## KOMPARASI ANALISIS REAKSI TERMOKIMIA MATRIK Al
DENGAN BAHAN BAKAR UMo/Al DAN U 3 Si 2 /Al MENGGUNAKAN

## DIFFERENTIAL THERMAL ANALYSIS
Aslina Br.Ginting (1) , Supardjo (1)

## 1.  Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBN)-BATAN
Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang Selatan 15314
E-mail: aslina@batan.go.id
(Naskah diterima: 29-12-2011, disetujui: 09-01-2012)

## ABSTRAK
ANALISIS  REAKSI  TERMOKIMIA  TELAH  DILAKUKAN  ANTARA    MATRIK  Al  DENGAN BAHAN  BAKAR  UMo  MAUPUN  DENGAN  U 3 SI 2 MENGGUNAKAN  DIFFERENTIAL  THERMAL ANALYSIS .  Pelat  elemen  bakar  UMo/Al  maupun  U 3 Si 2 /Al  dipotong  persegi  dengan  berat  masing- masing  80 mg, kemudian dimasukkan ke dalam krusibel alumina. Krusibel tersebut dipanaskan di dalam DTA rod dari temperatur ruangan hingga temperatur 1600 o C dengan kecepatan pemanasan 10 o C/menit  dalam  media  gas  argon.  Hasil  analisis  menunjukkan  bahwa  paduan  UMo    mengalami perubahan fasa  +  menjadi fasa  +  pada temperatur 580,16 o C dan hingga temperatur 600 o C matrik  Al  kompatibel  dengan  bahan  bakar  UMo.  Pada    temperatur  645,37 o C  hingga  661,28 o C matrik  Al  mengalami  pelelehan  dan  secara  langsung    berinteraksi  dengan  bahan  bakar  UMo. Interaksi  reaksi  termokimia  antara  lelehan  matrik  Al  dengan  bahan  bakar  UMo  menghasilkan senyawa  U(Al,Mo) x pada  temperatur  679,14 o C  dan  senyawa  UAl x pada  temperatur  1339,11 o C. Kompatibilitas  matrik  Al  dengan  bahan  bakar  U 3 Si 2 juga  terjadi hingga  temperature  600 o C,  tetapi pada temperatur 643,40 o C bahan bakar U 3 Si 2 /Al mengalami  reaksi termokimia peleburan matrik Al yang  diikuti  oleh    reaksi  eksotermik  pada  temperatur    661,94 o C.  Reaksi  eksotermik  tersebut menunjukkan  terjadinya  reaksi  termokimia  antara  lelehan  matrik  Al  dengan  bahan  bakar  U 3 Si 2 membentuk  senyawa  U(Al,Si) x .  Pada  kisaran  temperatur  800 o C  hingga  900 o C  terjadi  perubahan fasa dari U 3 Si 2 menjadi U 3 Si. Reaksi termokimia terus berlanjut hingga  temperatur 1348,43 o C yang menujukkan  terjadinya    pembentukan  senyawa  UAl x merupakan  hasil    reaksi  penguraian  dari senyawa  U(Al,Si) x Pada  temperatur    1600 o C  hingga  pemanasan    selesai  bahan  bakar  UMo/Al maupun  U 3 Si 2 /Al    tidak  mengalami  reaksi  termokimia.  Hasil  analisis  menunjukkan  bahwa    bahan bakar UMo maupun U 3 Si 2 stabil hingga temperature 600 o C. Data fenomena reaksi termokimia matrik Al dengan bahan bakar UMo maupun U 3 Si 2 dapat digunakan untuk mempelajari karakter kimia fisika dari kedua bahan bakar tersebut.
Kata Kunci: reaksi termokimia, matrik Al, bahan bakar UMo/Al dan U 3 Si 2 /Al, DTA.

## ABSTRACT
THERMOCHEMICAL REACTION ANALYSIS HAS BEEN CARRIED OUT WITH THE Al MATRIX AS WELL AS UMo AND U 3 SI 2 FUELS USING DIFFERENTIAL THERMAL ANALYSIS. The  UMo/Al  or  U 3 Si 2 /Al  fuel  plate    cut  square  with  the  weight  of  80  mg  each    then  each  put  in
Komparasi  Analisis  Reaksi  Termokimia  Matrik  Al Dengan Bahan  Bakar   UMo/Al  Dan U 3 si 2 /Al  Menggunakan Differential Thermal Analysis (Aslina Br.Ginting, Supardjo)
Alumina  crusible  and  heated  in  the  DTA  rod  from  room  temperature  until  1600 o C  with  heating rate 10 o C/menit  in the Argon gas media. The  analysis result showed that UMo alloy change from  +  phase  into  +  phase  at  a  temperature  of  580.16  °C.  Until    temperatures    600 o C  the  Al matrix  is  very  compatible  with  the  UMo  fuel.  At  temperature    645.37 °C  until  661.28 °C  that    Al matrix meltdown and directly interact with the UMo fuel. Thermochemical reaction with Al molten with  UMo  fuel  to  product  U(Al,Mo) x compound  at  a  temperature  of  679.14 °C  and  the  UAlx compound at a temperature of 1339.11 o C. Compatibility Al matrix with  U 3 Si 2 fuel also occur up to temperatures  of  600 o C,  but  at  temperatures  of  643.40 °C  U 3 Si 2 /Al  fuel  experiencing  melting thermochemical  reaction  f  Al  followed  by  an  exothermic  peak  at  temperatures  of  661.94  °C indicates  the  occurrence  of thermochemical  reaction  between  molten Al  with  U 3 Si 2 fuel   forming compounds  U  (Al,Si) x .  In  the  temperature  range  800 o C  to  900 o C  phase  change  from  U 3 Si 2 be U 3 Si. Thermochemical reactions  continue until the temperature of 1348.43 o C  which showed the formation  of  compounds  UAlx  thermochemical  decomposition  reaction  of  U  (Al,Si)x  compounds. From  the  results  of  this  analysis  can  be  stated  that  the  UMo  and  U 3 Si 2 fuel  very  stable  up  to temperatures  of  600 o C.  Data  phenomenon  thermochemical  reaction  Al  with  UMo  and  U 3 Si 2 fuel can be used to study the chemical and  physic character of these two fuels.
Keywords: thermochemical reaction, Al matrix, UMo/Al and U 3 Si 2 /Al fuel, DTA.

## PENDAHULUAN
Paduan    UMo    dipilih    sebagai bahan    bakar  reaktor  riset  dan  sekaligus sebagai  pengganti  bahan  bakar  U 3 Si 2 . Berdasarkan  informasi  ilmiah, paduan UMo dengan kandungan  Mo antara 7-10% berat memiliki  prospek  yang  sangat  baik  untuk digunakan  sebagai  bahan  bakar  nuklir dispersi dengan pengayaan uranium rendah (20% 235 U)    karena  mempunyai  densitas sekitar  16,8 g/cm 3 dibanding  bahan  bakar U 3 Si 2 yang  hanya  sekitar  12,2 g/cm 3  [1,2] , sehingga  paduan  UMo  tersebut  dengan mudah  dapat  dibuat  menjadi  elemen  bakar nuklir  dengan  tingkat  muat    uranium  lebih besar  dari  8 gU/cm 3 .  Keunggulan  lain  yang dimiliki  paduan  UMo  adalah  mempunyai daerah  fasa  gamma  (  )  relatif  besar    dan mempunyai  kompatibilitas  serta  stabilitas panas  dengan  matrik  Al  relatif  baik [3] . Berdasarkan    keunggulan  yang  dimiliki  oleh paduan  UMo  tersebut,    maka  paduan  UMo merupakan  salah  satu    bahan  bakar  reaktor riset  yang  perlu  dipelajari    dan  dilakukan penelitian  serta  pengembangan  teknologi fabrikasinya  sekaligus  sebagai  pengganti bahan bakar jenis U 3 Si 2 .
Keunggulan  penggunaan  bahan bakar    U 3 Si 2 /Al  adalah  mudah  difabrikasi dan  stabil  selama  iradiasi  di  dalam reaktor, tetapi  bahan  bakar    U 3 Si 2 /Al  mempunyai kelemahan diantaranya  adalah proses olah ulang  gagalan  fabrikasi  maupun  bahan bakar  bekas  sangat  sulit  dilakukan  dan densitas  uraniumnya  masih  jauh  di  bawah 8 gU/cm 3 .  Paduan  UMo  selain  memiliki keunggulan  densitasnya  yang    tinggi,  juga tahan  terhadap  korosi,  proses  olah  ulang gagalan  fabrikasi  maupun  bahan  bakar bekas  lebih  mudah  dibandingkan  bahan bakar U 3 Si 2 /Al, mempunyai tampang lintang serapan  neutron  rendah,  tetapi  paduan UMo  mempunyai  kelemahan    yaitu  bersifat ulet (ductile )  sehingga  sulit  dibuat  menjadi serbuk  secara  mekanik  ( grinding  mill/ball mill ).
Proses  fabrikasi  pembuatan  bahan bakar  dispersi jenis UMo/Al maupun  U 3 Si 2 /Al dilakukan dengan  cara  mendispersikan serbuk  UMo  atau  U 3 Si 2 ke  dalam  serbuk matriks  Al.  Matrik  Al    tersebut  berfungsi sebagai  pengungkung  partikel  serbuk  bahan bakar  sekaligus  sebagai  penghantar  panas dan  untuk  mengisi  ruangan  antara  partikel bahan  bakar UMo  maupun  U 3 Si 2 .  Distribusi
matrik  Al  yang merata di dalam bahan  bakar UMo  dan  U 3 Si 2 dapat  menjadi  penghantar panas  selama  digunakan  di  dalam  reaktor sehingga tidak terjadi pengelompokan panas di suatu zona yang akhirnya dapat menyebabkan swelling bahan bakar.
Kegunaan  matrik  Al  di  dalam  bahan  bakar UMo  dan  U 3 Si 2 sangat  penting  sehingga perlu dipahami dan diketahui fenomena yang terjadi  akibat  interaksi  matrik  Al  dengan bahan bakar UMo maupun U 3 Si 2. Fenomena tersebut diduga akan menyebabkan perubahan  karakter  di  dalam  bahan  bakar. Penelitian  ini  dilakukan  dengan  tujuan  untuk mengetahui  kompatibilitas    dan  kestabilan panas bahan bakar UMo/Al maupun U 3 Si 2 /Al. Selain  mengetahui  kestabilan  panas  dari bahan  bakar  tersebut  juga  perlu  diketahui fenomena  reaksi  termokimia  bahan  bakar UMo/Al maupun U 3 Si 2 /Al beserta besarnya entalpi  atau    jumlah  panas  yang    diserap (endotermik) maupun panas yang dilepaskan (eksotermik)  oleh    bahan  bakar  UMo/Al maupun  U 3 Si 2 /Al.  Analisis  ini  juga  dapat digunakan  untuk  menentukan  temperatur pelelehan  matrik  Al    dan  besarnya  entalpi interaksi  lelehan  matrik  Al  dengan  UMo maupun U 3 Si 2 .
Beberapa  peneliti  sebelumnya [4,5] telah  melakukan  penelitian  tentang  reaksi termokimia  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  dan diperoleh  hasil  bahwa  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al sangat  stabil  terhadap  reaksi  termokimia hingga  temperatur  600 o C,  tetapi  di  atas temperatur  600 o C  terjadi  reaksi  termokimia antara U 3 Si 2 dengan matrik Al dan mengeluarkan  sejumlah  panas  (eksotermik).
Pada temperatur lebih tinggi, reaksi termokimia yang terjadi menyebabkan terbentuknya fase baru U(Al,Si) 3 dan
senyawa UAl. Besarnya pembentukan senyawa  baru  tersebut  sangat  dipengaruhi oleh  jumlah  matrik    Al  dan  U 3 Si 2 yang bereaksi.  Senyawa  yang  terbentuk  akibat reaksi  termokimia  ini  dapat  mempengaruhi unjuk  kerja  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  di  dalam reaktor.  Hal  ini  tidak  akan  terjadi  karena
kondisi    reaktor  riset  selama  beroperasi hanya  berkisar    temperatur  140 o C  dan kemungkinan    lepasnya  energi  reaksi termokimia  U 3 Si 2 /Al    tidak  akan  terjadi kecuali bila terjadi kecelakaan LOCA (Lost of Cooling  Accident) .  Namun    hal    ini    perlu diantisipasi  untuk  mengetahui      unjuk    kerja bahan   bakar UMo/Al  maupun U 3 Si 2 /Al  baik pada  kondisi operasi  normal maupun dalam kondisi  LOCA [5] . Data  reaksi  termokimia bahan bakar UMo/Al maupun U 3 Si 2 /Al  belum diketahui  secara  menyeluruh  baik  secara eksperimen    maupun    dari  literatur [6] .    Data reaksi termokimia bahan bakar  UMo dengan matrik  Al  dari  literatur  tidak  selengkap  data reaksi termokimia bahan bakar U 3 Si 2 dengan matrik  Al [6,7,8] .  Oleh  sebab  itu,  dipandang perlu  untuk  melakukan  penelitian    analisis reaksi  termokimia    lebih  lanjut    terhadap bahan  bakar  UMo/Al  maupun  U 3 Si 2 /Al.  Data analisis  termokimia  yang  diperoleh  dapat digunakan oleh fihak fabrikator dan kelompok modelling  untuk meningkatkan design bahan bakar  reaktor  riset  dengan  menggunakan muatan uranium tinggi.

## METODOLOGI

## 1.  Bahan
Standar  Al    99,99%  dan  standar Mo  99,99%  dari  NIST (National  Institute  of Standards  Technology) ,  PEB  UMo/Al  dan U 3 Si 2 /Al  dari  PT.Batan Teknologi Persero.

## 2.  Peralatan
Analisis reaksi termokimia dilakukan dengan menggunakan Differential Thermal Analysis (DTA'92) Merk SETARAM 3.  Cara Kerja PEB UMo/Al dipotong persegi dengan berat  80 mg, kemudian potongan tersebut  dimasukkan  ke  dalam  krusibel alumina.  Di  dalam chamber  DTA  rod krusibel
alumina dipanaskan dari temperatur  30 o C  hingga  1600 o C  dengan
Komparasi  Analisis  Reaksi  Termokimia  Matrik  Al Dengan Bahan  Bakar   UMo/Al  Dan U 3 si 2 /Al  Menggunakan Differential Thermal Analysis (Aslina Br.Ginting, Supardjo)
kecepatan  pemanasan  10 o C/menit  dan waktu tunda selama 1 jam dalam media gas Argon.
Pendinginan
dilakukan dari temperatur  1600 o C  hingga  temperatur ruangan  dengan  kecepatan  pendinginan 10 o C/menit.  Hasil  pengukuran  berupa termogram DTA  dalam bentuk aliran panas (heat  flow) dan  berupa  puncak (peak) endotermik  maupun  puncak  eksotermik [7] .
Termogram DTA tersebut kemudian
dievaluasi  dimana  luas    puncak  yang terbentuk  merupakan  besar    entalpi  reaksi termokimia yang terjadi serta titik permulaan  terbentuknya  puncak  tersebut (onset  temperature) menunjukkan  besar temperatur peleburan dan temperatur reaksi  termokimia  bahan  bakar  UMo/Al .
Cara  yang  sama  kemudian  dilakukan terhadap  PEB U 3 Si 2 /Al    sehingga  diperoleh fenomena  reaksi  termokimia  dari  kedua bahan bakar tersebut.

## HASIL  DAN  PEMBAHASAN

## a.  Reaksi termokimia antara matrik al dengan bahan bakar  UMo
Reaksi  termokimia  terjadi  antara matrik  Al / kelongsong  AlMg2  dengan  bahan bakar  UMo  ditandai  dengan  terjadinya reaksi  antara  Al  dengan  UMo  yang diindikasikan  oleh  adanya  perubahan  aliran
panas membentuk puncak  endotermik atau eksotermik.  Hasil  analisis  menunjukkan bahwa  paduan  UMo/Al  dengan  kandungan Mo  7%    mengalami  perubahan  fasa  dari fasa  +  menjadi  fasa  +  pada temperatur  580,16 o C [8] .  Perubahan  fasa ditunjukkan  dengan  adanya  perubahan base  line aliran  panas  dari  pengukuran pada  temperatur  580,16 o C  seperti  yang terlihat
pada
Gambar 1, puncak 1.
Perubahan fasa yang terjadi pada temperatur  580,16 o C  tidak  menyebabkan terjadinya puncak endotermik atau  interaksi Al  dengan  bahan  bakar  UMo.  Hal  ini dibuktikan  dengan  hasil  analisis  termokimia masing-masing  serbuk  Al  99,999%    dan serbuk  bahan  bakar  UMo  seperti  yang ditunjukkan  Gambar  2  dan  3.  Hasil  analisis terlihat  aliran  panas  untuk  serbuk  Al 99,999%  mulai  berubah  pada  temperatur 660,52 o C,  sedangkan  aliran  panas  bahan bakar  UMo  telah  berubah  pada  temperatur 578,63 o C.
Gambar  1  menunjukkan  bahwa bahan  bakar  UMo  sangat  kompatibel dengan  matrik  Al  hingga  temperatur pemanasan  600 o C.  Hal  ini  terbukti  karena hingga temperatur  tersebut tidak ada reaksi termokimia yang terjadi,  tetapi pada temperatur   645,37 o C matrik/kelongsong Al telah  bereaksi  dengan  bahan  bakar  UMo.
Gambar 1. Reaksi  termokimia  matriks  Al  dengan UMo
Data  analisis  menunjukkan  bahwa  bahan bakar  UMo  mengalami  reaksi  termokimia pada  temperatur    645,37 o C;    679,14 o C  dan 1339,11 o C  dengan  besaran  entalpi  reaksi yang  berbeda  beda [9] .  Peneliti  Fliming  dan Johnson  dari Oak  Ridge  Research  Reactor reaksi termokimia  yang  terjadi pada bahan bakar UMo/Al
kemungkinan dengan
tahapan  reaksi sbb [4] :
UMo  +  Al(padat)  UMo  +  Al(padat)  (fasa pada 580 o C)
UMo + Al(padat)  UMo + Al(liq) (645,37 o C-
661,28 o C) UMo + Al(liq)  UMo + U(Al,Mo) x
(679,14 o C-719,20 o C)
UMo  +  U(Al,Mo) x  ULl x +  Mo  (1339,11 o C-
1346,13 o C)
Gambar 2. Termogram DTA serbuk Al 99,999%
Gambar 3. Termogram DTA  serbuk bahan bakar UMo
Komparasi  Analisis  Reaksi  Termokimia  Matrik  Al Dengan Bahan  Bakar   UMo/Al  Dan U 3 si 2 /Al  Menggunakan Differential Thermal Analysis (Aslina Br.Ginting, Supardjo)
Pada  temperatur  645,37 o C  hingga temperatur  661,28 o C  bahan  bakar  U-7Mo bereaksi  dengan  matrik  Al  membutuhkan panas sebesar ΔH = 132,85 J/g. Fenomena peleburan  Al  ini  diindikasikan  dengan terjadinya    reaksi  termokimia  endotermik pada onset  temperature 645,37 o C  dan berakhir  pada top  temperature 661,28 o C seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  1, puncak 2. Hal tersebut menunjukkan bahwa matrik  Al  di  dalam  U-7Mo  mulai  melebur pada  temperatur    645,37 o C  dan  berakhir
pada temperatur 661,28 o C dengan membutuhkan panas sebesar ΔH = 132,85 J/g. Reaksi pembentukan senyawa U(Al,Mo) x ditunjukkan  dengan  terjadinya reaksi  termokimia  eksotermik  secara  cepat setelah terjadi reaksi peleburan Al.
Pembentukan  senyawa  U(Al,Mo) x mulai terjadi  pada onset  temperature 679,14 o C dan berakhir pada top temperature 719,20 o C  dengan  mengeluarkan  sejumlah panas  sebesar    ΔH =  358,64J/g    seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 1, puncak 3.  Reaksi  termik  eksotermik  pada puncak 3 terjadi  berdekatan dengan puncak endotermik  peleburan  Al  yang  terjadi  pada puncak  2.  Hal  ini    disebabkan  oleh    adanya pengikatan  atau  difusi  lelehan  Al  ke  dalam bahan  bakar  U-7Mo secara  cepat,  yang disebabkan    karena  lelehan  matrik  Al mempunyai kontak antar muka  dengan  gaya gerak  yang  lebih  besar  sehingga  ikatan intermetalik  lelehan  Al  dengan  UMo  terjadi secara  simultan  dengan  reaksi  peleburan Al [13] .  Pada  Gambar  1,  puncak  3  reaksi eksotermik pembentukan
senyawa U(Al,Mo)x  menunjukkan bahwa  pemanasan hingga  temperatur  719,20 o C  membentuk senyawa UAl x dan UMo dalam kondisi meta stabil. [9,10] .    Hal  ini  ditunjukkan  oleh fenomena    pemanasan  lebih  lanjut  pada temperatur  1339,11 o C  sampai  dengan 1346,13 o C  terjadi    reaksi  termokimia membentuk  puncak  endotermik. Fenomena reaksi  endotermik  tersebut  menunjukkan adanya pembentukan  senyawa UAl x (UAl 4 ,
UAl 3 dan UAl 2 )  dari  senyawa  U(Al,Mo)x dengan membutuhkan panas sebesar ΔH = 21,14 J/g  seperti  yang  terlihat  pada
Gambar 1, puncak 4. Pembentukan
senyawa  UAl x (UAl 4 ,  UAl 3 dan UAl 2 )   terjadi disebabkan oleh pengikatan logam uranium dengan  lelehan  matrik  Al  membentuk senyawa tersebut [9,10] .
Dari
termogram DTA pada Gambar 1,  terlihat  bahwa    pemanasan hingga  temperatur    1600 o C    bahan  bakar UMo/Al  tidak  mengalami  reaksi  termokimia lagi  karena  tidak  terjadi  perubahan  aliran panas (base  line) .  Secara  keseluruhan fenomena  reaksi  termokimia  matrik  Al dengan  bahan  bakar  U-7Mo  ditampilkan pada Tabel 1.

## b.  Reaksi termokimia matrik Al dengan
bahan bakar U 3 Si 2
Hasil  analisis    menunjukkan    bahwa bahan bakar U 3 Si 2 /Al cukup  stabil  terhadap reaksi termokimia  pada  temperatur dibawah 600 o C.  Hal  ini  terlihat  dari  termogram  DTA bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  yang  ditunjukkan  pada Gambar  4,  dimana    tidak  terdapat    adanya perubahan  aliran  panas (heat  flow) dibawah temperatur    600 o C,  tetapi  pada  temperatur 643,4 o C    bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  mulai mengalami reaksi termokimia yang ditunjukkan    oleh    adanya    puncak endotermik    dengan    menyerap  panas sebesar ΔH  = 292  J/g.  Puncak  endotermik tersebut  menunjukkan  terjadinya    peleburan matrik  Al  yang  diikuti  oleh    suatu    puncak eksotermik  pada  temperatur    661,94 o C. Puncak eksotermik pada temperatur 661,94 o C  menunjukkan  terjadinya  reaksi termokimia    antara  lelehan  matrik  Al  dengan bahan  bakar  U 3 Si 2 membentuk  senyawa U(Al,Si) x dan  mengeluarkan  panas  sebesar ΔH= 163,48 J/g. Terjadinya reaksi  termokimia pada  puncak  eksotermik  yang  berdekatan dengan  puncak  endotermik  menunjukkan adanya   pengikatan  atau difusi lelehan  Al ke dalam  bahan  bakar  U 3 Si 2 secara  cepat.  Hal
ini terjadi karena Al yang telah meleleh  pada temperatur 633,4 o C mengalami  kontak antar muka  dengan  gaya  gerak  yang  lebih  besar sehingga  terjadi    ikatan  intermetalik  lelehan Al  dengan  U 3 Si 2 secara  simultan.  Pada kisaran  temperatur  antara  800 o C  hingga 900 o C  terjadi  perubahan  fasa  dari  U 3 Si 2 menjadi  U 3 Si  yang  ditunjukkan  adanya perubahan  aliran  panas (base  line) bahan bakar U 3 Si 2 -Al  seperti pada termogram  DTA, Gambar  4.    Hal  ini  terjadi  karena  adanya reaksi antara  U bebas dengan partikel U 3 Si 2 membentuk  U 3 Si [10,11] , sedangkan  pada temperatur  1348,43 o C  terjadi  perubahan aliran  panas  yang  ditandai  oleh  puncak endotermik    dengan    menyerap  panas sebesar ΔH = 286,17 J/g. Reaksi termokimia membentuk puncak endotermik pada
temperatur 1348,43 o C
menunjukkan terjadinya  pembentukan  senyawa  UAl x dan
peleburan  unsur    Si  yang  disebabkan  oleh pecahnya ikatan senyawa
U(Al,Si) 3 . Pembentukan senyawa UAl x sangat dipengaruhi  oleh    temperatur,  waktu  , kandungan    Al  dan  uranium  dalam  bahan bakar  tersebut [10,11,12] .  Hasil  analisis  dengan mnggunakan  XRD  yang  dilakukan  pada penelitian  sebelumnya  menunjukkan  bahwa senyawa  yang  terjadi  pada  pemanasan sampai  dengan  1600 o C  dengan  kecepatan pemanasan  10 o C/menit  adalah  UAl 2 ,UAl 3 UAl 4 dan Si bebas [9] . Terbentuknya senyawa baru ini tidak dikehendaki dalam bahan bakar
karena  akan  mempengaruhi  unjuk  kerja  di dalam reaktor.
Pada  proses  pendinginan,  bahan bakar    U 3 Si 2 /Al    diperoleh  dua  puncak eksotermik  yaitu  pada  temperatur  1410 o C dan  610 o C.  Hal  ini    menunjukkan  bahwa pada proses pendinginan masih terjadi reaksi termokimia  yaitu  proses  solidifikasi  yang reversibel dengan reaksi pembentukan senyawa  UAl x dan  peleburan  Si.  Hal  ini disebabkan  karena  di  dalam  bahan  bakar U 3 Si 2 /Al    tingkat  muat  uranium  2,9 g/cm 3 mengandung matrik Al lebih  besar dibanding dengan  tingkat  muat  uranium  lainnya.  Dari termogram
DTA
pada
Gambar 4,
pemanasan  hingga  temperatur    1600 o C bahan  bakar    U 3 Si 2 /Al    tidak  mengalami reaksi  termokimia  karena  tidak  terjadi perubahan aliran panas (baseline).
Menurut  Domagala dari ANL (Argon National  Laboratory) reaksi    termokimia bahan    bakar  U 3 Si 2 /Al    yang    dilakukan dengan  DTA  diperoleh  tahapan  reaksi termokimia sbb [11,12,13] :
U 3 Si 2 +  Al(padat)  U 3 Si 2 +  Al  (liq) (643,4 o C)                                                 (1) U 3 Si 2 +  Al (liq)  U 3 Si 2 + U(Al,Si ) x + Uss (661,94 o C – 671,15 o C)                             (2)
U 3 Si 2 +  U(Al,Si) x +  Uss  U(Al,Si  ) x +  U 3 Si (800- 900 o C)                                            (3) U(Al,Si)x + U 3 Si  UAlx+ Si (1340,34 o C - 1348,45 o C)                         (4)
Gambar  4 . Reaksi  termokimia  matrik Al  dengan U 3 Si 2
Komparasi  Analisis  Reaksi  Termokimia  Matrik  Al Dengan Bahan  Bakar   UMo/Al  Dan U 3 si 2 /Al  Menggunakan Differential Thermal Analysis (Aslina Br.Ginting, Supardjo)
Tabel 1. Reaksi  termokimia matrik Al dengan bahan bakar UMo maupun  U 3 Si 2 BahanBakar Temperatur ( o C) Fenomena Entalpy(J/g) UMo 580,16 Perubahan fasa  α+δ   → α + γ - 645,37 -  661,28 Peleburan  matrik Al 132,85 679,14 – 719,20 Reaksi lelehan matrik Al dengan UMo  membentuk U(Al,Mo)x 358,64 1339,11 – 1346,13 Pembentukan senyawa UAlx + Mo 21,14 U 3 Si 2
hingga 600 Stabil terhadap termal - 643,4- 661,94 Peleburan  matrik Al 292 661,94 – 671,15 Reaksi lelehan matrik Al dengan U 3 Si 2 membentuk U(Al,Si)x 163,48 800 - 900 Perubahan fasa U 3 Si 2 → U 3 Si - 1340,43-1348,45 Pembentukan senyawa UAlx + Si 286,17 1420,45-1600 Tidak ada reaksi termokimia -
Bila  dievaluasi  hasil  analisis  kompatibitas matrik  Al  dengan  bahan  bakar  UMo  pada kandungan  7%  Mo      dan  dibandingkan dengan    analisis  terhadap  bahan  bakar U 3 Si 2 /Al  dapat  dinyatakan  bahwa    kedua bahan bahan bakar tersebut sangat kompatibel dengan matrik Al hingga temperature  600 o C.  Bahan  bakar  UMo/Al mulai    berinteraksi  dengan  matrik  Al  sekitar temperatur  645,37 o C  dan    bahan  bakar U 3 Si 2 /Al pada temperatur 6443,4 o C. Fenomena    reaksi    termokimia  yang  terjadi antara  matrik  Al  dengan  bahan  bakar  UMo maupun  U 3 Si 2 dituangkan pada Tabel 1.

## SIMPULAN
Bahan  bakar    jenis  UMo  dan  U 3 Si 2 kompatibel dengan matrik Al hingga temperature  600 o C.  Di  atas  temperatur tersebut  bahan  bakar  UMo  telah  berinteraksi dengan  matrik  Al  membentuk  senyawa U(Al,Mo)x  dan  senyawa  UAlx,  sedangkan bahan bakar  U 3 Si 2 dengan matrik  Al  di atas temperatur 600 o C mengalami interaksi dengan menghasilkan senyawa U(Al,Si)x dan UAlx  +  Si.  Data  fenomena  reaksi  termokimia matrik Al dengan  bahan bakar UMo maupun U 3 Si 2 menunjukkan    bahwa    kedua  bahan bakar  tersebut  mempunyai performance
yang sama yaitu stabil terhadap panas hingga temperatur  600 o C.  Hasil  analisis  reaksi termokimia  dari    bahan  bakar  UMo/Al  dan U 3 Si 2 /Al  belum  cukup  untuk  mengetahui keunggulan  dari  kedua  bahan  bakar  tersebut sehingga    perlu  dilakukan  penelitian  lebih lanjut.

## SARAN
Dalam hal mengetahui dan memahami  keunggulan  lain  bahan  bakar UMo/Al  dibanding  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al maka perlu dilakukan analisis lebih lanjut yaitu karakterisasi  sifat  mekanik,  strukturmikro  dan analisis termal lainnya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  M.HUSNA  AL  HASA,  A.SURIPTO. (1999). Karakterisasi Mekanik dan Mikrostruktur  UMo  Sebagai  Kandidat Bahan  Bakar  Reaktor  Riset.  Prosiding Persentasi  Ilmiah  Daur    Bahan  Bakar Nuklir V, Jakarta.
[2].  T.C.  WIENCEK  AND  I.G.PROKOFIEV. (2000). Low-Enriched Uranium- Molybdenum  Fuel  Plate  Development.
RERTR, Las Vegas, Nevada on October. [3].  KI HWAN KIM et.al. (1996).
Development of High Loading Alloy Fuel by  Centrifugal  Atomization.  RERTR, Korea.
[4].  A.E.PASTO, G.L.COPELAND AND M.M.MATIN. (1992). Quantitative Differential  Thermal  Analysis  Study  of the  UMo/Al  Thermite  Reaction.  Oak Ridge National Lab,Vol 61, No.4.
[5].  G.L .COPELAND
and J.L. SNELGROVE.  (1987).  Examination  of
Irradiation  High  U-Loaded  U 3 O 8 -Al  fuels Plates.  Proceeding  of  the  International Meeting  on  Research  and  Test  Reactor Core  Conversations  from  HEU  to  LEU Fuels,ANL-USA.
[6].  F.B.VAZ  DE  OLIVEIRA,  et.al.  (2007). Powder Formation of γ -Uranium- Molybdenum  Alloys  Via  Hydration- Dehydration.  RERTR,  Czech  Republic,
September 23-27.
[7].  ANONYMOUS. (1992).
Manual
Operation for Differential Thermal Analyzer Type 92. SETARAM. France.
[8].  T.B.MASSALSKI.  (1992).  Binary    Alloy Phase Diagrams. Second Edition
Volume 3,USA.
[9].  CHANG-KYU  KIM  et,al.  (1999).  An
Investigation  on  γ -U  Phase  stability  and Thermal Compatibility of dispersion Fuel Meats  Prepared  with  Atomized  U-16 at.%Mo, U-14at.%Moat-2at.%Ru and U- 14at.%Mo-2at%Os. RERTR, AEKI Hungary, October 4.
[10]. A.  BR  GINTING.  (1998).  Perbedaan Reaksi  Termokimia  Bahan  Bakar U 3 O 8 -Al  Dengan  U 3 Si 2 -Al.  Prosiding Pertemuan  Ilmiah  Penelitian  Dasar Ilmu  Pengetahuan  Dan  Teknologi Nuklir, Yogyakarta.
[11]. R.F  DOMAGALA,  T.C.WINCEK,  J.L. SNELGROVE,  M.I.HOMA  and  R.R. HEINRICH.  (1992).  DTA  Study  of U 3 Si 2 -  Al  and    U 3 Si 2 -  Al  Reactions. IAEA - TECDOC - 643(4).
[12]. J.L.  SNEGROVE,  R.F.DOMAGALA, G.L.HOFMAN, T.C.WINCEK, G.L. COPELAND,
R.W.HOBBS and R.L.SENN.  (1987).  The  Use  of  U 3 Si 2 Dispersed    Al  in  Plate  Type  Fuel Elements  for  Research  and  Test Reaktor. ANL / RERTR /TM -11.
[13]. CHANG-KYU RHEE, SU-II PYUN and II-HIUN KUK. (1991).
Phase
Formation  and  Growth  at  Interface Bitween  U 3 Si  and  Aluminium.  Korea Atomic  Energy  Institute,  Daejon  305- 606, Korea.