sejumlah besar partikel terlapisi. Bagian tengah  dari  partikel  terlapisi  adalah  kernel yang dibuat dari uranium oksida (UO 2 ) [3, 4], uranium  karbida  (UC+UC 2 )  [4],  uranium oksikarbida  (UCO)  [4,5]  dan  uranium  nitrida [6].  Kernel  ini  kemudian  dilapisi  dengan beberapa  lapisan  yang  terdiri  dari  lapisan buffer ,  lapisan pyrolytic  carbon (IPyC  and OPyC)  and  silikon  karbida  (SiC)  [3,7]  untuk membentuk tri-structural  isotropic (TRISO)
[7] menggunakan alat fluidized bed chemical vapor deposition [8,9].
Dalam  produksi  partikel  terlapisi yang  memenuhi  persyaratan  untuk  bahan bakar  reaktor  gas  temperatur  tinggi, diperlukan  produksi  kernel  yang  memenuhi kendali  kualitas  dan  jaminan  mutu  dari persyaratan  kernel.  Salah  satu  persyaratan kendali  kualitas  dari  kernel  adalah  memiliki sferisitas  yang  baik  dan  penyimpangan diameter kernel yang kecil [10]. Upaya untuk keperluan  eksperimen,  kernel  bahan  bakar nuklir  dapat  digantikan  dengan  bahan non  radioaktif  seperti  zirkonia  [1,11], yttria-stabilized  zirconia [12]  dan  cerium dioksida  [13].  Teknik  broth-gel  untuk fabrikasi  kernel  ada  3  jenis  yaitu  gelasi ektraksi air [4],gelasi internal [14] and gelasi eksternal [2].
Proses  pembuatan  kernel  yang dilakukan  di  Pusat  Teknologi  Bahan  Bakar Nuklir (PTBBN)–BATAN menggunakan cara
gelasi  eksternal.  Salah  satu  persyaratan kendali  kualitas  untuk  kernel  adalah  kontrol diameter  yang  akurat.  Diameter  kernel berhubungan  erat  dengan  diameter  gel basah  yang  dihasilkan  dari  alat  gel- casting . Kegiatan  simulasi  diameter  gel  basah  ini dilakukan untuk mengurangi jumlah eksperimen  di  laboratorium,  sehingga mengurangi volume limbah yang diakibatkan trial  and  error selama  proses  eksperimen.
Hingga  saat  ini,  belum  diketahui  ada  karya tulis  ilmiah  maupun  jurnal  yang  melakukan simulasi  diameter  gel  basah  menggunakan yttria-stabilized-zirconia (YSZ) untuk menen- tukan  parameter  pengoperasian  alat  gel- casting  yang  dimiliki  PTBBN–BATAN. Perhitungan simulasi yang disediakan dalam makalah ini dapat memberikan pemahaman awal tentang cara memprediksi diameter gel basah YSZ pada berbagai parameter proses alat gel- casting , antara lain frekuensi vibrasi dan kecepatan aliran broth .

## TEORI
Proses  pembuatan  kernel  dimulai dengan  preparasi broth . Broth adalah umpan  alat  gel-casting  yang  berupa  larutan terdiri dari zirconium (IV) nitrate, yttrium (III) nitrate  hexahydrate,  urea,  tetrahydrofurfuryl alcohol  (THFA),  dan  poly  vinyl  alcohol (PVA). Pembuatan droplet dilakukan dengan menggunakan  alat  gel- casting .  Cara  kerja alat  gel- casting ini  dengan  meneteskan broth dengan  menggunakan  vibrasi  pada frekuensi  tertentu  sehingga  berbentuk droplet ke  dalam  kolom  yang  berisi  larutan ammonium hidroksida (NH 4 OH) pekat untuk membentuk  gel  basah. Droplet terlebih dahulu  melewati  gas  amoniak  (NH 3 ), sebelum  mencapai  permukaan  larutan amonia,  dimana  terjadi  reaksi  antara  gas NH 3 dengan  permukaan droplet yang menyebabkan
permukaan droplet mengalami  pengerasan. Droplet yang  telah mengalami  pengerasan  permukaan  dan setelah  didiamkan  beberapa  saat  di  dalam
cairan gelasi diambil dari kolom gelasi pada alat gel- casting ini disebut gel basah.
Baker  [4],  menyatakan  bahwa ukuran droplet dikontrol  oleh  diameter nozzle ,  kecepatan  aliran  dan  frekuensi vibrasi. Wenli [15] juga menyebutkan bahwa diameter kernel UO 2 dapat dikontrol  melalui pengaturan  frekuensi  vibrasi  dan  kecepatan aliran.  Guogao  [16],  dalam  makalahnya menjelaskan  bahwa  pH broth ,  konsentrasi metal,  kecepatan  aliran broth dan  frekuensi vibrasi
perlu dioptimisasi untuk mendapatkan diameter kernel yang
akurat.
IAEA-TECDOC-CD-1674 [17],
menggunakan  persamaan  sederhana  untuk memprediksi diameter droplet seperti persamaan (1).
𝑑 = 6∙𝑄 𝜋∙𝑓 3 (1)
dengan d
= diameter droplet Q = kecepatan aliran broth
f = frekuensi vibrasi
Berdasarkan paper yang ditulis Hao [18]  terdapat  persamaan  untuk  menghitung diameter  produk  akhir  dari  proses casting yang  menggunakan  vibrasi  sinusoidal  pada frekuensi dan amplitudo
tertentu.
Persamaan  dari  Hao  dilakukan  beberapa modifikasi  untuk  menghitung  diameter droplet sehingga diperoleh persamaan (2).
𝑑 = 2 ∙ 𝐶∙𝑄 𝐾∙𝜌∙𝑓 3 (2)
dengan
d =  diameter droplet C =  konsentrasi metal dalam broth Q  =  kecepatan aliran broth K =  konstanta karakteristik dari nozzle alat gel- casting
ρ =  densitas broth f =  frekuensi vibrasi
METODOLOGI
Pembuatan broth untuk proses casting
Bahan untuk pembuatan broth terdiri dari zirconium (IV) nitrate, yttrium (III) nitrate hexahydrate, urea, tetrahydrofurfuryl alcohol (THFA),  dan  poly  vinyl  alcohol  (PVA). Konsentrasi  metal  dalam broth ditentukan dengan menimbang sejumlah bahan
zirconium (IV) nitrate dan yttrium (III) nitrate hexahydrate.  Densitas broth diukur  dengan menggunakan alat densitometer.
Proses casting
Alat gel- casting yang dimiliki PTBBN–BATAN  ditunjukkan  seperti  pada
Gambar 1, broth diumpankan melalui tangki umpan  untuk  selanjutnya  dialirkan  ke vibrator.  Vibrator  ini  diatur  pada  frekuensi 100  Hz. Broth diteteskan  melalui  satu buah nozzle dengan diameter sebesar 1 mm ke  dalam  kolom casting yang  dialiri  gas amoniak  (NH 3 )  sebelum  masuk  ke  larutan ammonium  hidroksida  (NH 4 OH).  Gel  basah yang  dihasilkan  oleh  alat  gel- casting diukur diameternya  dengan  menggunakan  alat mikroskop digital.
Gambar 1. Diagram alat Gel- Casting
Verifikasi  hasil  simulasi  dengan  data eksperimen di laboratorium
Pada  kegiatan  ini,  dua  persamaan matematis  diambil  dari  referensi  untuk keperluan perhitungan simulasi diameter gel
Yttria-Stabilized Zirconia Menggunakan Alat Gel- Casting
(Erilia Yusnitha, Sarjono, Sri Rinanti Susilowati, Winter Dewayatna, Wahyudi Budi Sediawan)
basah,  kemudian  hasil  eksperimen  di laboratorium  digunakan  sebagai  verifikasi hasil  perhitungan  simulasi.  Perhitungan simulasi  dilakukan  dengan  menggunakan program  komputer  matlab.  Pada  penelitian ini  dilakukan  simulasi  untuk  mendekati  nilai diameter  gel  basah  yang  dihasilkan  dari hasil  eksperimen  di  laboratorium.  Ada  dua simulasi  yang  dilakukan  untuk  mendekati hasil  eksperimen  di  laboratorium  yaitu simulasi berdasarkan persamaan sederhana yang terdapat pada technical document dari IAEA  dan  simulasi  yang  lebih  kompleks berdasarkan  modifikasi  persamaan  dari paper  yang  ditulis  oleh  Hao  dengan memperhitungkan  konstanta  karakteristik dari nozzle alat  casting,  frekuensi  vibrasi, kecepatan  aliran broth ,  konsentrasi  metal dalam broth dan densitas broth.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  penelitian  ini  telah  diperoleh tujuh  variasi broth untuk  kernel yttria- stabilized zirconia dengan spesifikasi seperti ditampilkan  pada  Tabel  1.  Pada  proses gel- casting , frekuensi vibrator yang digunakan  adalah  100  Hz.  Tabel  1  juga memperlihatkan kecepatan aliran broth yang melewati nozzle dan  diameter  rerata  gel basah yang diperoleh dari eksperimen untuk setiap  sampel,  sedangkan  mikrograf  gel basah  sebagai  hasil  analisis  dari  mikroskop digital untuk masing-masing sampel ditunjukkan pada Gambar 2 hingga 8 .
Pada  Gambar  9,  ditampilkan  hasil simulasi dan data eksperimen dengan variasi
frekuensi  vibrasi.  Variasi  diameter  gel  basah pada  setiap  sampel  hasil  eksperimen  di laboratorium  dimungkinkan  karena  adanya noise pada alat vibrator sehingga mempengaruhi  frekuensi  vibrasi,  friksi  pada pipa  alat casting sehingga  mempengaruhi kecepatan aliran broth . Selain itu berkurangnya  volume broth pada  tangki pengumpan  alat  gel- casting pada  saat pembentukan droplet sebagai  fungsi  waktu juga  dapat  mempengaruhi  kecepatan  aliran broth sehingga menyebabkan variasi diameter gel basah. Hasil simulasi menggunakan  persamaan  IAEA-TECDOC- CD-1674  menunjukkan  bahwa  frekuensi vibrasi  pada  alat  gel- casting yang  semakin besar  memberikan  diameter  gel  basah  yang semakin  kecil.  Hal  ini  sesuai  dengan persamaan  (1)  bahwa  diameter  gel  basah berbanding terbalik dengan frekuensi vibrasi, sehingga  semakin  besar  frekuensi  pada  alat vibrasi maka gel basah yang dihasilkan akan semakin kecil. Simulasi untuk sampel no 3, 4, 5  dan  6  berhimpit  karena  pada  kecepatan aliran broth yang sama  yaitu 5 x  10 -7 m 3 s -1 . Perbandingan  diameter  gel  basah  hasil simulasi dengan data ekperimen di laboratorium didapatkan penyimpangan sebesar  0,2239  (sampel  1),  0,0504  (sampel 2),  0,1710  (sampel  3),  0,1314  (sampel  4), 0,2306  (sampel  5),  0,1471  (sampel  6)  dan 0,0894  (sampel  7).  Dari  hasil  analisis  ini diperoleh  rerata  penyimpangan  antara  data eksperimen dengan simulasi sebesar 0,1491.
Tabel 1. Data proses gel- casting broth dan diameter gel basah untuk frekuensi vibrator 100Hz.
Sampel Konsentrasi metal dalam broth (kg m -3 )
Densitas broth (kg m -3 )
Kecepatan aliran broth (m 3 s -1 ) Diameter rerata gel basah (m) Sampel 1 184,4649 1.108,0 2,667 x 10 -7 1,4039 Sampel 2 245,2184 1.662,0 4,200 x 10 -7 1,9305 Sampel 3 196,9787 1.120,5 5,000 x 10 -7 1,8797 Sampel 4 255,6532 1.480,0 5,000 x 10 -7 1,9358 Sampel 5 266,3385 1.148,3 5,000 x 10 -7 1,7954 Sampel 6 266,3385 1.142,3 5,000 x 10 -7 1,9136 Sampel 7 254,1211 1.154,6 4,500 x 10 -7 1,9219
Gambar 2. Gel basah sampel 1                Gambar 3. Gel basah sampel 2
Gambar 4. Gel basah sampel 3                Gambar 5. Gel basah sampel 4
Gambar 6. Gel basah sampel 5                Gambar 7. Gel basah sampel 6
Yttria-Stabilized Zirconia Menggunakan Alat Gel- Casting
(Erilia Yusnitha, Sarjono, Sri Rinanti Susilowati, Winter Dewayatna, Wahyudi Budi Sediawan)
Gambar 9.  Hubungan antara diameter gel basah dengan frekuensi vibrasi pada eksperimen dan hasil simulasi menggunakan persamaan dari IAEA-TECDOC-CD-1674 [17]
Gambar  10  menunjukkan  bahwa setelah dilakukan beberapa eksperimen pada frekuensi  vibrasi  tetap  100  Hz  dengan kecepatan  aliran broth yang  berbeda  terlihat bahwa  diameter  gel  basah  yang  diperoleh dari  eksperimen  memiliki  kecenderungan yang  sama  dengan  hasil  simulasi  dimana semakin  besar  kecepatan  aliran broth maka akan  diperoleh  gel  basah  dengan  diameter yang semakin besar. Hal ini dibuktikan bahwa pada  eksperimen  di  laboratorium  untuk sampel  1  dengan  kecepatan  aliran broth paling  kecil  maka  diperoleh  diameter  gel basah  paling  kecil.  Meskipun  diameter  gel basah  sampel  1  dari  hasil  eksperimen  di laboratorium diperoleh
1,4039
mm sedangkan dari simulasi sebesar 1,7206 mm sehingga ada penyimpangan sebesar
0,2239.  Persamaan  dari  Hao  selanjutnya digunakan  yang  sudah  dimodifikasi  untuk mendekati diameter gel basah yang diperoleh dari eksperimen di laboratorium.
Pada Gambar 11 terlihat bahwa hasil perhitungan  simulasi  untuk  sampel  5  dan sampel  6  berhimpitan.  Fenomena  ini  sudah diprediksi  karena  kecepatan  aliran broth
untuk kedua sampel tersebut sama besarnya. Selain  itu,  karakteristik  broth  sampel  5  dan sample 6 seperti yang sudah dijelaskan pada Tabel  1  yaitu  konsentrasi  metal  dalam broth dan densitas broth memiliki nilai yang hampir sama  besarnya.  Sebagai  contoh  dari perhitungan  simulasi  diperoleh  diameter  gel basah  untuk  sampel  5  sebesar  2,0234  mm dan  sampel  6  sebesar  2,0269  mm  pada frekuensi  vibrasi  100  Hz.  Berdasarkan perhitungan  diperoleh  diameter  gel  basah hasil simulasi berdasarkan modifikasi persamaan  yang  tertulis  pada  makalah  Hao dapat  mendekati  diameter  gel  basah  hasil eksperimen di laboratorium. Hal ini dimungkinkan  karena  Hao  menggunakan nilai  K  yaitu  konstanta  karakteristik  dari nozzle alat  gel- casting .  Sehingga  pada konstanta  K  =  1,12  memberikan  rerata penyimpangan  terkecil  sebesar  0,0843. Untuk penyimpangan tiap-tiap sampel dibandingkan  dengan  hasil  simulasi  sebagai berikut:  0,0462  (sampel  1),  0,2041  (sampel 2),  0,0247  (sampel  3),  0,0720  (sampel  4), 0,1612  (sampel  5),  0,0801  (sampel  6)  dan 0,0016 (sampel 7).
Gambar 10.  Hubungan antara diameter gel basah dengan kecepatan aliran broth pada eksperimen dan simulasi menggunakan persamaan dari IAEA-TECDOC-CD-1674 [17]
Gambar 11.  Hubungan  antara  diameter  gel  basah  dengan  frekuensi  vibrasi,  data  eksperimen dengan hasil simulasi berdasarkan modifikasi persamaan dari Hao
Gambar  12  menunjukkan  bahwa pada  simulasi  sampel  5  dan  sampel  6 berhimpit  sama  seperti  Gambar  11.  Sebagai contoh  dari  perhitungan  simulasi  untuk
kecepatan  aliran broth 5  x  10 -7 m 3 s -1 diperoleh  diameter  gel  basah  sampel  5 sebesar  2,0234  mm  dan  sampel  6  sebesar 2,0269 mm sehingga jika ditampilkan secara
Yttria-Stabilized Zirconia Menggunakan Alat Gel- Casting
(Erilia Yusnitha, Sarjono, Sri Rinanti Susilowati, Winter Dewayatna, Wahyudi Budi Sediawan)
visual  terlihat  berhimpit.  Hasil  perhitungan simulasi  memiliki  kesesuaian  dengan  data eksperimen  di  laboratorium  yaitu  semakin besar kecepatan aliran broth maka gel basah yang dihasilkan alat gel- casting juga semakin besar.
Hubungan antara diameter gel basah dengan  konsentrasi  metal  dalam broth divisualisasikan  pada  Gambar  13  dengan menggunakan  modifikasi  persamaan  dari Hao  untuk  mendekati  hasil  eksperimen  di laboratorium. Pada Gambar 13 terlihat bahwa baik  dari  perhitungan  simulasi  maupun  dari data  eksperimen  di  laboratorium  memiliki
kecenderungan  yang  sama  yaitu  semakin besar  konsentrasi  metal  dalam  broth  maka diameter  gel  basah  yang  dihasilkan  alat casting  juga  akan  semakin  besar.  Dari  hasil perhitungan simulasi untuk konsentrasi metal dalam  broth  200  kg/m3  diperoleh  diameter gel  basah  untuk  sampel  1=1,5094  mm, sampel 2=1,5341 mm, sampel 3=1,8542 mm, sampel 4=1,6899 mm, sampel 5=1,8391 mm, sampel 6=1,8423 mm dan sampel
7=1,7724  mm,  sehingga  jika  divisualisasikan dalam  bentuk  grafik  maka  sampel  5  dan sampel 6 akan terlihat berhimpit.
Gambar 12.  Hubungan  antara  diameter  gel  basah  dengan  kecepatan  aliran broth ,  data eksperimen dengan hasil simulasi berdasarkan modifikasi persamaan dari Hao
Untuk  memberikan  pengetahuan seberapa  besar  pengaruh  densitas  broth pada  ukuran  diameter  gel  basah  yang dihasilkan alat gel- casting , dilakukan simulasi berdasarkan persamaan yang sudah dimodifikasi  dari  Hao  pada  Gambar  14.  Dari perhitungan  simulasi  dengan  menggunakan densitas broth semakin besar maka diameter gel basah yang diperoleh dari alat gel- casting akan  semakin  kecil.  Sebagai  contoh  jika
menggunakan densitas broth sebesar 1200  kg  m -3 dari  hasil  perhitungan  simulasi diperoleh  diameter  gel  basah  untuk  sampel 1=1,4307 mm, sampel 2=1,8302 mm, sampel 3=1,8031 mm, sampel 4=1,9668 mm, sampel 5=1,9939  mm,  sampel  6=1,9939  mm  dan sampel 7=1,8952 mm. Sehingga jika simulasi untuk sampel 5 dan sampel 6 divisualisasikan dalam  bentuk  grafik  maka  sampel  5  dan sampel 6 terlihat berhimpit.
Gambar 13.  Hubungan  antara  diameter  gel  basah  dengan  konsentrasi  metal  dalam broth ,  data eksperimen dengan hasil simulasi berdasarkan modifikasi persamaan dari Hao
Gambar 14.  Hubungan  antara  diameter  gel  basah  dengan  densitas broth ,  data  eksperimen dengan hasil simulasi berdasarkan modifikasi persamaan dari Hao
Yttria-Stabilized Zirconia Menggunakan Alat Gel- Casting
(Erilia Yusnitha, Sarjono, Sri Rinanti Susilowati, Winter Dewayatna, Wahyudi Budi Sediawan)

## SIMPULAN
Diameter gel basah hasil eksperimen di laboratorium menggunakan alat gel- casting yang  dimiliki  PTBBN–BATAN  dapat  didekati dengan menggunakan modifikasi persamaan yang diberikan oleh Hao dalam penelitiannya dengan menggunakan konstanta karakteristik dari nozzle alat  gel- casting sebesar  1,12 sehingga  memberikan  rerata  penyimpangan terkecil sebesar 0,0843. Bila hasil eksperimen  di  laboratorium  didekati  dengan persamaan  yang  diberikan  di  TECDOC-CD- 1674  IAEA  diperoleh  rerata  penyimpangan antara  data  eksperimen  dengan  simulasi sebesar 0,1491. Dari kedua persamaan yang digunakan dalam perhitungan simulasi dapat disimpulkan  bahwa  modifikasi  persamaan dari Hao lebih mendekati hasil eksperimen di laboratorium dari pada persamaan dari IAEA.
Hal  ini  menunjukkan  bahwa  diameter  gel basah  yang  dihasilkan  alat  gel- casting dipengaruhi  tidak  hanya  kecepatan  aliran broth dan  frekuensi  vibrasi  akan  tetapi  juga dipengaruhi  densitas broth dan  konsentrasi metal dalam broth .

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terimakasih  disampaikan kepada  rekan-rekan  yang  telah  membantu melakukan penelitian di laboratorium sehingga dapat menyusun karya tulis ilmiah ini.  Penelitian  ini  didanai  oleh  Kemenristek Dikti, Flagship Insinas BATAN tahun 2018.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  W.  K.  Kim,  Y.  W.  Lee,  M.  S.  Cho,
“Nondestructive  measurement  of  the weight  of  kernels  in  a  simulated cylindrical fuel compact for HTGR using X-ray  computed  tomography,” Nuclear Engineering  and  Design, vol.  241,  no.9, pp. 3748-3752, 2011.
[2].  Z.  Xiangwen, et  al .,  “Preparation  of ammonium  diuranate  particles  by external  gelation  process  of  uranium  in INET,” Nuclear Engineering and Design ,
vol.  250  (Supplement  C),  pp.  192-196, 2012.
[3].  G.  Brähler, et  al .,  Improvements  in  the fabrication  of  HTR  fuel  elements, “ Nuclear  Engineering  and  Design ,”  vol.
251 (Supplement C), pp. 239-243, 2012
[4].  M.  P.  Baker, et.al, “Selection  and properties of alternative forming fluids for TRISO  fuel  kernel  production,” Journal of Nuclear Materials , vol. 432, no. 1, pp. 395-406, 2013.
[5].  J.  A.  Phillips,  S.  G.  Nagley,  and  E.  L. Shaber, “Fabrication of uranium oxycarbide  kernels  and  compacts  for HTR  fuel,” Nuclear  Engineering  and Design , vol. 51(Supplement C), pp. 261-
281, 2012.
[6].  M. Brykala, and M. Rogowski,
“Preparation  of  microspheres  of  carbon black dispersion in uranyl-ascorbate gels as  precursors  for  uranium  carbide,”
Progress  in  Nuclear  Energy ,  vol.
89(Supplement C), pp. 132-139, 2016.
[7].  N.  N.    Ngoepe,  and  J.  P.  R.  de  Villiers, “The  thermal  expansion  of  3C–SiC  in TRISO particles  by  high temperature X- ray  diffraction,” Journal  of  Nuclear Materials ,  vol.  438,  no.  1,  pp.  88-93,
2013.
[8].  T.  J.  Gerczak, et  al. ,  “SiC  layer microstructure  in  AGR-1  and  AGR-2 TRISO fuel particles and the influence of its  variation  on  the  effective  diffusion  of key fission products,” Journal of Nuclear Materials ,  vol.  480(Supplement  C),  pp. 257-270, 2016.
[9].  E.  López-Honorato,  P.J.  Meadows,  and P.  Xiao,  “Fluidized  bed  chemical  vapor deposition  of  pyrolytic  carbon  –  I:Effect of deposition conditions on microstructure,” Carbon ,  vol.  47,  no.2, pp. 396-410, 2009.
[10]. G.  Wenli, et  al .,  “Diameter  deviation calculation  for  UO 2 kernel  by  sol–gel process. Nuclear  Engineering  and Design ,  vol.  241,  no.  8,  pp.  2964-2967,
2011.
[11]. K.  Bari, et  al .,  “Characterization  of  the porosity  in  TRISO  coated  fuel  particles and  its  effect  on  the  relative  thermal diffusivity,” Nuclear  Engineering  and Design ,  vol.  265  (Supplement  C):  pp. 668-674, 2013.
[12]. M.  P.  Baker, et  al., “Straight-chain halocarbon  forming  fluids  for  TRISO fuel kernel production–tests with yttria-stabilized  zirconia  microspheres,” Journal  of  Nuclear  Materials ,  vol.  458 (Supplement C), pp. 77-86, 2015.
[13]. R.  D.  Hunt,  et  al.,  “Key  process parameters  to  modify  the  porosity  of cerium  dioxide  microspheres  formed  in the internal gelation process,” Journal of Nuclear  Materials ,  vol.  495,  pp.  33-37,
2017
[14]. R.D. Hunt, et al., “The addition of silicon carbide to surrogate nuclear fuel kernels
made  by  the  internal  gelation  process,” Journal  of  Nuclear  Materials ,  vol.  401, no.1, pp. 55-59, 2010.
[15]. G.  Wenli, et al., “Preparing UO 2 kernels by  gel-casting. Nuclear  Science  and Techniques , vol. 20, pp. 124-128, 2009.
[16]. W.  J.  Guogao,  M.  Yong,  G.  Xingyu,  S. Zhao, C. H. Deng, “Precisely Controlling Preparation  of  Ceria-Stabilized  Zirconia Microspheres of ~100 micron by external
gelation,” International Journal of Applied  Ceramic  Technology ,  pp.  1-7,
2016.
[17]. IAEA, IAEA-TECDOC-CD-1674, 2012.
[18]. S. Hao, et al ., “Large-scale production of
UO 2 kernels  by  sol–gel  process  at INET,” Nuclear Engineering and Design, vol. 271, pp. 158-161, 2014.