## PENGARUH DIAMETER NOZZLE TERHADAP DIAMETER GEL PADA PROSES GELASI EKSTERNAL KERNEL CERIA

## STABILIZED ZIRCONIA (CSZ)
Kristanti Nurwidyaningrum 1,2 , Wahyudi Budi Sediawan 1 , Indra Perdana 1
1 Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik – Universitas Gadjah Mada Jalan Grafika No. 2 Yogyakarta 55281
2 Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir – BATAN Kawasan PUSPIPTEK Serpong Gd. 20 Tangerang Selatan, Banten 15314 e-mail: kristanti@batan.go.id (Naskah diterima: 16 –09–2019, Naskah direvisi: 27–09–2019, Naskah disetujui: 18–10–2019)

## ABSTRAK
PENGARUH  DIAMETER NOZZLE TERHADAP  DIAMETER  GEL  PADA  PROSES  GELASI EKSTERNAL KERNEL CERIA STABILIZED ZIRCONIA (CSZ). Pengembangan teknologi bahan bakar  nuklir  diperlukan  untuk  dapat  membuat  bahan  bakar  sesuai  dengan  spesifikasi  yang dipersyaratkan. Dalam produksi partikel terlapis 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  untuk  kernel adalah  kontrol  diameter.  Penelitian  dilakukan  dengan  memvariasikan  diameter nozzle sehingga dapat  memprediksi  ukuran  butiran  gel  yang  diperoleh  dari  proses  gelasi  eksternal  dengan mengkorelasikan variabel densitas umpan, viskositas umpan, tegangan muka larutan umpan dan diameter nozzle secara  kuantitatif  dengan  metode  analisis  dimensi  dalam  bentuk  bilangan  tidak berdimensi. Pembuatan kernel CSZ dilakukan dengan penyiapan larutan umpan. Larutan umpan terdiri dari campuran ZrO(NO 3 ) 2 .2H 2 O dan Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O , urea, tetrahydrofurfuryl alcohol (THFA) dan poly vinyl alcohol (PVA). Proses gelasi eksternal dilakukan dengan cara meneteskan larutan umpan ke dalam kolom gelasi yang berisi medium ammonium hidroksida sehingga terbentuk gel CSZ. Pembentukan droplet terjadi pada saat larutan umpan  melewati nozzle . Diameter gel yang terbentuk  dapat  dihitung  dengan  mengkorelasikan  diameter nozzle dan  sifat  fisis  dari  larutan umpan  menggunakan  analisis  dimensi.  Diameter  gel  hasil  eksperimen  diukur  dengan menggunakan  mikroskop  optik.  Diameter  gel  yang  diperoleh  dari  persamaan  bilangan  tak berdimensi  menunjukkan  hasil  yang  tidak  terlalu  berbeda  dengan  diameter  gel  eksperimen, walaupun terdapat beberapa penyimpangan hasil yang diperoleh.  Dari diameter gel eksperimen dan  persamaan  bilangan  tak  berdimensi  menunjukkan  bahwa  diameter nozzle berbanding  lurus dengan diameter gel.
Kata Kunci : gelasi eksternal, diameter, nozzle .

## ABSTRACT
THE  EFFECT  OF  NOZZLE  DIAMETER  ON  GEL  DIAMETER  IN  EXTERNAL  GELATION PROCESS  OF  CERIA  STABILIZED  ZIRCONIA  (CSZ)  KERNEL. In  the  production  of  coated particles that meet the requirements for high temperature gas reactor fuels, one of quality control requirements for the kernel is diameter control. The study was conducted by varying the diameter of  the  nozzle  for  predicting  the  size  of  gel  diameter  obtained  from  external  gelation  process  by correlating  variables  of  feed  density,  feed  viscosity,  feed  solution  tension  and  nozzle  diameter quantitatively  with  dimensional  analysis  method  in  the  form  of  dimensionless  numbers. Fabrication of CSZ kernel was done by preparing the feed solution, which consists of a mixture of ZrO(NO 3 ) 2 .2H 2 O  and  Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O,  urea,  tetrahydrofurfuryl  alcohol  (THFA)  and  poly  vinyl alcohol (PVA). External gelation is performed by dripping sol feed solution  through a nozzle into gelation  column  containing  ammonium  hydroxide  solution  to  form  CSZ  gel.  Droplet  formation occurs  when  the  feed  solution  passes  by  the  nozzle.  The  diameter  of  the  gel  formed  can  be calculated  by  correlating  nozzle  diameter  and  physical  properties  of  the  feed  solution  using dimensional  analysis.  Gel  diameter  of  the  experimental  results  was  measured  using  an  optical microscope.  The  diameter  of  the  gel  obtained  from  the  dimensionless  number  equation  shows results that are not too different from the diameter of the experimental gel with some deviations in the  data.  Data  of  diameter  measurement  of  experimental  gel  and  data  of  calculation  by dimensionless equation show that diameter of the nozzle is directly proportional to diameter of the obtained gel.
Keywords : external gelation, diameter, nozzle.
(Kristanty Widyaningrum, Wahyudi Budi Sediawan, Indra Perdana)

## PENDAHULUAN
Pemanfaatan  energi  nuklir  di  masa yang  akan  datang  merupakan  salah  satu cara  untuk  pemenuhan  kebutuhan  energi listrik di  Indonesia.  Salah  satu  reaktor  nuklir yang dipertimbangkan dibangun di Indonesia  adalah  reaktor  suhu  tinggi  (RST) karena merupakan reaktor generasi IV yang aman,  tanpa  pelelehan  bahan  bakar.  RST mempunyai keunggulan dari segi keamanan maupun  ekonomi.  Keunggulan  dari  segi keamanan adalah reaktor mempunyai koefisien  reaktivitas  suhu  negatif  besar  jadi reaktor  akan  padam  dengan  sendirinya  bila suhu  naik  secara  berlebihan  tanpa  adanya intervensi  dari  operator.  Keunggulan  dari segi  ekonomi  adalah  kemampuan  reaktor sebagai  sumber  listrik  sekaligus  sumber panas ( cogeneration )[1].
Konsep  elemen  bahan  bakar  yang digunakan  untuk  HTGR  adalah  elemen bahan bakar bentuk bola ( pebble bed ) yang digunakan  di  Jerman,  Cina  dan  Afrika Selatan  dan  prismatik  yang  digunakan  di Amerika  Serikat  dan  Jepang.  Perbedaan mendasar antara keduanya adalah geometri elemen  bahan  bakarnya.  Bahan  bakar bentuk pebble  bed dan  prismatik  terdiri  dari partikel  terlapis  dengan  inti  bahan  bakar berupa uranium  dioxide (UO 2 ), plutonium dioxide (PuO 2 ),  atau  campuran uranium oxycarbide (UCO) [2].
Partikel berlapis atau disebut dengan  TRISO  ( tri-structural  isotropic )  yang disusun  oleh  kernel  UO 2 (pengkayaan  U 235
8,2%)  dengan  diameter  0,05  cm  dikelilingi oleh  4  lapisan  yang  terdiri  atas  lapisan penyangga  karbon  berpori  (porous  carbon buffer),  lapisan  pirokarbon  bagian  dalam (inner  pyrolitic  carbon,  IPyC), lapisan  silikon karbida (SiC) dan lapisan piro karbon bagian luar  (outer  pyrolitic  carbon,  OPyC),  yang terdispersi  dalam  matrik  grafit.  Sebanyak 15.000  partikel  berlapis  membentuk  bola berdiameter  5  cm  yang  dikelilingi  oleh  shell grafit  dengan  ketebalan  0,5  cm  dalam sebuah bahan bakar bola [3].
Penguasaan  teknologi  pembuatan bahan  bakar  untuk  memenuhi  persyaratan bahan  bakar  reaktor  suhu  tinggi.  Dengan tujuan  dari  penguasaan  material,  proses fabrikasi  dan  peralatan  fabrikasi,  maka bahan  untuk  bahan  bakar  reaktor  suhu tinggi,  yaitu  kernel  UO 2 dapat  disimulasikan dengan bahan lain yang memiliki karakteristik  yang  sama  untuk  proses fabrikasi  TRISO.  Material  yang  digunakan adalah ceria  stabilized  zirconium (CSZ) sebagai  pengganti/ surrogate kernel  UO 2 yang akan digunakan pada proses pelapisan menjadi  partikel  TRISO  ( Tri  Structural Isotropic ).  Hal  ini  karena  CSZ  memiliki mikrostruktur/struktur kristal yang stabil pada suhu tinggi (suhu pelapisan 1500 o C) seperti halnya  uranium  dioksida  dan  sesuai  untuk simulasi proses pelapisan kernel UO 2 .
Dalam  produksi  partikel  terlapis yang  memenuhi  persyaratan  untuk  bahan bajar reaktor gas temperatur tinggi, diperlukan  produksi  kernel  yang  memenuhi kendali  kualitas  dan  jaminan  mutu  dari persyaratan  kernel.  Salah  satu  persyaratan kendali  kualitas  untuk  kernel  adalah  kontrol diameter. Diameter kernel berhubungan erat dengan  diameter  gel  yang  dihasilkan  pada proses gelasi [4].
Penelitian  tentang  pembuatan  gel CSZ yang meliputi parameter proses seperti konsentrasi  zirkonium  dan  cerium  sudah pernah dilakukan. Penelitian tentang pembuatan gel CSZ dengan memvariasikan diameter nozzle perlu  dilakukan  sehingga dapat  memprediksi  ukuran  butiran  gel  yang diperoleh  dari  proses  gelasi  eksternal dengan  mengkorelasikan  variabel  densitas umpan,  viskositas  umpan,  tegangan  muka larutan  umpan  dan  diameter nozzle secara kuantitaif  dengan  metode  analisis  dimensi dalam  bentuk  bilangan  tidak  berdimensi. Penelitian ini diharapkan dapat memprediksi ukuran  butiran  gel  berdasarkan  diameter nozzle dan sifat fisis dari larutan umpan.

## TEORI
Analisi  dimensi  secara  sederhana
adalah perangkat matematis untuk merencanakan  penelitian  dengan  membuat korelasi  data  penelitian  sehingga  dapat mempersingkat  waktu  penelitian.  Dengan analisis dimensi korelasi yang relatif banyak dari variabel proses berkurang menjadi satu atau  beberapa  korelasi  bilangan  tidak berdimensi [5].
Pembuatan  kernel  CSZ  dilakukan dengan  penyiapan  larutan  umpan.  Larutan umpan terdiri
dari
campuran
ZrO(NO 3 ) 2 .2H 2 O dan Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O , urea, tetrahydrofurfuryl  alcohol (THFA)  dan poly  vinyl  alcohol (PVA).  Proses  gelasi eksternal dilakukan dengan cara
meneteskan  larutan  umpan  ke  dalam  kolom gelasi  yang  berisi  medium  ammonium hidroksida  sehingga  terbentuk  gel  CSZ. Pembentukan  droplet  terjadi  pada  saat larutan umpan melewati nozzle .
Secara  teori  diameter  gel  yang dihasilkan dipengaruhi oleh diameter nozzle , kecepatan  alir  umpan,  frekuensi  vibrasi, densitas, serta viskositas umpan. Pada saat larutan umpan menetes melewati nozzle dan tetesan  tersebut  dilewatkan  lapisan  udara maka pada waktu tersebut terjadi tetesan sol bentuk  bola  sebagai  hasil  tegangan  muka. Microsphere (bulatan  sol)  ini  selanjutnya melewati medium ammonium hidroksida dan bereaksi  membentuk  gel  CSZ.  Pada  proses gelasi,  diameter  gel  yang  dihasilkan  akan sangat  tergantung  dengan  diameter nozzle , tekanan/kecepatan  alir  dan  tinggi  kolom gelasi  yang  digunakan.  Kesempurnaan bentuk  dan  ukuran  kernel  terjadi  pada  saat penetesan  melewati nozzle/orifice menuju media/fluida  yang  tidak  dapat  campur. Dimana  butiran  sol  akan  mempertahankan bentuk  kebolaanya  pada  saat  keluar nozzle karena  sol  mempunyai  viskositas  dan tegangan muka tertentu [6].
Menurut  Matthews  [7],  tetesan  sol terbentuk  karena  keseimbangan  gaya  berat tetes  yang  jatuh  dari nozzle dan  tahanan oleh nozzle . Ketika tetes sol jatuh gaya berat
sol  ditambah  kekuatan  kinetik  dari  fluida yang  mengalir  keluar  dari  lubang nozzle melebihi  gaya  yang  bekerja  menahan  tetes jatuh  pada  orifice  (tegangan  antar  muka ditambah  gaya  tekan  keatas  dari  media). Volume  tetes  (untuk  pada  aliran  yang rendah) dapat dinyatakan dengan
persamaan  (1)  untuk  memprediksi  diameter gel berdasarkan diameter nozzle [8].
𝑉𝑠 = 𝐹𝜋𝛾 𝐷 0 𝑔∆  (1)
Keterangan :
Vs  = volume tetes γ  = tegangan muka Do  = diameter nozzle g = gravitasi
Δρ  = beda densitas antara dua fluida
F  = faktor koreksi tetes tinggal di nozzle
Diameter gel/volume tetesan adalah merupakan  hasil  gel  yang  diameternya tergantung dari diameter nozzle dan kecepatan alir cairannya. Bila menginginkan diameter  kernel  besar  maka  kita  harus memperbesar  Do  (diameter nozzle )  dan tekanan  atau  kecepatan  alir  cairan  begitu pula sebaliknya.
Ukuran  gel  yang  terbentuk  pada saat proses gelasi dipengaruhi oleh diameter nozzle dan  sifat  fisis  dari  larutan umpan.  Dengan  asumsi  tersebut  maka diameter butiran gel yang terbentuk dihubungkan  dengan  variabel  proses  yaitu diameter nozzle ,  gravitasi,  viskositas  dan berat jenis larutan umpan. Secara matematis,  diameter  butiran  gel  sebagai fungsi  parameter  proses  dituliskan  sebagai berikut : 𝐷𝑝 = 𝑓 ∆𝑃, 𝑑𝑛, 𝜍, 𝑔, 𝜌, 𝜇 (2)
Keterangan :
Dp  = Diameter gel (m) ΔP  = Pressure Drop (N/m 2 ) dn  = Diameter nozzle (m)
γ = Tegangan muka larutan umpan (N/m)
g = Percepatan gravitasi (m/s 2 ) ρ = Densitas larutan umpan (kg/m 3 ) μ = Viskositas larutan umpan (kg/m.s)
(Kristanty Widyaningrum, Wahyudi Budi Sediawan, Indra Perdana)
Dengan menggunakan analisis dimensi,  persamaan  (2)  dituliskan  sebagai persamaan tak berdimensi.
𝐷𝑝 = 𝐾 ∆𝑃 𝐶1 𝑑𝑛 𝐶2 𝛾 𝐶3 𝑔 𝐶4 𝜌 𝐶5 𝜇 𝐶6 (3) 𝐿  = 𝑀 𝐿𝑇 2 𝐶1 𝐿 𝐶2 𝑀 𝑇 2 𝐶3 𝐿 𝑇 2 𝐶4 𝑀 𝐿 3 𝐶5 𝑀 𝐿𝑇 𝐶6 (4)
Dari  persamaan  (4)  diperoleh  hubungan pangkat sebagai berikut:
Dimensi L  1 = -C 1 + C 2 + C 4 – 3C 5 – C 6 (5)
Dimensi M  0 = C 1 + C 3 + C 5 + C 6 (6)
Dimensi T  0 = -2C 1 - 2C 3 – 2C 4 – C 6 (7)
Dalam  persamaan  (4)  ada  6  bilangan  tidak diketahui  dengan  3  persamaan,  sehingga  3 bilangan  tidak  diketahui  tetap  ada  untuk menyatakan 3 bilangan lainnya.
C 6 = 2C 4 - 2C 5 (8)
C 2 = 1 + C 1 + C 4 + C 5 (9)
C 3 = -C 1 – 2C 4 + C 5 (10)
Persamaan (3) dapat dituliskan:
𝐷𝑝 = 𝐾 ∆𝑃 𝐶1 𝑑𝑛 1 + C1 + C4 + C5 𝛾 −C1 – 2C4 + C5
𝑔 𝐶4 𝜌 𝐶5 𝜇 (2C4 – 2 C5) (11)
𝐷𝑝 𝑑𝑛 = 𝐾. ∆𝑃.𝑑𝑛 𝜍 𝐶1 . 𝑑𝑛 .𝑔.𝜇 2 𝜍 2 𝐶4 . 𝜌.𝑑𝑛 .𝜍 𝜇 2 𝐶5 (12)
Pada penelitian ini, variabel yang divariasikan hanya diameter nozzle sedangkan  sifat  fisis  ( physical  properties ) dari  larutan  umpan  tidak  divariasikan,  maka persamaan (12) disederhanakan menjadi:
𝐷𝑝 𝑑𝑛 = 𝐾. ∆𝑃.𝑑𝑛 𝛾 𝐶1 . 𝑑𝑛 .𝑔.𝜇 2 𝛾 2 𝐶7 . 𝜌.𝛾 3 𝑔.𝜇 4 𝐶5 (13)
Nilai  dari 𝜌.𝛾 3 𝑔.𝜇 4 𝐶5 tetap,  sehingga  dapat digabungkan nilainya dengan K menjadi :
𝐷𝑝 𝑑𝑛 = 𝐾1. ∆𝑃.𝑑𝑛 𝛾 𝐶1 . 𝑑𝑛 .𝑔.𝜇 2 𝛾 2 𝐶7 (14)
Nilai  dari  K 1 ,  C 1 dan  C 7 dievaluasi  dengan data percobaan sehingga didapatkan persamaan bilangan tak berdimensi.
METODOLOGI

## Bahan
Bahan yang digunakan pada
penelitian  ini  adalah
ZrO(NO 3 ) 2 .2H 2 O  dan Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O , urea, tetrahydrofurfuryl alcohol (THFA), poly vinyl alcohol (PVA), air bebas mineral (ABM), NH 4 OH.

## Penyiapan Larutan Umpan
Larutan umpan dibuat dengan melarutkan ZrO(NO 3 ) 2 .2H 2 O dan
Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O  dalam  air  bebas  mineral (ABM)  dengan  perbandingan  mol  Ce/Zr =12%. Urea ditambahkan ke dalam campuran ZrO(NO 3 ) 2 .2H 2 O dan Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O  pada  suhu  85 o C  selama  1 jam. Selama pemanasan, urea akan terdekomposisi  dan  membentuk mixed sol metal  nitrat.  Pada mixed sol  metal  nitrat ditambahkan  zat  aditif  berupa  PVA  dan THFA untuk mengatur viskositas dari larutan umpan. Viskositas dari larutan umpan diukur dengan menggunakan viskosimeter.
Densitas  larutan  umpan  diukur  dengan menggunakan piknometer.

## Proses Gelasi
Peralatan  gelasi  yang  digunakan pada penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 1,  larutan  umpan  dialirkan  dengan  cara ditekan  menggunakan  kompresor.  Larutan umpan  diteteskan  melewati nozzle yang berukuran  0,8  mm,  1  mm  dan  1,2  mm  ke dalam  kolom  gelasi  yang  berisi  larutan ammonium  hidroksida  (NH 4 OH).  Gel  yang dihasilkan dari proses gelasi diukur diameternya menggunakan mikroskop optik.

## Analisis Data
Bentuk  persamaan  dp/dn  diubah  ke dalam  bentuk  log  (Dp/dn)  =  log  K 1 +  C 1 log (ΔP.dn/γ)  +  C 7 log  (dn.g.μ 2 /γ 2 ),  sehingga dengan menggunakan regresi linear konstanta  K 1 ,  C 1 dan  C 7 dapat  diketahui dengan  memasukkan  data  eksperimen.
Diameter  gel  hasil  persamaan  bilangan  tak berdimensi  diverifikasi  dengan  diameter  gel eksperimen.
1 3 4 2 udara Output Gel
Gambar 1. Rangkaian alat proses gelasi

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  penelitian  diperoleh  data pada  tabel  1.  Untuk  menghitung  nilai  K 1 ,  C 1 dan C 7 dibutuhkan nilai dari diameter nozzle yang divariasikan dari eksperimen, pressure drop ,  tegangan  muka  larutan  umpan, viskositas larutan umpan. Nilai dari tegangan  muka  larutan  umpan  diukur dengan menggunakan metode pipa kapiler.
𝛾 = 1 2 𝑟𝜌𝑔𝑕 (15)
Keterangan :
γ  = tegangan permukaan, N/m r = jari-jari pipa kapiler, m ρ  = densitas larutan umpan, kg/m 3
h = kenaikan pipa kapiler, m
g = percepatan gravitasi, m/s 2
Diameter  gel  yang  dihasilkan  pada proes  gelasi  dapat  dilihat  pada  Tabel  1. Tabel  1  menunjukkan  bahwa  diameter nozzle yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  0,8  mm,  1  mm  dan  1,2  mm  untuk tinggi kolom gelasi 50, 75 dan 100 cm. Pada Tabel 1 dapat dilihat  bahwa semakin besar diameter nozzle yang  digunakan  maka semakin besar diameter gel yang diperoleh.
Nilai  dari  variabel  K 1 ,  C 1 dan  C 7 pada  persamaan  (14)  diperoleh  dengan memasukkan  data  eksperimen.  Dengan melakukan  regresi  linier,  maka  diperoleh nilai dari konstanta K 1 , C 1 dan C 7 yang dapat dilihat pada persamaan (16).
𝐷𝑝 𝑑𝑛 = 7,0648. ∆𝑃.𝑑𝑛 𝛾 −0,161 . 𝑑𝑛 .𝑔.𝜇 2 𝛾 2 −0,0116 (16)
Gambar  2  menunjukkan  hubungan diameter  gel  eksperimen  dengan  diameter gel  persamaan  bilangan  tak  berdimensi. Secara  grafis  dapat  terlihat  bahwa  nilai diameter  gel  persamaan  bilangan  tak berdimensi mendekati nilai dari diameter gel eksperimen,  walaupun  terdapat  beberapa penyimpangan.  Rerata  kesalahan  yang diperoleh adalah sebesar 0,1143.
Gambar  3  merupakan  hubungan diameter nozzle dengan  diameter  gel  yang diperoleh  baik  dari  hasil  eksperimen  dan persamaan  bilangan  tak  berdimensi.  Pada Gambar  3,  dapat  dilihat  bahwa  semakin besar  diameter nozzle yang  digunakan maka diameter gel  eksperimen yang diperoleh  juga  semakin  besar.  Hasil  yang sama  juga  diperoleh  oleh  diameter  gel persamaan  bilangan  tak  berdimensi,  dari
Keterangan gambar : 1. Kompresor
2. Larutan Umpan
3. Nozzle
4. Kolom gelasi yang
berisi NH 4 OH
(Kristanty Widyaningrum, Wahyudi Budi Sediawan,
Indra Perdana)
Gambar  3  menunjukkan  kecenderungan yang  sama  yaitu  semakin  besar  diameter nozzle maka  diameter  gel  yang  dihasilkan semakin  besar.  Hal  ini  sesuai  dengan persamaan (1) yang dikatakan oleh
Matthews  bahwa  diameter  gel/volume  tetes berbanding  lurus  dengan  diameter nozzle .
Adanya variasi hasil diameter gel eksperimen  yang  diperoleh  bisa  terjadi karena berkurangnya volume larutan umpan dalam labu sehingga pada saat pembentukan droplet mempengaruhi tekanan  atau  kecepatan  aliran  umpan sehingga menyebabkan variasi diameter gel. Tabel 1. Data proses gelasi eksternal dan diameter gel eksperimen Sampel Tinggi Kolom Gelasi (cm) Diameter Nozzle (mm) Konsentrasi Medium (N) Viskositas Umpan (kg/m.s) Diameter Gel (mm) Sampel 1 50 0,80 6 0,04 1,7061 Sampel 2 50 0,80 7 0,04 1,7600 Sampel 3 50 0,80 8 0,04 1,7810 Sampel 4 50 1,00 6 0,04 1,9590 Sampel 5 50 1,00 7 0,04 1,9832 Sampel 6 50 1,00 8 0,04 2,0980 Sampel 7 50 1,20 6 0,04 2,2810 Sampel 8 50 1,20 7 0,04 2,3210 Sampel 9 50 1,20 8 0,04 2,4200 Sampel 10 75 0,80 6 0,04 1,7560 Sampel 11 75 0,80 7 0,04 1,8140 Sampel 12 75 0,80 8 0,04 1,8680 Sampel 13 75 1,00 6 0,04 2,0460 Sampel 14 75 1,00 7 0,04 2,1660 Sampel 15 75 1,00 8 0,04 2,1680 Sampel 16 75 1,20 6 0,04 2,3510 Sampel 17 75 1,20 7 0,04 2,4040 Sampel 18 75 1,20 8 0,04 2,4240 Sampel 19 100 0,80 6 0,04 1,8050 Sampel 20 100 0,80 7 0,04 1,8300 Sampel 21 100 0,80 8 0,04 1,9080 Sampel 22 100 1,00 6 0,04 2,1000 Sampel 23 100 1,00 7 0,04 2,1700 Sampel 24 100 1,00 8 0,04 2,2600 Sampel 25 100 1,20 6 0,04 2,7940 Sampel 26 100 1,20 7 0,04 2,9020 Sampel 27 100 1,20 8 0,04 2,9380 .
Gambar 2. Hubungan diameter gel eksperimen dengan diameter gel persamaan Gambar 3. Hubungan diameter nozzle dengan diameter gel eksperimen

## SIMPULAN
Mekanisme  pembentukan  droplet atau butiran pada dasarnya adalah peristiwa fisika.  Diameter nozzle dan  sifat  fisis  dari larutan umpan berpengaruh terhadap ukuran droplet  yang terbentuk.  Persamaan  diameter gel  dapat  dituliskan  sebagai  hubungan  dari diameter nozzle dan sifat fisis larutan umpan menjadi bilangan tak berdimensi yang secara matematis adalah:
𝐷𝑝 𝑑𝑛 = 7,0648. ∆𝑃. 𝑑𝑛 𝛾 −0,161 . 𝑑𝑛. 𝑔. 𝜇 2 𝛾 2 −0,0116
Diameter  gel  persamaan  bilangan tak berdimensi menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dengan diameter gel eksperimen dengan rerata kesalahan 0,1143. Dari hasil yang diperoleh secara eksperimen maupun persamaan bilangan tak  berdimensi menunjukkan bahwa diameter nozzle berbanding lurus dengan diameter gel. Hal ini sesuai  dengan  persamaan  yang  diberikan oleh Matthews.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada  pihak-pihak  yang  telah  membantu penelitian sehingga dapat  menyusun karya tulis ilmiah ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] S.  M.  Goldberg,  R.  Rosner, “Nuclear reactors:  generation  to  generation ”,
American  Academy  of  Arts  and Sciences , 2011.
[2] IAEA,IAEA-TECDOC-CD-1645, 2010.
[3] Zuhair, “Studi pemodelan dan perhitungan  transport  monte  carlo dalam  teras  HTR  pebbel  b ed,” Jurnal Penelitian Fisika dan Aplikasinya , vol.
2, no. 2, hal. 1-9, 2012.
[4] E. Yusnitha, Sarjono, S. R.
Susilowati,  W.  Dewayatna  dan  W.  B.
Sediawan,  “Simulasi  diameter  gel basah  pada  fabrikasi  kernel  yttria- stabilized  zirconia  menggunakan  alat gel-c asting,” Jurnal Ilmiah Daur Bahan  Bakar  Nuklir  Urania ,  vol.  24,
no. 3, hal. 143-154, 2018.
[5] Handbook  for  Chemical  Engineers , McGraw  Hill  Book  Co.,  New  York, 1999.
[6] Sutarni,  Triyono,  S.R.  Susilowati,  S.
Mudjiman,  T.  Mageti  dan  B.  Warsito, “Pembuatan  dan  uji  fungsi  reaktor gelasi  sistem  presolidifikasi  di  fasa g as,” Prosiding Pertemuan dan Presentasi  Ilmiah –  Penelitian  Dasar Ilmu  Pengetahuan  dan  Teknologi
Nuklir , 2014, hal. 13-21.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,0 1,0 2,0 3,0 Dia m e te r g e l p e rs a m a a n , m m Diameter gel eksperimen, mm 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 0 0,5 1 1,5 Dia m e te r G e l, m m Diameter Nozzle, mm Data eksperimen Persamaan Bilangan  Tak Berdimensi
(Kristanty Widyaningrum, Wahyudi Budi Sediawan,
Indra Perdana)
[7] Matthews,  R.B.,  and  Swanson,  L., “Fabrication of large (Th,U)O 2 m icrospheres,” The 80 th Annual Meeting  of  the  American  Ceramic
Society , 1979, pp. 223-227.
[8] Sukarsono dan M. Rahmawati, “Pengaruh viskositas sol dan
presolidifikasi  pada  gelasi  eksternal dalam  pembuatan  gel  ammonium diuranat menggunakan s urrogate
c erium,” Jurnal  Ilmiah  Daur  Bahan Bakar  Nuklir  Urania ,  vol.  23,  no.  2, hal. 69-86, 2017.
[9] Kristanti  Nurwidyaningrum ,  “Proses gelasi  eksternal  pada  pembuatan kernel  c eria  stabilized  zirconia (CSZ) sebagai  s urrogate kernel  UO 2 pada bahan  bakar  reaktor  suhu  t inggi,”
M.S. thesis, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, Indonesia, 2019.