## PEMBUATAN GREEN PELLET U-ZrH x UNTUK BAHAN  BAKAR

## PWR

## Masrukan K, M. Husna Al Hasa, Anwar Muchsin
Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBN)-BATAN
Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 15313
e-mail: Masrukan2006@yahoo.com
(Naskah diterima: 16-12-2014, disetujui: 27-01-2014)

## ABSTRAK
PEMBUATAN GREEN  PELLET U-ZrH x UNTUK  BAHAN  BAKAR  PWR .    Bahan  bakar  U-ZrH x merupakan  bahan  bakar    PWR  pengganti      UO 2 yang  selama  ini  digunakan.    Pemilihan  bahan bakar  U-ZrH x disebabkan  bahan  bakar  tersebUt      dapat  menempatkan  hidrogen  sebagai moderator secara langsung di dalam bahan bakar yang memungkinkan reaktor dapat beroperasi pada  temperatur  yang  relatif  tinggi  (hingga  750 o C)    serta  mempunyai  sifat  termal  lebih  baik. Mula-mula dibuat ingot dari logam U dan Zr dengan kandungan  35%, 45%, dan 55% berat. Ingot yang  diperoleh  selanjutnya  dibuat  serbuk  dengan  teknik  hidriding    dilanjutkan  dengan milling . Serbuk U-ZrHx  yang diperoleh selanjutnya dimasukkan cetakan (dies) dan dipress pada tekanan 20  ton/cm 3 sehingga  membentuk  green  pellet. Green  pellet yang  diperoleh  diuji  antara  lain: komposisi  unsur,    dimensi,  densitas,  dan  transisi  temperatur.  Hasil  pengujian  komposisi menunjukkan  beberapa  unsur    impuritas  yang  melebihi  batas  yang  diijinkan  diantaranya  unsur Ni,  Mg,  Cd,  Zr  dan  K.  Dari  pengujian  densitas  diperoleh    nilai  densitas  yang  semakin  menurun bila kandungan Zr bertambah. Nilai densitas  untuk  U-35ZrH x , U-45ZrH x , dan  U-55ZrH x masing- masing  sebesar    9,9141;  7,9920  ;  dan  7,0359  g/cm 3 .  Sementara  itu  hasil  pengujian  DTA menunjukkan  semua  mengalami  perubahan  fasa  dari  fasa    semula  +  1  menjadi  fasa  pada akhir reaksi.
Kata kunci : Green pellet , U-ZrH x , PWR.

## ABSTRACT
MAKING   THE U-ZrH x GREEN PELLETS FOR  PWR FUEL . The  U-ZrH x fuel  is a replacement PWR UO 2 fuel that has been used. The U-ZrH x fuel has been choosen because the fuel hydrogen as  a  moderator  can  put  directly  in  the  fuel  which  allows  the  reactor  to  operate  at  relatively  high temperatures (up to 750 ° C) and it  has better thermal properties. Firstly, U-ZrH x ingot was made from U and Zr metals contain 35%, 45% and 55% Zr by weight consequently. Next, the ingot was converted into powder using hydriding technique continued with milling. The U-ZrH x powder then put  into  the  mold  (dies)  and  pressed  at  a  pressure  of  20  ton/cm 3 to  form  green  pellets.  Green pellets  obtained  were  characterized  by  elemental  composition,  dimensions,  density,  and  the transition  temperature  testing.  The  results  on  elemental  composition  testing  showed  the  some impurity elements that exceed allowable limits include elements Ni, Mg, Cd, Zr and K. The result on  density    testing  showed  that  the  density  decreases  when  the  Zr  content  increases.  Density values  for  the      U-35ZrH x ,  the  U-45ZrH x and  the  U-55ZrH x respectively    9.9141  ;  7.9920;  and
7.0359  g/cm 3 .  Meanwhile,  the  results  of  testing  the  transition  temperature  using  DTA  technique showed  that  all  the  green  pellets  changing  their  phase  from  the  original  phase  +   1  into phase at the end of the reaction.
Keywords: green pellet, U-ZrH x , PWR.

## PENDAHULUAN
Penggunaan    energi  di  Indonesia semakin  lama  semakin  bertambah  seiring dengan pertumbuhan industri yang membutuhkan  pasokan  penambahan  energi listrik  yang    cukup  besar.  Kebutuhan tambahan energi yang cukup besar  tersebut harus  segera  ditaganani    dengan  cara menambah  pasokan  listrik    dari  berbagai sumber. Beberapa jenis sumber  energi baik energi  terbarukan  maupun  tidak  terbarukan cukup  tersedia  di  Indonesia,  seperti  energi fosil  (minyak),  tambang  (batu  bara),  surya, angin,  panas  bumi    dan  bahan  nuklir. Penggunaan  energi  fosil    maupun  hasil tambang  (batu  bara)  yang  terus-menerus dan tidak terbarukan semakin lama mengakibatkan  berkurangnya  sumber  fosil (minyak)  bahkan  akan  habis,  sedangkan energi  surya  dan  angin    masih  terbatas penggunaan  dalam  sekala  kecil.  Oleh karena  itu  perlu  dikembangkan  sumber energi baru yang bersih dan efisien misalnya energi  nuklir.
Pengembangan  bahan  bakar  nuklir di  Indonesia  dikembangkan  oleh  Pusat Teknologi  Bahan  Bakar  Nuklir    (PTBN)- Badan  Tenaga  Nuklir  Nasional  (BATAN). Dalam praktek, pengembangan bahan bakar nuklir  tersebut    dibagi    menjadi  dua  jalur yaitu  pengembangan    bahan  bakar  untuk reaktor daya dan reaktor riset.
Pengembangan  bahan  bakar    reaktor    daya ditujukan  antara  lain:    untuk  mendapatkan prototipe  elemen  bakar  PWR  dan    berkas bahan  bakar  HWR/Cirene.    Sementara  itu, pengembangan  bahan  bakar  reaktor  riset ditujukan  antara  lain  untuk  mendapatkan bahan bakar baru berdensitas tinggi berbasis  UN,  U-Mo  dan  U-ZrH x yang tertuang di dalam RENSTRA Pusat
Teknologi Bahan Bakar Nuklir-BATAN tahun 2010 -2014.
Bahan bakar
reaktor PWR umumnya    terbuat  dari  bahan  bakar  oksida keramik    yakni  UO 2 ,    metal,  dan  campuran keramik  metal (Cermet) [1,2,3] . Desain bahan bakar  baru  telah  diusulkan  untuk  mengganti bahan  bakar  UO 2 dengan  uranium  hidrida (U-ZrH x ), dimana dalam desain bahan bakar baru  tersebut  dapat  diperoleh    keuntungan yaitu  dapat  ditempatkan  hidrogen  sebagai moderator  secara  langsung  di  dalam  bahan bakar  yang  memungkinkan  reaktor  dapat beroperasi  pada  temperatur  yang  relatif tinggi  (hingga  750 o C)    serta  mempunyai sifat termal lebih baik dibanding bahan bakar keramik [3]. Selain  itu,  penggunaan  uranium sebagai  bahan  bakar  uranium  hidrida (U-ZrH x ) relatif rendah dibandingkan dengan bahan  bakar  jenis  lain,  seperti  bahan  bakar keramik.  Kelebihan  yang  dimiliki  bahan bakar  uranium hidrida  ini  berdampak langsung  terhadap  nilai  ekonomis.  Nilai investasi  bahan  bakar  hidrida  relatif  lebih rendah dan ekonomis daripada bahan bakar jenis keramik.
Design  PWR  yang  menggunakan bahan  bakar  U-ZrH x diusulkan  oleh  General Atomic  dari    USA    dan  dikenal  sebagai reaktor  TPS  (TRIGA Power    System ), dimana  dalam  desain  tersebut  reaktor menghasilkan  daya  sebesar  64  MWt/16,4 MWe  dan  menggunakan  uranium  berpeng- kayaan rendah  yakni 235 U sebesar 19,9% [4] . Pengembangan bahan bakar uranium zirkonium    selain  ditujukan  untuk  menda- patkan  bahan  bakar  PWR  juga  diarahkan untuk  dapat  dikembangkan  lebih  lanjut menjadi bahan bakar reaktor generasi ke IV.
Pada penelitian ini dilakukaan pembuatan  paduan  U-ZrH x dengan  mem- variasikan  kandungan  Zr.  Kandungan  Zr
yang  bervariasi  akan  mempengaruhi  sifat- sitat  yang  dimiliki  diantaranya  densitas  dan perubahan  transisi  temperatur  dari  paduan U-ZrH x .  Penelitian  ini  bertujuan    untuk menguasai    teknologi  pembuatan green pellet uranium  zirkonium  hidrida  (U-ZrH x ) yang    dapat  diproses  lanjut  menjadi pellet sintered dan  memenuhi  persyaratan sebagai bahan bakar PWR.
Untuk  dapat  digunakan  sebagai bahan  bakar  suatu  reaktor  nuklir,  maka bahan  bakar  harus    mempunyai  kemurnian yang  cukup  tinggi  dan    kandungan  unsur yang  mempunyai  tampang  serapan  netron mikroskopik    rendah  (  a).    Adanya  unsur pengotor  dapat  mempengaruhi  unjuk  kerja bahan bakar bila digunakan di dalam reaktor karena    terbentuknya  senyawa  atau  fasa oleh  unsur  pengotor  tersebut.    Bahan  bakar juga      tidak  diijinkan    mengan-dung  unsur yang  mempunyai  tampang  lintang  serapan netron  mikroskopik  tinggi  dan  dalam  jumlah yang  cukup  tinggi  pula.  Hal  ini  disebabkan bila  unsur    yang  mempunyai  tampang lintang  serapan  netron  mikroskopik  tinggi tersebut  dengan  jumlah  yang  cukup  tinggi maka dikawatirkan unsur tersebut menyerap netron cukup tinggi. Hal ini   akan mengganggu  operasi  reaktor    yakni  reaktor akan  terhenti  karena  netron  semakin  lama semakin  berkurang  dan  tidak  cukup  untuk melangsungkan  reaksi  berrantai.    Unsur yang  mempunyai  tampang  lintang  netron mikroskopik tinggi seperti Cd dan B, masing- masing  adalah  sebesar    2520.(50.)  barn dan  767.(8.) barn [5,6] .
Densitas uranium suatu  bahan bakar  mempunyai  peranan  yang  penting  di dalam  bahan  bakar  nuklir  itu  sendiri  karena banyak  sedikitnya  uranium  (U)  yang  dapat dimasukkan  ke  dalam  bahan  bakar  maka akan tergantung dari besar kecilnya densitas dari paduan bahan bakar tersebut.  Semakin tinggi  densitas  bahan  bakar  nuklir  semakin banyak  pula  U  yang  dapat  dimasukkan  ke dalam  bahan  bakar.    Densitas  logam    akan berubah karena penambahan unsur paduan.
Di dalam paduan massa zat terlarut berbeda dengan massa atom pelarut dan juga karena perubahan  parameter  kisi [7] .  Perubahan parameter  kisi  dapat  diturunkan  dari  hukum Vegard [7] ,  yang  mengasumsikan  bahwa parameter  kisi  larutan  padat  linear  dengan konsentrasi  atom.  Sifat  termal  suatu  bahan bakar  nuklir    (dalam  hal  ini  transisi perubahan temperatur) juga akan berpengaruh  ter  hadap  unjuk  kerja  dari bahan bakar nuklir tersebut.

## TATA KERJA
Logam  U  dan  Zr    dipotong-potong dan  masukkan    ke  dalam  tungku  peleburan busur  listrik  untuk  selanjutnya  dilebur dengan  komposisi    U-Zr    masing-masing adalah  sebesar    35%,  45%  dan  55%    Zr. Hasil peleburan U-Zr berbentuk  ingot   yang berdiameter  15  mm  dan  ketebalan  0,5  mm selanjutnya    dibuat  serbuk  melalui  cara hidriding.    Poses  hidriding  dimulai  dengan memotong  ingot U-Zr, potongan U-Zr selan- jutnya    dimasukkan  ke  dalam  wadah/ canting    yang  terbuat  dari  bahan  gelas selanjutnya  dimasukkan  ke  dalam  tabung retort pada unit hidriding untuk selanjutmnya dilakukan hidriding.  Proses hidriding meng- hasilkan  paduan  U-ZrH x yang  rapuh  dan mudah  dihancurkan  dengan  cara  di milling sehingga  menjadi  serbuk. Sebagian  serbuk dianalisis  komposisi,    transisi  temperatur dan  sebagian  lainnya  dibuat green  pellet . Untuk membuat green pellet , serbuk U-ZrH x dimasukkan  ke  dalam  cetakan dengan berat tertentu dan dilakukan pengepresan  dengan  tekanan press mencapai  20 ton/cm 3 sehingga  menjadi pellet U-ZrH x . Green  pellet U-ZrH x yang diperoleh  selanjutnya    diukur  dimensi  dan beratnya.  Dari  dimensi    dan  berat  yang diperoleh selanjutnya dapat diketahui densitasnya.    Pengukurann  densitas  juga dilakukan dengan   menggunakan peralatan pikno- meter.  Untuk mengukur  transisi tem- peratur green  pellet ,    sebagian  serbuk U-ZrH x yang  akan    dipress    diambil  untuk
(Masrukan K, M Husna Al Hasa, Anwar Muchsin)
dilakukan  pengujian  transisi  temperatur menggunakan Differential  Thermal  Analysis (DTA).    Gambar  1  menampilkan    peralatan mesin press untuk  membuat green  pellet ,
sedangkan  Gambar  2  ditampilkan  bentuk dan ukuran green pellet .
Keterangan: a=  lengan pengumpan b=  as mesin
c = pengumpan
d= dies e=  meja
f =  penahan pengumpan agar tidak naik
g= green pellet hasil
pengepresan
Gambar 1. Peralatan mesin press untuk membuat green pellet U-ZrH x
Gambar 2. Contoh green pellet U-ZrH x

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam pebahasan ini dibahas antara  lain  hasil  analisis  komposisi  kimia, pengujian  densitas,  dan  pengujian  termal (transisi perubahan temperatur).

## Analisis komposisi kimia
Hasil  percobaan  analisis  kimia  serbuk U-ZrH x ditampilkan  dalam  bentuk  gambar dan  tabel.  Tabel  1  yang  menampilkan  hasil analisis    komposisi  kimia  menggunakan peralatan    spektrometer  serapan  atom
(AAS)  untuk  mengetahui  impuritas  yang terdapat di dalam paduan U-ZrH x menunjukkan  bahwa  sebagian  unsur  yang ada melebihi persyaratan untuk bahan bakar nuklir,  seperti  unsur  Ni,  Mg,  Cd,  Zr  dan  K. Unsur    Ni  terdapat    pada  sampel  U-35ZrH x dan  U-45ZrH x dimana  keduanya  melebihi persyaratan  yang  diijinkan,  masing-masing sebesar    51,8094  ug/g  dan  39,3718  ug/g sedangkan  persyaratan  30,0  ug/g.  Untuk unsur    Mg  hanya  tedapat  pada  U-35ZrH x yang besarnya adalah 76,3551 ug/g
sedangkan persyaratan yang diijinkan
 50,0  ug/g. Unsur  lain    seperti  Cd  terdapat pada U-35Zr dan U-45ZrHx dimana masing- masing  sebesar  0,4508  ug/g  dan  0,3667 ug/g  sedangkan  persyaratan  0,2 ug/g.
Sementara  itu,  unsur  Zr  dan  K  masing- masing  terdapat  pada  U-35ZrH x dan  U- 45ZrH x dimana  kedua  unsur  tersebut  tidak diinginkan keberadaannya. Keberadaan unsur-unsur  pengotor  yang  melebihi  dari persyaratan  tersebut  diduga  berasal  dari material  peralatan    yang  digunakan  selama proses  baik  dari  proses  pemotongan, peleburan    sampai    penghancuran  menjadi serbuk.  Dari  ketiga  sampel  uji,  hanya
a b c d e f g
sampel  uji  U-55ZrH x yang    relatif  kecil kandungan    unsur  pengotornya  (hanya unsur  Cd).      Dari  unsur  pengotor  yang  ada, keberadaan unsur Cd yang perlu diperhatikan  karena  mempunyai  tampang lintang  mikroskopik  tinggi  dibandingkan unsur-unsur lainnya. Tampang lintang serapan  netron  mikroskopik  Cd  adalah 2520.(50.)  barn    dan    767.(8.)  barn [5,6] . Dengan  tampang  lintang  mikroskopik    yang cukup  tinggi    maka  akan  menyerap  netron dalam  jumlah  yang  cukup  besar,    dimana hal  ini  akan  menyebabkan  operasi  reaktor terganggu.  Pada  analisis  kandungan  U  di dalam  serbuk  U-ZrH x diperoleh  hasil  seperti
tertera  dalam  Tabel  2.  Hasil  analisis  yang tertera  di  dalam  Tabel  2  memperlihatkan kandungan  U    pada  masing-masing  serbuk U-35ZrH x ,  U-45ZrH x dan  U-55ZrH x berturut- turut sebesar 62,9100; 54,5645; dan 44,1308 % berat.  Perbedaannya relatif kecil bila  dibandingkan  dengan  kandungan    U seperti  yang  direncanakan  yakni    untuk U-35ZrH x ,  U-45ZrH x ,  dan  U-55ZrH x masing- masing  sebesar  3,0770  ;  0,7918;  dan 1,9310  %.  Memperhatikan  hasil    analisis kandungan  U  tersebut  dapat  dikatakan bahwa hasil analisis kandungan U mendekati hasil yang direncanakan.
Tabel 1. Hasil analisis komposisi kimia  pengotor di dalam  serbuk U-ZrH x. No Unsur Sampel U-35 ZrH x Sampel U-45 ZrH x Sampel U-55ZrH x Persyaratan untuk BB PWR 1 Al 0,0350 % 0,0129  ug/g 0,3463 ug/g  50,0 ug/g 2 Ni 51,8094 ug/g 39,3718 ug/g 0,1100 ug/g  30,0 ug/g 3 Fe 7,6974 ug/g 7,8643 ug/g 0,326  ug/g  100,0 ug/g 4 Co 0,6616 ug/g 0,7288 ug/g ttd  75,0 ug/g 5 Mn 2,5973 ug/g 2,3093 ug/g 0,0049 ug/g  10,0 ug/g 6 Pb 0,1597 ug/g 0,1652   ug/g ttd  60,0 ug/g 7 Mg 76,3551 ug/g 10,5672 ug/g 0,0379 ug/g  50,0 ug/g 8 Cu 14,3724 ug/g 10,0067 ug/g 0,0600 ug/g  20,0 ug/g 9 Cr 35,5799 ug/g 33,7893 ug/g 0,0797 ug/g  100,0 ug/g 10 Zn - - 0,4309 ug/g  100,0 ug/g 11 Cd 0,4508 ug/g 0,3667 ug/g 0,556 ug/g  0,2 ug/g 12 Mo - - 0,0294  ug/g  50,0 ug/g 13 Si 0,0858 ug/g 0,0082 ug/g - ug/g  60,0 ug/g 14 V - - -  5,0 ug/g 15 Ca 0,0301 ug/g 0,0269 ug/g 1,9281  ug/g  50,0 ug/g 16 Sn - ug/g - ug/g 0,0294 ug/g  50,0 ug/g 17 B - ug/g - ug/g -       ug/g  0,3 ug/g 18 Zr 180,3569 ug/g 30,36929 ug/g - ug/g - ug/g 19 K 5,8453 ug/g 3,4075 ug/g - ug/g - ug/g
(Masrukan K, M Husna Al Hasa, Anwar Muchsin)
Tabel 2. Hasil analisis  kandungan  U  di dalam  serbuk   paduan U-ZrH x

## Densitas
Pada  pengukuran  dimensi green pellet secara  manual  diperoleh  dimensi seperti  tertera  di  dalam  Tabel  3.  Tabel  3 memperlihatkan  hasil    berupa  tinggi  (T), diameter  (D),  berat  (W) green  pellet dan densitas  hasil  perhitungan.    Perhitungan densitas berdasarkan ukuran dimensi green pellet ,  dan  dari  perhitungan    diperoleh  nilai densitas  untuk masing-masing green pellet
U-35ZrH x ,  U-45ZrH x ,  dan    U-55ZrH x adalah 6,70525;  5,5675;  dan  4,8420  g/cm 3 .    Pada pengukuran      densitas    dengan    menggu- nakan  peralatan    piknometer  diperoleh  nilai densitas  seperti  tertera    pada  Tabel  4, dimana    nilai  densitas  untuk  U-35ZrH x , U-45ZrH x ,  dan    U-55ZrHx  masing-masing sebesar  9,9141; 7,9920 ; dan 7,0359 g/cm 3 . Sementara itu,  nilai densitas secara  teoritis untuk  U-35ZrH x ,  U-45ZrH x ,  dan    U-55ZrH x adalah  sebesar  14,61;  13,4;  dan  12,163 g/cm 3 .    Pengukuran  densitas  baik  melalui pengukuran  manual  dengan  mengukur dimensi dan berat maupun dengan menggunakan  peralatan  piknometer  terlihat bahwa    nilai  densitas  U-ZrH x semakin rendah  apabila  kandungan  Zr  semakin
tinggi.  Hal  ini  disebabkan  oleh  densitas  Zr lebih  rendah  dibandingkan  densitas  U sehingga  apabila  kandungan  Zr  semakin besar  maka  densitas    paduan    U-ZrH x yang terjadi  semakin  rendah.  Densitas  logam U  dan  Zr  masing-masing  adalah  sebesar 19,000 g/cm 3 dan  6,511 g/cm 3[8] .  Perbe- daan nilai densitas  yang diperoleh dari hasil pengukuran  dimensi green  pellet dengan pengukuran  menggunakan  peralatan  pikno- kmeter  ini  disebabkan    karena  ketepatan /presisi  dari  cara  manual  yang  kurang sehingga  menghasilkan  ukuran  /dimensi ketinggian  dan  diameter green  pellet yang kurang  tepat  sehingga  pada  perhitungan densitas    maka  menghasilkan  nilai  densitas yang  kurang tepat pula. Berbeda hasil yang diperoleh dari pengukuran  dengan  menggu- nakan  peralatan  piknometer  dimana  dalam pengukurannya  peralatan  tersebut  menggu- nakan  gas  helium  (He).    Dengan  menggu- nakan He yang dapat masuk ke dalam pori- pori green  pellet maka  diperoleh  hasil densitas  yang lebih akurat. Bahan bakar ini diharapkan mempunyai densitas yang setinggi-tingginya  mendekati  nilai  densitas teoritisnya.
No. Hasil Analisis U-35 ZrH x (%berat) U-45ZrH x (%berat) U-55ZrH x (%berat) 1 62,6412 51,6780 43,8396 2 62,4615 55,0687 44,6955 3 62,7359 55,4840 45, 9063 4 63,4644 55,5806 43,1298 5 63,2468 55,0107 43,0828 Rerata 62,9100 54,5645 44,1308 Direncanakan 65,0000 55,0000 45,0000 Selisih dengan yang direncanakan 3,0770 0,7918 1,9310
Tabel 3. Hasil pengukuran dimensi dan perhitungan densitas green pellet Item P (MP)  T ( mm) D ( mm) W (g)  (g/cm 3 )  (g/cm 3 ) rata-rata U-35ZrH x 4,0 13,68 11,18 9,2602 6,8989 6,7052 4,0 11,75 11,20 7,5341 6, 5116 U-45ZrH x 4,5 14,76 11,23 8,2543 5,6489 5,5675 4,0 9,05 11,19 4,8802 5,4860 U-55ZrH x 4,0 12,27 11,20 5,8503 4,8420 4,8420
Keterangan: P = Tekanan press (MP), T = ketinggian green pellet, D = diameter green pellet
Tabel 4. Hasil uji   densitas green pellet U-ZrH x No Item Hasil pengukuran dengan Piknometer Perhitungan (teoritis)  (g/cm 3 )  (g/cm 3 ) 1 U-35ZrH x 9,9141 14,61 2 U-45ZrH x 7,9920 13,40 3 U-45ZrH x 7,0359 12,16

## Transisi perubahan temperatur
Hasil  pengujian    transisi  perubahan temperatur  dengan  menggunakan  peralatan Differential    Thermal    Analisys (DTA) ditampilkan pada Gambar 3.a, b dan c  serta Tabel    5  yang  merupakan    termogram green  pellet U-ZrH x DTA  dengan  variasi kandungan  Zr  sebesar  35,  45  dan  55%. Gambar  2.a,  b,  dan  c  memperlihatkan pembentukan    puncak-puncak  endotermik. Hasil  pengukuran  berupa  besaran  entalpi, temperatur lebur dan pembentukan senyawa  dengan  adanya  perubahan  aliran panas. Green  pellet U-35ZrH x mengalami reaksi kimia sebanyak empat  tahapan yaitu terjadi  reaksi  endotermik    pada  temperatur 199,80-221,17 o C  tidak  terjadi  perubahan fasa  dengan  membutuhkan    panas  sebesar 8,8802  kal/g,  tahap  kedua  terjadi  reaksi endotermik  pada  temperatur  298,36-301,65 o C    tidak  terjadi  perubahan  fasa  dengan membutuhkan  panas  sebesar  0,4259  kal/g. Kedua  tahapan  reaksi  diatas  mempunyai fasa  +  1.    Tahapan    ketiga  terjadi  reaksi endotermik pada temperature 632,89- 653,42 o C  terjadi perubahan fasa dari  +  1 menjadi  +  Zr dengan membutuhkan panas
sebesar  2,1608 kal/g, dan tahapan keempat terjadi  reaksi  endotermik    pada  temperatur 767,67 o C -781,91 o C terjadi perubahan fasa sebanyak    tiga  kali  yaitu  dari  +  Zr menjadi  +  Zr, dari  +  Zr menjadi  +  Zr , selanjutnya dari  +  Zr menjadi  dengan  membutuhkan panas sebesar 1,3547 kal/g.  Pada  paduan U-45ZrH x ,  reaksi  berlangsung  dalam  lima tahapan  yaitu    tahapan  pertama  terjadi reaksi endotermik pada temperatur  195,60- 215,60 o C      tidak  terjadi  perubahan  fasa dengan membutuhkan panas sebesar
5,5411  kal/g,  tahapan  kedua    terjadi    reaksi endotermik  pada  temperatur    527,40 o C  - 545,14 o C    tidak  terjadi  perubahan  fasa dengan membutuhkan panas sebesar 0,5864  kal/g.  Kedua  tahapan  reaksi    diatas mempunyai  fasa  +  1.  Tahapan  ketiga terjadi  reaksi  endotermik  pada  temperatur 586,90-610,07 o C  terjadi  perubahan  fasa  +  1  menjadi  +  Zr dengan  membutuhkan panas  sebesar  1,5277  kal/g,  tahapan keempat  terjadi  reaksi  endotermik    pada temperatur  710,48 o C  -  719,61 o C  terjadi peru-bahan fasa  tiga kali dari  +  Zr menjadi menjadi  +  Zr, dari  +  Zr menjadi  +  Zr, dan dari  +  Zr menjadi  dengan  mem-
(Masrukan K, M Husna Al Hasa, Anwar Muchsin)
butuhkan  panas  sebesar  0,3273  kal/g. Tahapan  kelima  terjadi  reaksi  endotermik pada temperatur 747,67 -755,4  tidak terjadi perubahan  fasa  tetap  berfasa  membu- tuhkan  panas  sebesar  0,2967  kal/g.  Pada tahapan  kelima  panas    reaksi  digunakan untuk  menaikkan  temperatur.    Sementara itu,  paduan    U-55ZrH x mengalami  reaksi sebanyak  empat  tahapan  yaitu  tahapan pertama  terjadi  reaksi  endotermik  yang berlangsung  pada  temperatur    191,96 o C  - 210,36 o C    tidak  terjadi  perubahan  fasa dengan membutuhkan panas sebesar 16,6969  kal/g,  tahapan  kedua  terjadi  reaksi endotermik  pada  temperatur  290,25 o C  - 295,87 o C    tidak  terjadi  perubahan  fasa dengan membutuhkan panas sebesar 0,2098  kal/g.    Tidak  terjadinya  perubahan fasa dalam proses diatas disebabkan panas yang  terjadi  pada  kedua  reaksi  diatas digunakan  untuk  menaikkan  temperatur reaksi. Tahapan ketiga terjadi reaksi eksotermik  pada  temperatur  324,59 o C  - 327,02 o C  tidak  terjadi  perubahan  fasa dengan  mengeluarkan  panas  sebesar  - 0,3407  kal/g,  dan  tahapan  keempat  terjadi reaksi  endotermik  pada  temperatur  742,24
o C  -788,04 o C    terjadi  perubahan  fasa sebanyak  empat  kali  yaitu  dari  fasa  +  1 menjadi  +  Zr ,  +  Zr menjadi  +  Zr ,  dari  +  Zr, menjadi  +  Zr, dan  dari  +  Zr menjadi  dengan  membu-tuhkan  panas sebesar 8,5834 kal/g.
Memperhatikan  reaksi  kimia    dan kaitannya  dengan    perubahan  fasa  terlihat bahwa secara keseluruhan reaksi pada tiap- tiap  paduan  U-ZrH x membutuhkan  panas yang  berbeda-beda [9] .  Dengan  memper- hatikan diagram fasa U-ZrH x [10] , panas yang dibutuhkan  serta  perubahan  fasa  yang terjadi  maka  dari  ketiga  paduan  tersebut pada paduan U-45ZrH x membutuhkan panas  yang  paling  rendah  untuk  bertrans- formasi dari fasa  +  1 hingga menjadi fasa  .  Ketiga paduan  tersebut  yaitu  U-35ZrH x , U-45ZrH x ,  dan  U-55ZrH x membutuhkan panas  masing-masing        sebanyak  12,8216 kal/g;      8,2792  kal/g;  dan        25,1494  kal/g. Dapat dikatakan bahwa   apabila digunakan sebagai  bahan  bakar  ditinjau  dari  sifat termalnya  (transformasi  perubahan  panas) maka  paduan  U-45ZrH x dapat  menjadi pilihan
yang paling baik.
b.
c.
Gambar 3. Kurva hasil pengujiaan transisi perubahan temperatur dengan DTA. U-35ZrH x ; b. U-45ZrH x , dan c.U-55ZrH x .

## SIMPULAN
Dari    percobaan    pembuatan green pellet U-35ZrH x ,  U-45ZrH x ,  dan  U-55ZrH x dapat  disimpulkan bahwa hasil uji komposisi  kimia  terhadap  semua  sampel
green  pellet diperoleh  untuk  U-35ZrH x dan U-45ZrH x mengandung    beberapa  unsur impuritas yang melebihi batas yang diijinkan diantaranya  unsur    Ni,  Mg,  Cd,  Zr  dan  K, sedangkan  untuk green  pellet U-55ZrH x hanya  unsur  Cd    yang  melebihi  batas.
Dilihat dari densitasnya,  semua green pellet yang  diuji  mempunyai  nilai  densitas  yang lebih  rendah  dari  densitas  teoritisnya  baik dari pengukuran manual maupun menggunakan  piknometer.    Hasil  pengujian transisi  temperatur    dengan  menggunakan DTA diperoleh bahwa green pellet U-35ZrH x dan  U-55ZrH x mengalami empat kali tahapan reaksi endotermik sedangkan untuk U-45ZrH x mengalami  lima  kali  tahapan reaksi  endotermik.  Selama  terjadi  reaksi endotermik  semua green  pellet mengalami perubahan  fasa  dari  fasa    semula  +  1 menjadi fasa  pada akhir reaksi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  G. Bozzolo, G.L. Hofman ,  A.M. Yacout
,  H.O.  Mosca,  (2012). Lanthanides Migration  And  Immobilization  In  U –Zr Nuclear  Fuels ,  Journal  of  Nuclear Materials, 425 (2012): 188 –192.
[2]. John Thomas Creasy (2011). Thermal Properties  Of  Uranium  Molybdenum Alloys: Phase Decomposition Effects Of
Heat  Treatments . A Thesis Master  of Science, Major Subject: Nuclear Engi- neering,  Texas A&M University, pages 1-3.
[3]. Nicholas, R. Browna, Arnold Aronsona,
Michael  Todosowa,  Ryan Britoa,  B, Kenneth J. McClellan, (2014). Neutronic Performance Of Uranium Nitride Compo- site Fuels In a PWR . Journal of  Nuclear Engineering and  Design,  Volume  275, 393 –407.
[4]. P. K. Bhowmik, S. K. Dhar, and S. Cha- kraborty, (2013). Operation and Control of TRIGA  Nuclear  Research, Interna- tional Journal of Information and Electro-
nics Engineering, Vol. 3, No. 6,553.
[5].  Masrukan K,   Aslina Br.Ginting (2005), Analisis  Komposisi  Bahan  Dan  Sifat Termal  Paduan  AlMgsi-1  Tanpa  Boron Hasil Sintesis Untuk
Kelongsong
Elemen  Bakar  Reaktor  Riset,  Jurnal Tek.  Bahan  Nukl.Vol.  1  No.  2:  58 –107. ISSN: 1907-2635.
[6].  Anis  Rohanda,  Ardani,  (2012).    Penen- tuan  Intensitas  Sumber  Gamma  Di Teras  Reaktor  Riset  Berbahan  Bakar Uranium  Molibdenum,  Jurnal  Sigma Epsilon,  Volume  16  No  3.  ISSN  No. 0853 9103.
[7].  E.  Sidot,  A.  Khan-Harari,  E.Cesari, (2005). Th e  Lattice  Parameter  Of  Α-
Bronzes  As  A  Function  Of  Solute Content: Application To Archaeological . Journal  Material  Science  and  Engi- neering,  Volume  393,  Issues  1 –2,  25,
147 –156.
[8].    Masrukan  K,  Tri  Yulianto,    dan  Sung- kono, (2010). Pengaruh Unsur Nb Pada Bahan  Bakar  Paduan  U-Zr-Nb    Terha- dap  Densitas,  Kekerasan  Dan  Mikro- struktur,    Jurnal    Ilmiah  Daur  Bahan Bakar  Nuklir  Urania,  Vol.  16  No.  3,105
– 144. ISSN No.0852-4777.
[9]. A. Savchenko , I. Konovalov, A. Vatulin, A.  Morozov,  V.  Orlov,  O.  Uferov, (2007). Dispersion  Type  Zirconium Matrix  Fuels  Fabricated  By  Capillary Impregnation Method, Journal of Nuclear Materials 362 : 356 –363.
[10].  Ivanov,  Badaeva  (1983).  Phase Diagrams  of  Uranium  Alloys.  Amerind Publishing  Co.  PVT.  LTD,  New  Delhi,
Halaman 54.

## LAMPIRAN
Tabel 1. Hasil pengujian  transisi temperatur menggunakan DTA.
No Nama sampel Temperatur reaksi Entalpi (Kal/g) Keterangan 1 U-35ZrH x 199,80-221,17 8,8802 Reaksi endotermik 298,36-301,65 0,4259 Reaksi endotermik 632,89-653,42 2,1608 Reaksi endotermik 767,67-781,91 1,3547 Reaksi endotermik 2 U-45ZrH x 195,60-215,60 5,5411 Reaksi endotermik 527,40-545,14 0,5864 Reaksi endotermik 586,90-610,07 1,52777 Reaksi endotermik 710,48-719,61 0,3273 Reaksi endotermik 747,67- 755,4 0,2967 Reaksi endotermik 3 U-55ZrH x 191,96-210,36 16,6969 Reaksi endotermik 290,25-295,87 0,2098 Reaksi endotermik 324,59-327,02 -0,3407 Reaksi endotermik 742,24-788,04 8,5834 Reaksi endotermik