## KORELASI KOMPOSISI UNSUR TERHADAP SIFAT TERMAL SERBUK BAHAN BAKAR U-ZrH X
Masrukan K, M Husna Alhasa, Yanlinastuti Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir −BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang Selatan, 15314 e −mail: masrukan2006@yahoo.com (Naskah diterima : 19-04-2016, Naskah direvisi: 16-05-2016, Naskah disetujui: 23-05-2016)

## ABSTRAK
KORELASI  KOMPOSISI  UNSUR  TERHADAP  SIFAT  TERMAL  SERBUK  BAHAN  BAKAR U-ZrH x . Telah dilakukan analisis untuk menentukan korelasi komposisi terhadap sifat termal pada serbuk bahan bakar U-ZrH x . Serbuk U-ZrH x dibuat dari proses hidriding ingot U-Zr, dimana ingot U-Zr merupakan hasil peleburan logam U dan Zr. Dalam percobaan ini dibuat tiga variasi serbuk yaitu  U-35ZrH x ,  U-45ZrH x ,  dan  U-55ZrH x .  Perlunya  dilakukan  penentuan  kadar  Zr  terhadap  sifat termal adalah untuk mengetahui pengaruh kadar Zr terhadap sifat transformasi panas dari bahan bakar tersebut. Mula –mula dilebur logam U dan Zr didalam tungku peleburan busur listrik hingga menghasilkan  ingot  U-Zr.  Ingot  U-Zr  selanjutnya  dibuat  serbuk  dengan  teknik  hidridring-milling hingga menghasilkan serbuk U-Zr. Serbuk U-Zr dianalisis komposisi dengan menggunakan teknik sepektroskopi  serapan  atom  (SAA)  dan  sepektroskopi  UV-Vis.  Hasil  analisis  komposisi menunjukkan bahwa pada analisis untuk menentukan kandungan U dan Zr hampir semua sampel uji  yang  dianalisis  mempunyai  perbedaan  yang  cukup  besar  antara  kandungan  U  dan  Zr  yang ditentukan  dengan  hasil  analisis  U  dan  Zr  terkecuali  hasil  analisis  pada  serbuk  U-45Zr  yang hanya  berbeda  0,609  %.  Dari  hasil  pengujian  unsur  pengotor  diperoleh  bahwa  semua  unsur pengotor  yang ada masih memenuhi persyaratan untuk bahan. Pengujian kapasitas panas  yang dilakukan  pada  rentang  temperatur  35ºC  hingga  437ºC  memperlihatkan  bahwa  nilai  kapasitas yang  paling  besar  adalah  serbuk  U-35ZrH x dengan  nilai  kapasitas  panas  sebesar  0,13  J/g. o C. Sementara itu dari pengujian transisi perubahan fasa diperoleh bahwa pada U-45ZrH x mengalami dua tahapan reaksi disertai perubahan fasa. Dapat disimpulkan apabila dilihat dari kandungan U dan  Zr    belum  bisa  digunakan  untuk  bahan  bakar,  sedangkan  dari  analisis  kandungan  unsur pengotor  diperoleh  bahwa  semua  unsur  yang  ada  masih    memenuhi  persyaratan  untuk  bahan bakar kecuali unsur Fe.  Sementara itu hasil analisis sifat termal  yaitu kapasitas panas diperoleh nilai  kapasitas  panas  tertinggi  pada  serbuk  U-35ZrH x ,  sedangkan  dari  pengujian  transisi perubahan  fasa  diperoleh  bahwa  pada  U-45ZrH x mengalami  dua  tahapan  reaksi  disertai perubahan  fasa.  Terdapat  pengaruh  komposisi  terhadap  sifat  termalnya,  dimana  semakin  tinggi kandungan Zr maka nilai kapaistas panas hidrida uranium zirkonium semakin rendah.
Kata kunci: komposisi, sifat termal, bahan bakar, U-ZrH x .

## ABSTRACT
COMPOSITION  CORRECTION  ON  THE  THERMAL  PROPERTIES  OF  U-ZrH X FUEL POWDERS.  Analysis  has  been  conducted  to  determine  the  composition  correlation  on  the thermal properties of the powder fuel U-ZrHx. U-ZrHx powder made from the process hidriding U- Zr  ingot,  where  the  ingot  is  the  result  of  U-Zr  and  Zr  U  metal  melting.  In  this  experiment  made three variations of powders, namely U-35ZrHx, U-45ZrHx, and U-55ZrHx. Need for determination of the thermal properties of Zr was to determine the effect of the nature of the transformation of Zr levels of heat from the fuel. At first, U and Zr metal  is melted in  electric arc furnaces to produce ingot  U-Zr.  U-Zr  ingot  then  made  powder  with  hidridring-milling  techniques  to  produce  U-Zr powder.  U-Zr  powder  composition  analyzed  using  techniques  sepectroscopy  atomic  absorption (AAS) and UV-Vis spectroscopy. The results of composition analysis showed that the analysis to determine the content of U and Zr nearly all the test samples analyzed have quite a big difference between  the  content  of  U  and  Zr  as  determined  by  the  results  of  the  analysis  of  U  and  Zr exception  analysis  result  in  powder  U-45Zr  which  differ  only  0.609%.  From  the  analysis  of impurities  obtained  that  nearly  all  the  impurities  that  exist  still  meet  the  requirements  for  fuel unless  the  elements  Fe,  where  elements  of  the  existing  Fe  amounted  to  382.912  g/g  while  the requirement of  250 mg /µg. Testing conducted heat capacity in the temperature range 35 ° C to 437  ° C  showed  that the  capacity  were  greatest  powder  35ZrH x U-with  a  value  heat capacity  of 0.13  J  /  g. o C.  Meanwhile,  test  results  obtained  transition  phase  change  that  the  U-45ZrHx undergo  two  stages  of  reaction  with  phase  change.  It  can  be  concluded  when  seen  from  the content of U and Zr can not be used for fuel, while the analysis of the content of impurities found that all the elements that are still eligible for the fuel unless the element Fe. For the analysis of the thermal  properties  are  the  heat  capacity  of  the  heat  capacity  of  the  highest  values  obtained  in powder U-35ZrHx, while the transition from the testing phase changes shows that the U-45ZrHx undergo two stages of reaction with phase change. There is an effect of the composition  on  the thermal  properties,  where  the  higher  the  content  of  Zr,  the  value  of  uranium  zirconium  hydride heat capacity is lower.
Keywords: composition, thermal properties, fuels, U-ZrHx.

## PENDAHULUAN
Pengembangan bahan bakar reaktor riset  dan  daya  tengah  dilakukan  di  Pusat Teknologi  Bahan  Bakar  Nuklir  (PTBBN) dalam  rangka  mendapatkan  bahan  bakar yang mempunyai densitas tinggi. Pengembangan  bahan  bakar  rekator  daya ditujukan  untuk  memperoleh  bahan  bakar prototype elemen  bakar  PWR  dan  berkas bahan  bakar  HWR/Cirene  sedangkan  untuk reaktor  riset  memperoleh  bahan  bakar berdensitas  tinggi  dari  paduan  U-Mo,  U-Zr dan U-N [1] . Bahan bakar reaktor PWR dapat berupa bahan bakar keramik, logam, hidrida atau  campuran  antara  keramik  dengan logam.  Penggunaan  bahan  bakar  paduan U-Zr  telah  lama  digunakan  secara  luas, seperti  untuk  bahan  bakar  reaktor  TRIGA ( Training  Isotop  by  General  Atomic )  dalam bentuk  U-ZrH x ,  ABWR  ( Advance  Boiling Water Reactor ), FBR ( Fast Bredeer Reaktor )  dan  EBR  ( Experiment  Breeder Reactor )  dimana  bahan  bakar  tersebut dibuat  dalam  bentuk  campuran  antara  U,
Pu  dan  Zr [ 2] . Penelitian  pembuatan  bahan bakar  berbasis  U-Zr  telah  dikembangkan  di PTBBN  sejak  tahun  2007  yaitu  dengan membuat  bahan  bakar  U-Zr  untuk  jenis reaktor  riset  sedangkan  paduan  uranium hidrida  (U-ZrH x )  dikembangkan  untuk  jenis reaktor daya PWR melalui kerjasama antara BATAN  dengan  Kementerian  Riset  dan Teknologi  (Kem  Ristek)  dari  tahun  2012 dalam  progam  Peningkatan  Kemampuan Peneliti  dan  Perekayasa  (PKPP) [3] .  Dalam percobaan  ini  dilakukan  pengembangan bahan  bakar  hidrida  U-ZrH x untuk  reaktor PWR  dengan  pertimbangan-pertimbangan bahwa  bahan  bakar  U-ZrH x dapat  menem- patkan  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 [4] .  Penelitian  yang  dilakukan  ini dimaksudkan  untuk  mengetahui  pengaruh kandungan unsur di dalam U-ZrH x terhadap
kapasitas  panas  serta  transisi  perubahan fasa.
Untuk  dapat  digunakan  sebagai bahan  bakar  nuklir,  paduan  U-ZrH x tersebut harus  mempunyai  kemurnian  yang  tinggi dan  sifat  termal  yang  cukup  baik.  Hal  ini disebabkan  bila  di  dalam  bahan  bakar terdapat banyak unsur pengotor maka unsur tersebut  dapat  membentuk  senyawa  yang akan  mengurangi  unjuk  kerja  bahan  bakar tersebut  bila  digunakan  di  dalam  reaktor. Demikian pula bahan bakar harus mempunyai  sifat  termal  (titik  lebur  dan kapasitas  panas)  yang  cukup  baik/tinggi agar  tranformasi  panas  di  dalam  bahan bahan bakar dapat berlangsung lebih cepat. Beberapa  teknik  dapat  digunakan  untuk menentukan  kandungan  unsur  di  dalam suatu  bahan,  diantaranya  dengan  menggu- nakan  teknik  Spektroskopi  Serapan  Atom (SSA), Inductively  Coupled  Plasma  Atomic Emission  Spectrometer (ICP-AES)  Plasma 40,  X Ray  Flourocency (XRF),  dan  UV-Vis. Teknik SSA dan ICP-AES biasanya digunakan untuk menentukan unsur pengotor  di  dalam  suatu  bahan,  teknik  UV- Vis  untuk  menentukan  kadar  uranium sedangkan X-Ray  Fluoresensi  ( XRF)  meru- pakan  salah  satu  teknik  analisis  tidak merusak  digunakan  untuk  analisis  unsur dalam bahan secara kualitatif dan kuantitatif [5] .
Kandungan  unsur-unsur  pengotor dalam  bahan  bakar  nuklir  perlu  diketahui macam dan jumlahnya dan harus memenuhi persyaratan/spesifikasi yang ditentukan untuk  bahan  bakar,  karena  keberadaan unsur  pengotor  dapat  mengganggu  proses yang  terjadi  dalam  reaktor.  Unsur  logam pengotor  dapat  berasal  dari  logam  pemadu atapun  dari  logam  induknya/  yang  dipadu. Untuk  bahan  bakar  reaktor  jenis    PWR, persyaratan  utama  kandungan  unsur-unsur pengotor    dapat  dilihat          seperti  tertera pada  Tabel  1.  Sebagai  bahan  bakar  nuklir, logam U mempunyai sifat-sifat yang terbatas sehingga  perlu  ditambah  dengan  unsur
logam pemadu. Penambahan unsur pemadu ke dalam logam murni dengan tujuan antara lain sebagai berikut: [3] a.  Mendapatkan ukuran butir yang halus, b.  Menaikkan sifat mekanik,
c.  Mempertahankan  fasa  beta  atau  gamma U pada temperatur operasi reaktor,
d.  Melarutkan U yang diperkaya,
e.  Menahan  lapisan  difusi  U  dengan material kelongsong,
f.  Membuat  elemen  bakar  tipe  dispersi secara  teknik  langsung  atau  membuat elemen  bakar  dispersi  dengan  teknik metalurgi serbuk
g.  Menaikkan mampu cor ( castability ) bahan bakar hasil cor.
Tabel 1.  Spesifikasi kandungan unsur-unsur pengotor  di  dalam  bahan  bakar
PWR [6,7] No. Unsur Kadar ((µg/g) Nilai boron ekivalen 1. Al  250,0 0,00012 2. Ca  200,0 0,00016 3. Cd  0,2 0,31044 4. Co  100,0 0,00899 5. Cr  200 0,00083 6. Cu  250,0 0,00085 7. Fe  250,0 0,00065 8. Mg  50 0,00004 9. Mn  250,0 0,0343 10. Mo  250,0 0,00376 11. Ni  200,0 0,00107 12. Pb  250,0 0,000746 13. Si  300,0 0,00086 14. Sn  250,0 0,00027 15. Zn  250,0 0,00024 16. B  10,0 1,0000
Selain  mempunyai  kemurnian  yang tinggi,  bahan  bakar  harus  mempunyai  sifat termal (perubahan fasa, entalpi dan kapasitas  panas)  yang  cukup  baik.  Sifat termal  merupakan  kunci  utama  untuk mendesain  dan  mengoptimalisasi  tempera- tur di dalam teras reaktor [8] . Kapasitas panas menggambarkan  sejumlah  panas  yang
diperlukan  untuk  mengubah  temperatur bahan bakar. Dengan mengetahui kapasitas panas bahan bakar sebagai fungsi temperatur  dan  apabila  nilai  kapasitas panasnya  tinggi  dapat  membantu  stabilitas bahan  bakar  karena  panas  tidak  terakumu- lasi  di  dalam  bahan  bakar  sehingga  dapat memperkecil kemungkinan kerusakan bahan bakar.  Perubahan  energi  biasanya  menye- babkan  perubahan  panas  dalam  suatu bahan  yang  disebut  dengan  panas  reaksi. Dapat  dipahami  bahwa  panas  setara dengan  kerja  sehingga  panas  merupakan suatu  bentuk  energi.  Dengan  demikian dapat  diartikan  bahwa  panas  reaksi  adalah perubahan  energi  yang  menyertai  suatu reaksi  kimia  atau  fisis  dalam  suatu  bahan. Ada  dua  jenis  sifat  yang  terkait  dengan reaksi  kimia  atau  reaksi  fisis  dalam  suatu bahan  yaitu  panas  jenis  dan  kapasitas panas.  Panas  jenis  adalah  jumlah  panas yang  dibutuhkan  untuk  menaikkan  tempe- ratur  1°C  terhadap  1  g  zat.  Panas  jenis dinyatakan sebagai suatu besaran: q= mxcx  T,  dengan  q  adalah  panas  yang  diserap atau  yang  dilepas  (Joule  atau  calori),  m adalah  massa  (g)  ,  c  adalah  panas  jenis (J/g o C ) ,  dan  T  adalah  perubahan  tempe- ratur( o C).  Untuk  kapasitas  panas,  secara umum  dapat  didefinisikan  sebagai  jumlah panas  yang  dibutuhkan  untuk  menaikkan temperatur  bahan  sebesar  1°C  yang  dinya- takan  dengan  rumus  sebagai  berikut  :  q  = Cp  x  T,  dengan  q  adalah  panas  yang diserap atau  dilepas (Joule atau calori ), Cp adalah  kapasitas  panas  cal  atau  Joul/ o C, dan  T  adalah  perubahan  tempe-ratur( o C), Dari  rumusan  diatas  terlihat  bahwa  besaran kapasitas  panas  sangat  dipenga-ruhi  oleh jenis bahan dan temperatur [9] .

## METODOLOGI
Serbuk U-ZrH x dibuat dari ingot U-Zr (U-35Zr),  (U-45Zr)  dan  (U-55Zr)  dimana ingot  U-Zr  dibuat  dari  peleburan  logam  U dengan  logam  Zr.  Pembuatan  serbuk  U-Zr dilakukan  dengan  cara  hidriding  di  dalam
peralatan  hidriding  dengan  cara  dipanaskan pada  temperatur  350ºC  sambil  divakum hingga  mencapai  kevakuman  10 -6 Psi kemudian  dialiri  gas  hidrogen.  Serbuk  yang diperoleh  dibagi  menjadi  dua,  sebagian dianalisis  untuk  penentuan  komposisi  unsur logam dan sebagian yang lain untuk analisis termal.  Penentuan  komposisi  unsur  yang dilakukan  adalah  menentukan  kandungan unsur  pengotor,  kandungan  U  dan  Zr. Kandungan  unsur  logam  pengotor,  dila- kukan  dengan  menggunakan  teknik  spek- troskopi  serapan  atom  (SSA)  sedangkan kandungan  unsur  U  menggunakan  teknik spektroskopi  UV-Vis.  Sampel  uji  untuk analisis  menggunakan  UV-Vis  harus  dibuat dalam  bentuk  larutan/cair  dengan  cara melarutkan  ke  dalam  larutan  campuran larutan  HNO,  3M  dan  HF  1M  dengan perbandingan  1:  1.  Sementara  itu,  untuk penentuan  kapasitas  panas  digunakan teknik Differential  Scanning  Calorimetry
(DSC) dan perubahan fasa serta temperatur lebur  menggunakan Differential  Termal Analysis (DTA).  Pada  pengujian  DSC, sampel  berbentuk  serbuk  dengan  berat 0,5g  dimasukkan  ke  dalam  cawan  kecil kemudian  dimasukkan  ke  dalam  sampel holder DSC  dan  siap  dioperasikan.  Pengu- jian  DSC  dilakukan  dari  temperatur  35ºC hingga 450ºC, sedangkan pengujian dengan DTA  dilakukan  dari  temperatur  30ºC  hingga 1000ºC.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## a.  Komposisi Unsur
Hasil  analisis  komposisi  unsur  dengan menggunakan
SSA
dan
UV-Vis
ditampilkan dalam Tabel 2 dan 3. Tabel 2
yang  memuat  hasil    analisis  kandungan U  dan  Zr  menunjukkan    bahwa  hampir semua sampel uji yang dianalisis mempunyai perbedaan yang cukup besar antara  yang  direncanakan  dengan  hasil uji  kecuali  hasil  analisis  U-45ZrH x yang hanya berbeda 0,609%. Perbedaan yang cukup  besar  tersebut  disebabkan  oleh kekurang sempurnaan/kehomogenan sampel  pada  proses  pelarutan  dan pemisahan  larutan  saat  proses  ekstraksi untuk  memisahkan  U  dan  Zr  sehingga pada  bagian  tertentu  terdapat  unsur  U atau  Zr  yang  berlebihan  yang  pada akhirnya akan mempengaruhi hasil pengujian.  Ketidak  sempurnaan  dapat terjadi  pada  saat  pengadukan,  pemisa- han antara fasa organik dan fasa air atau dapat  juga  pada  saat  penambahan  zat pelarut HNO 3 yang tidak tepat. Kesalahan  dapat  juga  terjadi  pada  saat melakukan running peralatan uji penentuan  U  atau  Zr  (UV-Vis).  Apabila dilihat  dari  hasil  penimbangan  bahan baku  U  dan  Zr  serta  ingot  yang  terjadi dari  hasil  proses  peleburan  terlihat hampir semua sampel mem-punyai prosen  berat  yang  tidak  berbeda  jauh dengan prosen berat yang diren-canakan seperti  tertera  pada  Tabel  1,  2  dan  3 dalam  Lampiran.  Oleh  karena  itu  selain proses running peralatan  uji,  pada  saat proses  penyiapan  sampel  harus  benar- benar  dilakukan  dengan  sangat  hati-hati karena  proses  ini  akan  sangat  menen- tukan  hasil  uji.  Apabila  dilihat  dari kandungan  U  dan  Zr  yang  ada  sampel tersebut  belum  bisa  digunakan  untuk bahan bakar.

## Tabel 2. Hasil analisis kandungan U dan Zr
N o . U n s u r Konsentrasi Selisih antara yang
direncanakan dengan hasil (%) Direncanakan (%) Hasil (%) U-35ZrH x U-45ZrH x
U-55ZrH x U-35ZrH x U-45ZrH x U-55ZrH x U-35ZrH x U-45ZrH x U-55ZrH x 1. U 65 55 45 56,310 50,269 41,417 13,369 8, 60 7,962 2. Zr 35 45 55 34,600 41, 715 45,274 17,571 0.609 17,684
Tabel  3  yang  memuat  hasil  analisis unsur  pengotor  yang  ada  menunjukkan bahwa  pada  serbuk  U-35ZrH x kandungan unsur  Al  hingga  Zn  adalah  sebesar  0,042 µg/g  (terrendah)  hingga  382,912  µg/g (tertinggi)  masing-masing  untuk  Cd  dan  Fe, pada  serbuk  U-45ZrH x sebesar  0,101  µg/g (terrendah)  hingga 227,136  µg/g  (tertinggi) masing-masing  untuk  Cd  dan  Al,  dan  pada serbuk U-45ZrH x sebesar 2,055 µg/g hingga 206,887  µg/g.  Dari  hasil  pengujian  tersebut terlihat  hampir  semua  unsur  yang  ada  di dalam  serbuk  masih  memenuhi  persyaratan untuk  bahan  bakar  PWR  kecuali  unsur  Fe seperti tertera dalam Tabel 1. Dalam Tabel 1 unsur  Fe  yang  ada  sebesar  382,19  µg/g sedangkan  peryaratan  yang  diijinkan  sebe- sar  250  µg/g.  Keberadaan  unsur  Fe  yang melebihi  dari  persyaratan  bahan  bakar tersebut  disebabkan  oleh out  diffusion dari Fe  yang  terdapat  di  dalam  wadah/  cawan pada  saat  proses  peleburan  masuk  ke dalam  ingot  hasil  peleburan  sehingga  Fe
menjadi besar. Fe yang ada di dalam wadah bisa  berasal  dari  pengotor  karena  wadah digunakan untuk melebur bahan, atau dapat juga  Fe  yang  terdapat  di  dalam  wadah  itu sendiri.  Secara  keseluruhan  hasil  pengujian bila  dilihat  dari  tampang  lintang  serapan netron mikroskopiknya, terlihat bahwa hampir  semua  unsur  yang  ada  mempunyai tampang  lintang  mikroskopik  yang  rendah kecuali  unsur  Cd.  Unsur  Cd  mempunyai tampang  lintang  netron  mikroskopik  besar yakni  sebesar  2520  barn [1] .  Keberadaan unsur  yang  mempunyai  tampang  lintang besar  dan  dalam  jumlah  yang  besar dikhawatirkan  akan  menyerap  neutron  yang cukup  besar  sehingga  operasi  reaktor  bisa terhenti. Namun, dilihat dari jumlah unsur Cd yang ada hanya sebesar 0,042 µg/g pada U- 35ZrH x dan  0,101  µg/g  pada  U-45ZrH x dimana jumlah tersebut sangat kecil sehingga  keberadaan  unsur  Cd  tidak mempunyai  pengaruh  yang  berarti  terhadap operasi reaktor.
Tabel 3. Hasil analisis kandungan unsur pengotor di dalam serbuk U-ZrH x No. Unsur pengotor Sampel U-35ZrH x (µg/g) Sampel U-45ZrH x (µg/g) Sampel U-55ZrH x (µg/g) 1. Al 237,207 227,136 206,886 2. Ca 29,665 38,273 43,007 3. Cd 0,042 0,101 ttd 4. Co 0,699 0,650 2,055 5. Cr 80,487 84,471 58,098 6. Cu 33,822 40,519 99,192 7. Fe 382,912 119,572 186,339 8. Mg 10,904 11,382 2,452 9. Mn 7,926 8,805 32,946 10. Mo 40,069 78,952 111,953 11. Ni 116,797 139,434 108,049
12. Pb ttd ttd ttd 13. Si 214,722 170,102 206,887 14. Sn 59,447 62,037 87,148 15. Zn 19,181 36,227 4,171

## b.  Sifat Termal
1.  Kapasitas panas
Pengujian sifat termal menggunakan peralatan  DSC  untuk  mengetahui  besar nilai  kapasitas  panas  dari  U-ZrH x .  Untuk memperoleh  nilai  kapasitas  panas  maka hasil running dari  peralatan  DSC  dioleh menggunakan  rumus Multiple  Regresssion dengan pendekatan model Shomate [10] yaitu Cp  =  A+B.T+C/T 2 , dimana A,  B  dan  C merupakan koefisien yang besarnya masing-masing adalah: untuk U-35ZrH x nilai A,B,  dan  C  berturut-turut:      0,094855913;
0,000399821;  dan  -4398,019429.  Untuk U-45ZrH x nilai A, B dan berturut-turut adalah 0,07465253;  0,000318441;  dan  0;  untuk U-55ZrHx  nilai  A,  B  dan  C  0,146893; 0,000167, dan 0. Hasil pengolahan data dari pengujian  kapasitas  panas  ditampilkan dalam  Gambar  1. Dalam  pengujian  tersebut percobaan dilakukan pada rentang temperatur antara 35ºC hingga 437ºC. Hasil percobaan  yang  telah  diolah  datanya memperlihatkan bahwa nilai kapasitas panas  antara  U-35ZrH x ,  U-45ZrH x dan U-55ZrH x dalam rentang temperatur tersebut yang terbesar adalah pada U-35ZrH x , diikuti oleh paduan U-45ZrH x dan U-55ZrH x . Dapat dikatakan bahwa semakin besar kandungan Zr, semakin rendah nilai kapsitas panasnya. Sebagai contoh paduan U-35ZrH x , U-45ZrH x dan  U-55ZrH x masing-masing  mempunyai kapasitas  panas  sebesar  0,272323  J/g. o C;
0,2306  J/g. o C  dan  0,228884  J/g. o C  pada temperatur  216,58ºC.  Hasil  tersebut  berse- suaian  dengan  yang  dilakukan  oleh  Mariea Gruia  dkk [11] .  Hal  ini  disebabkan  semakin besar kandungan Zr maka hidrida zirkonium (ZrH x )  yang  terbentuk  semakin  besar  pula.
Perlu  diketahui  bahwa  hidrida  zirkonium (ZrH x )  mempunyai  ikatan  kovalen.  Dalam ikatan  kovalen,  ikatan  yang  terjadi  akibat pemakaian bersama pasangan elektron oleh dua  atom  yang  berikatan.  Ikatan  kovalen terbentuk  di  antara  dua  atom  yang  sama- sama  ingin  menangkap  elektron  (semi logam  dan  bukan  logam).  Oleh  karena ikatan  atom  terjadi  karena  pemakaian pasangan  elektron  bersama  maka  elektron tidak  mudah  bergerak  bebas  seperti  pada ikatan logam, sehingga kemampuan senyawa untuk memindahkan panas menjadi  rendah [12] .  Untuk  bahan  bakar nuklir,  diharapkan  mempunyai  kemampuan memindahkan  panas  dengan  baik  atau dengan  lain  kata  mempunyai  nilai  kapasitas panas  besar.  Dengan  melihat  kandungan hidrida zirkonium (ZrH x ) yang ada dari ketiga paduan, maka bahan bakar padua U-35ZrH x mempunyai  kemampuan  untuk  memindah- kan panas yang paling baik. Apabila diamati pada  setiap  termogram  paduan  serbuk bahan  bakar pada Gambar 1 terlihat bahwa dari  temperatur  pemanasan  35ºC  hingga 437ºC  ketiga  paduan  serbuk  menunjukkan keadaan  kecenderungan  kenaikan  besaran nilai  kapasitas  panas  apabila  tempratur pemanasan  semakin  tinggi,  dan  kenaikan tertinggi  dialami  oleh  sebuk  bahan  bakar U-35ZrH x .  Hal  ini  disebabkan  panas  yang dibutuhkan  untuk  menikkan  temperatur  tiap satu  derajat  setiap  satuan  massa  untuk melakukan vibrasi atom-atom semakin besar apabila  temperatur  pemanasan  semakin tinggi,  sedangkan  pada  kandungan  Zr  yang semakin tinggi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan  temperatur  satu  derajat  setiap satuan massa semakin rendah.

## Gambar 1. Termogram  hasil pengujian DSC

## 2.  Transisi Perubahan Fasa
Hasil  pengujian  transisi  perubahan fasa  dan  tititk  lebur  dengan  menggunakan peralatan DTA ditampilkan dalam Gambar 2 dan  3  serta  Tabel  4.  Gamba  2  dan  Tabel  4 memperlihatkan  keadaan  bahwa  untuk serbuk  U-35ZrH x tidak  terjadi  perubahan U-45ZrH x reaksi  pada  saat  dipanaskan. Untuk  serbuk  U-45ZrH x mengalami  dua tahapan  reaksi  yaitu  pada  tahapan  pertama dari  temperatur  687,22ºC  hingga  701,13ºC terjadi  reaksi  eksotermik  dengan  melepas- kan  panas  sebesar  -1,060  cal/g  dan  terjadi perubahan fasa dari  +  Zr menjadi  +  Zr . Tahapan  kedua,  dari  temperatur  779,51ºC hingga  803,00ºC  terjadi  reaksi  endotermik dengan membutuhkan panas sebesar 1,408 cal/g  disertai  perubahan  fasa  dari  +  Zr
menjadi  Zr. Hasil  tersebut  bersesuaian dengan digram fasa U-Zr [13 ] .
Gambar 2. Termogram hasil pengujian DTA pada U-35ZrH x .
Gambar  3 . Termogram  hasil  pengujian  DTA
padaU-45Zr Tabel 4. Hasil transisi perubahan fasa dan pengujian titik lebur Sampel Enthalphi (Cal/g) Titik Lebur ( o C) Keterangan (reaksi) U-35ZrH x - - Tidak terjadi perubahan reaksi U-45ZrH x -1,060 701,13 Reaksi exotermik 1,408 803,00 Reaksi endotermik

## SIMPULAN
Hasil percobaan analisis untuk menentukan  kandungan  U  dan  Zr  di  dalam serbuk  U-35ZrH x ,  35ZrH x ,  dan  U-35ZrH x mempunyai  perbedaan  yang  cukup  besar, sedangkan  dalam analisis  kandungan unsur pengotor  diperoleh  bahwa  hampir  semua unsur yang ada di dalam paduan serbuk
masih  memenuhi  persyaratan  untuk  bahan bakar terkecuali unsur Fe. Dengan demikian apabila  dilihat  dari  kandungan  unsur  U  dan Zr belum bisa digunakan untuk bahan bakar. Unsur  Fe  yang  ada  sebesar  382,912 µg/g melebihi  persyaratan  yang  hanya  250  µg/g. Dilihat  dari  kandungan    U  dan  Zr,  serbuk paduan  tersebut  belum  bisa  digunakan untuk  bahan  bakar  nuklir.  Sementara  itu hasil  analisis  sifat  termal  dalam  hal  ini
kapasitas  panas  diperoleh  bahwa  semakin tinggi  kandungan  Zr  maka  nilai  kapasitas panas menjadi semakin rendah , sedangkan dari  hasil  pengukuran  transisi  perubahan fasa  diperoleh  serbuk  U-45ZrH x mengalami dua  tahapan  reaksi  yaitu  reaksi  eksotermik disertai perubahan fasa dan reaksi endotermik disertai perubahan fasa. Terdapat pengaruh antara komposisi dengan  sifat  termalnya,    dimana  semakin tinggi  kandungan  Zr  maka  nilai  kapaistas panas  hidrida  uranium  zirkonium  semakin rendah.
Perlu  dilakukan  percobaan  ulang untuk  memastikan    komposisi  U  dan  Zr sehingga  diperoleh  hasil  yang  tepat  sesuai yang direncanakan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Pada kesempatan ini kami mengucapkan terimakasih kepada Ibu Asminar ibu Sutri Indaryati dan bapak Yatno D.A  yang  telah  membantu  melakukan penelitian  hingga  selesai.  Juga  tidak  lupa penulis menyampai-kan terima kasih kepada Ibu  Ir.  Ratih  Langenati  MT,  selaku  Kepala BFBBN yang telah mendorong kami sehingga  penulisan  makalah  ini  dapat selesai.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Masrukan  K,  (2011),  Komparasi  Hasil Analisis  Komposisi  Kimia  Di  Dalam Paduan  U-Zr-Nb  Dengan  Menggunakan Teknik XRF dan AAS, Jurnal Ilmiah Daur Bahan  Bakar  Nuklir”  Urania”,  Vol  17  No 3,  Oktober  2011.  ISSN  No.  0852-4777.
Akreditasi No. 265/AU1/P2MBI/05/ 2010.  Hal. 144-145.
[2]  Baldev  Raj,  S  L  Mannan,  Prvasudeva Rao  And  M  D Mathew  (2012),
Development  Of  Fuels  And  Structural Materials  For  Fast  Breeder  Reactors , Journal  of  Sadhana,  Vol.  27,  Part  5, October 2012, page 531.
[3]  Masrukan,  Tri  Yulianto,  dan  Sungkono,
(2010),  Pengaruh  Unsur  Nb  Pada Bahan  Bakar  Paduan  U-Zr-Nb  Terha- dap  Densitas,  Kekerasan  Dan  Mikro- struktur,  Jurnal  Ilmiah  Daur  Bahan Bakar “Urania”, Vol. 16 No. 3, Juli 2010. ISSN 0852-4777. Akreditasi No. 595/AU3/P2MI-LIPI/03/2015. Hal. 116.
[4]  Masrukan  K,  M  Husna  Al  Hasa,  Anwar Muchsin,  (2014),  Pembuatan Green Pellet U-ZrH x untuk  bahan  bakar  PWR, Jurnal  Ilmiah  Daur  Bahan  Bakar  Nuklir” Urania ”  .  Vol  20  No  1,  Febuari  2014.
Halaman  23-24.  ISSN  No.  0852-4777. Akred.  No. 265/AU1/P2MBI/05/2010.
[5]  Rosika, Dian A, Agus J, (2010), Validasi Metoda  XRF  ( X-Ray  Fluorescence )
Secara  Tunggal  Dan  Simultan  Untuk Analisis  Unsur  Mg,  Mn  Dan  Fe  Dalam Paduan  Aluminum,  Prosiding  Seminar Nasional  VI  SDM  Teknologi  Nuklir Yogyakarta,  18  November  2010.  ISSN 1978-0176. Hal. 273-277.
[6]  ASTM  C753-04,  (2009),  Standard  Spe- cification  for  Nuclear  Grade, Sinterable Uranium Dioxide Powder , volume 12.01 Nuclear Energy (I).
[7]  Sutri  I,  Yanlianastuti  (2011),  Analisis Serbuk  U-Mo  Untuk  Pembuatan  Pelat Elemen  Bakar  Dengan  Tingkat  Muat Tinggi, Seminar Nasional SDM
Teknologi  Nuklir  VII,  Yogyakarta,  16 November 2011. ISSN No. 1978- 0176. Halaman 563.
[8]  Supardjo,  Agoeng  Kadarjono,  Boybul, Aslina  Br.  Ginting,  (2011),    Pengaruh unsur  Zr  Terhadap  Perubahan  Sifat Termal  Bahan  Bakar  Dispersi  Paduan U-7Mo-xZr/Al, Jurnal Ilmiah Daur Bahan  Bakar  Nuklir  “Urania”,  Volume 22  No.  1,  Februari  2016,  ISSN  0852- 4777.  Akreditasi    No.  595/AU3/P2MI- LIPI/03/2015. Hal. 16.
[9]  Aslina Br.Ginting, Supardjo, Sutri Indaryati,  (2007),  Pengaruh  Porositas Meat Bahan Bakar Terhadap Kapasitas Panas  Pelat  Elemen  Bakar  U 3 Si 2 -Al,
Prosiding  PPI-PDIPTN  2007,  Pustek Akselerator dan Proses Bahan-BATAN, Yogyakarta,  10  Juli  2007.  ISSN0216-
3128. Halaman 130.
[10]  Setiawan  J,  (2015).  Sintesis  Komposit Matriks Keramik Silikon
Karbida Berbasis  Polycarbosilane  dan  Karak- teristik Panasnya Sebagai Bahan Penukar  Kalor."  Disertasi  program  S3,
Universitas  Indonesia,  2015.  Halaman
41.
[11]  Mariea  Gruia,  Ion  Ci ucă2,  Marioara
Abrudeanu, Tiberiu Meleg, Lulia Dumitrescu,  (2013), Evaluation  of
Physical Stability Of The U-ZrH System , Journal U.P.B. Sci. Bull.,  Series B, Vol. 75, Iss. 1. ISSN 1454-2331.
[12]  Yu  Sheng  Chen,  Adam  I.  Stasha,  A. Alan Pinkerton, (2007), Chemical
Bonding  And  Intermolecular  Interac- tions  In  Energetic  Materials :  1,3,4- trinitro-7,8-diazapentalene, Journal Acta Crystallographica ,  ISSN  No.  0108-
7681. Page 309.
[13]  Ivanov,  Badaeva,  Sofronova,  (1983), Phase  Diagrams  of  Uranium  Alloys , Amerind  Publishing  Co.PVT.LTD,  New Delhi.

## LAMPIRAN

## Tabel 1. Data berat logam U, Zr dan ingot U-35Zr
No U deplesi (g) Zr % Zr U % Ingot U-35Zr (g) 1. 12,1585 6,50 35,00 65,00 18,6435 2. 12,7408 6,83 34,90 65,10 19,5659 3. 12,8993 6,85 34,54 65,46 19,7042 4. 12,3663 6,58 34,70 65,30 18,9425 5. 11,5278 6,15 34,77 65,23 17,6737 6. 11,1595 5,89 33,00 67,00 17,0533 7. 9,6805 5,89 39,64 60,36 14,8668 Rat-rata 35,27 64,73 Tabel 2. Data berat logam U, Zr dan ingot U-45Zr No U deplesi (g) Zr % Zr U % Ingot U-45Zr (g) 1. 10,4133 8,43 44,74 55,26 18,8437 2. 9,9278 7,83 44,11 55,89 17,7621 3. 9,5023 7,74 44,88 55,12 17,2343 4. 10,2558 8,34 44,86 55,14 18,5906 5. 9,7957 7,90 44,64 55,36 17,6945 6. 10,0509 8,16 44,81 55,19 18,2105 7. 10,3227 8,25 44,43 55,57 18,5762 Rat-rata 44,64 55,36 Tabel 3. Data berat logam U, Zr dan ingot U-55Zr No U deplesi (g) Zr % Zr U % Ingot U-55Zr (g) 1. 10,4147 12,69 54,92 45,08 23,1017 2. 10,5914 12,81 54,73 45,27 23,3959 3. 10,0407 12,23 54,91 45,09 22,2665 4. 7,5972 9,24 54,87 45,13 16,8341 5. 6,6807 8,22 55,15 44,85 14,8961 6. 6,1529 7,48 54,87 45,13 13,6342 7. 6,3221 7,70 54,90 45,10 14,0182 Rat-rata 54,91 45,09