## PENGARUH PROSES SINTERING TERHADAP PERUBAHAN DENSITAS, KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR PELET U-ZrH x
Masrukan, Mujinem
Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir-BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang Selatan, 15314 e-mail: masrukan2006@yahoo.com
(Naskah diterima : 21-12-2015, Naskah direvisi: 12-01-2016, Naskah disetujui: 21-01-2016)

## ABSTRAK
PENGARUH PROSES SINTERING TERHADAP PERUBAHAN DENSITAS, KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR  PELET  U-ZrH x. Proses sintering pelet  bahan  bakar  U-ZrH x dilakukan  untuk memperoleh densitas yang lebih tinggi dari pelet sebelum disinter. Mula-mula dibuat pelet U-ZrH x dari  kandungan  Zr  berturut-turut  sebesar  35%,  45%  dan  55%  berat.  Proses sintering dilakukan selama  1  jam  pada  temperatur  yang  bervariasi  1100  °C,  1200  °C  dan  1300  °C  dengan  laju kenaikan  temperaur  2  °C/menit,  kemudian  diturunkan  temperaturnya  dengan  laju  penurunan temperatur  10  °C/menit  hingga  temperatur  kamar.  Pelet  U-ZrH x yang  telah  disinter  selanjutnya dikenai  berbagai  pengujian,  antara  lain  dimensi,  densitas,  kekerasan,  dan  mikrostruktur.  Pada pengujian densitas terlihat bahwa pada komposisi Zr yang sama tetapi temperatur sintering yang semakin  tinggi  maka  terjadi  kenaikan  nilai  densitas.  Apabila  dilihat  pada  temperatur sintering yang  sama  dan  kandungan  Zr  yang  semakin  tinggi  maka  densitas  yang  diperoleh  semakin rendah. Hasil  pengujian  kekerasan mikro menunjukkan  bahwa  pada  komposisi  tetap  Zr  sebesar 35% dan 55%  yang disinter pada temperatur sintering yang semakin tinggi maka semakin tinggi kekerasannya,  kemudian  menurun  bila  temperatur sintering naik.  Apabila  dilihat  hasil  pengujian pada  temperatur sintering tetap  tetapi  kandungan  Zr  berbeda  maka  terlihat  dari  kandungan  Zr 35%  (U-35ZrH x )  menjadi  45%  (U-45ZrH x )  terjadi  kenaikan  kekerasan,  dan  akan  menurun  pada kenaikan  kandungan  Zr  menjadi  55%  (U-55ZrH x ).  Sementara  itu,  dari  hasil  pemeriksaan mikrostruktur  menunjukkan  bahwa  pada  kompsisi  Zr  tetap  tetapi  temperatur sintering semakin tinggi,  maka  jarak  antar  serbuk  semakin  rapat.  Apabila  dilihat  dari  temperatur sintering tetap tetapi  komposisi  Zr  yang  semakin  tinggi,  maka  terlihat  bahwa  semakin  tinggi  komposisi  Zr semakin berkurang kerapatan jarak antar serbuk di dalam pelet. Dapat disimpulkan bahwa proses sintering pelet  akan  menaikkan  densitas,  kekerasan,  dan  kerapatan  jarak  antar  serbuk.  Kondisi optimum dicapai pada proses sintering pelet dengan komposisi Zr 45% (U-45ZrH x )  yang disinter pada  temperatur  1200  °C.  Pada  kondisi  tersebut  pelet  sinter  mempunyai  densitas  sebesar 8,673g/cm 3 , kekerasan sebesar 661 HVN tanpa mengalami keretakan.
Kata kunci:  Sintering , densitas, kekerasan, mikrostruktur, pelet U-ZrH x .

## ABSTRACT
EFFECT  OF  SINTERING  PROCESS  TO  CHANGES  IN,  DENSITY  ,  HARDNESS,  AND MICROSTRUCTURE  OF  U –  ZrH x PELET.  The  process  of  sintering  fuel  pellets  U-ZrHx performed  to  obtain  a  higher  density  compared  pellets  before  sintered.  At  first,  U-ZrH x pellets made  from  the  content  of  Zr  respectively  35%,  45%  and  55%  by  weight.  Sintering  process  is carried out for 1 hour at varying temperature 1100°C, 1200°C and 1300°C with an increase rate of 2°C  temperatur/  min,  then  lowered  the  temperature  at  a  rate  of  decrease  in  temperature  of 10°C / min until room temperature. U-ZrH x pellets that have been sintered subsequently subjected to  various  tests,  such  as:  the  dimensions,  density,  hardness,  and  microstructure. In  testing  the density, it appears that at the same Zr composition but the sintering temperature is higher then an increase  in  the  density.  When  seen  in  the  same  sintering  temperature  and  Zr  content  is  higher then the lower the density obtained. Micro hardness testing results show that the composition Zr 35%  fixed  and  55%  were  sintered  at  the  sintering  temperature  is  higher,  have  the  higher  the hardness, and then decreases as the sintering temperature increase. If the test results viewed in the sintering temperature fixed but the content of Zr is different, it can be seen from the content of Zr 35% (U-35ZrH x ) to 45% (U-45ZrH x ) an increase in hardness, and will decrease to an increase in the content of Zr to 55% (U- 55ZrH x ). Meanwhile, the results of the microstructure observation of the pellets can be seen that at composition Zr fixed but the sintering temperature is higher, then the  distance  between  the  powder  /  porosity  increasingly  dense. When  viewed  from  the  sintering temperature fixed but the composition increasingly higher Zr it is seen that higher Zr composition, the  density  between  the  powder  in  the  pellets  decreased.  It  can  be  concluded  that  the  sintering process  the  pellets  will  increase  density,  hardness,  and  distance  between  powder  increasingly dense. The  optimum  condition  is  achieved  at sintering  process  the  pellets  with  a  composition  of 45%  Zr  (U-45ZrH x )  sintered  at  temperatures  of  1200°C.  In  these  conditions  the  sintered  the pellets has a density of 8.673 g / cm 3 , hardness of 661 HVN without developing cracks.
Keywords: Sintering , density, hardness, microstructure, U-ZrH x pellet.

## PENDAHULUAN
Pusat  Teknologi  Bahan  Bakar  Nuklir (PTBBN)  pada  saat  ini  sedang  melakukan pengembangan  bahan  bakar  untuk  PWR Pressurized  Water Reactor) dari  bahan keramik  UO 2 , dan paduan  U-Zr.  Paduan  U-Zr dapat  dikembangkan  untuk  bahan  bakar reaktor  riset  (U-Zr)  maupun  untuk  reaktor daya  dalam  bentuk  hidrida  (U-ZrH x )  yang digunakan  sebagai  bahan  bakar  reaktor  jenis PWR. Pengembangan bahan bakar PWR baik UO 2 maupun  jenis  yang  lain  dilakukan  untuk meningkatkan unjuk kerja melalui peningkatan burn  up (derajat  bakar)  karena  dengan meningkatnya burn up maka akan menurunkan kebutuhan bahan  bakar baru per energi  yang  dihasilkan [1] .  Penggunaan  bahan bakar  paduan  U-Zr  telah  lama  digunakan secara  luas,  seperti  untuk  bahan  bakar reaktor  TRIGA  ( Training  Isotop  by  General Atommic )  dalam  bentuk  U-ZrH x , Advance Boiling  Water  Reactor (ABWR),  FBR  ( Fast Bredeer  Reaktor )  dan  EBR  ( Experiment Breeder  Reactor )  yang  mana  dibuat  dalam bentuk campuran antara U, Pu dan Zr [2,3] .
Rancangan  bahan  bakar  baru  untuk PWR  telah  diusulkan  untuk mengganti  bahan bakar  jenis  UO 2 dengan  uranium  hidrida (U −ZrH x ),  dimana  dalam  rancangan  bahan bakar  baru  tersebut  dapat  ditempatkan hidrogen sebagai moderator secara langsung di  dalam  bahan  bakar  yang  memungkinkan reaktor  dapat  beroperasi  pada  temperatur yang  relatif  tinggi  (hingga  750  °C)  serta mempunyai  sifat  termal  lebih  baik  dibanding bahan  bakar  keramik [4] .  Penggunaan  uranium dalam  bahan  bakar  uranium  hidrida  (U-ZrH x ) relatif  lebih  sedikit  dibandingkan  dengan bahan  bakar  jenis  lain  seperti  bahan  bakar keramik  UO 2 . Hal  ini merupakan kelebihan yang  dimiliki  bahan  bakar  uranium  jenis hidrida  tersebut  dan  berdampak  langsung terhadap nilai ekonomis.
Rancangan  PWR  yang  menggunakan bahan bakar U-ZrH x diusulkan oleh perusahaan  General  Atomic  dari  USA  dan dikenal  sebagai  reaktor  TPS  ( Triga  Power
System ),  dimana  dalam  desain  tersebut reaktor  dapat  menghasilkan  daya  sebesar 64MWt/1,4MWe dengan menggunakan
uranium  berpengkayaan  rendah 235 U  sebesar 19,9% [5] . Pengembangan bahan bakar paduan uranium  zirkonium  selain  ditujukan  untuk mendapatkan bahan bakar PWR juga diarahkan  untuk  dapat  lanjut  menjadi  bahan bakar  reaktor  generasi  ke  IV [6] .  Pengemba- ngan bahan bakar PWR berbasis U-ZrH x telah dikembangkan  oleh  PTBBN  melalui  bantuan pendanaan  riset  oleh  Kementerian  Riset  dan Teknologi,  dimana  dalam  riset  tersebut  telah dibuat  ingot  hingga  menjadi  pelet  mentah ( green pellet ) U-ZrH x dalam komposisi Zr 35%, 45%  dan  55%  dan  telah  dilakukan  pengujian untuk  mendapatkan  pelet  mentah  yang memenuhi  persyaratan  untuk  diproses  lebih lanjut  menjadi  bahan  bakar  PWR [7] .  Untuk membuat bahan bakar U-ZrH x yang berbentuk pelet, mula-mula dilakukan pembuatan serbuk U-ZrH x dari  ingot  paduan  U-Zr  dengan menggunakan  teknik  hidriding  dimana  dalam teknik  hidriding  tersebut  hidrogen  akan bereaksi dengan logam Zr membentuk hidrida yang  rapuh  sehingga  mudah  dibuat  menjadi serbuk  dengan  cara  ditumbuk.  Serbuk  U-ZrH x yang  diperoleh  selanjutnya  dibuat  pelet dengan  teknik  pengepresan  pada  tekanan 4 −5 ton,  dan  selanjutnya  dilakukan  proses sintering pada  berbagai  variasi  temperatur sintering .  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah untuk  mendapatkan  parameter  proses  dalam pembuatan  pelet  U-ZrH x yang  mempunyai densitas tinggi.
Pembuatan  pelet  U-ZrHx  dilakukan dengan  teknik  metalurgi  serbuk.  Metalurgi serbuk  adalah  salah  satu  proses  manufaktur barang  komersil  dari  bahan  logam  dengan bahan  berbentuk  serbuk.  Prinsip  dari  proses ini  adalah  dengan  memadatkan  bahan  yang telah berbentuk serbuk dengan cara menekan (compaction) kemudian  untuk  selanjutnya dipanaskan  dibawah  titik  lelehnya  sehingga serbuk  logam  akan  memadu  karena  adanya mekanisme  transformasi  massa  akibat  difusi dari  atom-atom  di  permukaan  serbuk  yang disebut  proses sintering .  Dengan  adanya
difusi  ini  maka  akan  terbentuk  ikatan-ikatan partikel  yang  halus  antar  permukaan  serbuk yang  dapat  meningkatkan  kekuatan  dan  sifat fisisnya [8] .  Adapun  proses  metalurgi  meliputi beberapa  tahapan  seperti, mixing, kompaksi dan sintering .  Proses  kompaksi  adalah  salah satu  tahapan  di  dalam  proses  metalurgi serbuk  yang  dilakukan  guna  memadatkan serbuk  dan  membuat  ikatan  secara  mekanik antar serbuk dengan memberikan tekanan dari luar  terhadap  serbuk  yang  telah  dimasukkan ke  dalam  suatu cetakan  yang  memiliki  bentuk sesuai  dengan  yang  diinginkan,  serbuk  yang telah  dikompaksi  akan  membentuk  suatu komponen sesuai dengan bentuk dari cetakan itu  sendiri.  Proses  kompaksi  ini  digunakan untuk mendapatkan densitas yang tinggi [8] . Proses  selanjutnya  adalah sintering yaitu proses yang digunakan untuk membentuk  ikatan  antar  partike  atau  serbuk setelah proses kompaksi. Proses ini dilakukan dengan  memberikan  panas  dengan  cara memanaskan  sampel  pada  temperatur  di bawah melting  point- nya  sehingga  terjadi transfer  massa  pada  permukaan  serbuk  dan terbentuk  ikatan  bersama  antar  serbuk [8] . Tahapan sintering dibagi  menjadi  tiga  tahap yakni [9,10] :  sebagai  tahap  awal (initial  stage), dimana proses sintering berawal  pada  titik kontak  antar  partikel  serbuk,  kemudian  titik kontak tersebut bertambah luas dan membentuk neck atau  leher. Neck ini kemudian  menjadi  batas  butir  atau grain- boundary. Pada saat yang bersamaan, rongga antar partikel serbuk mengecil dan membentuk por. Tahap pertengahan (intermediate  stage) atau  tahap  kedua  adalah dimana  pada  tahap  ini  batas  butir  membesar dan  pori-porinya  mengecil  dengan  cepat. Akibatnya pelet mengalami  proses shringkage atau  pengerutan  dan  densitasnya  menjadi meningkat  tajam.  Hal  ini  terjadi  selama kenaikan  temperatur  dari  300°C  hingga mencapai  temperatur  puncak  (1100,  1200, dan  1300  °C).  Disini  terjadi  densifikasi  secara cepat  karena  adanya  interaksi  antar  pori  dan batas  butir.  Selama  pertumbuhan  butir (grain growth) akan terjadi pori-pori dapat
dikeluarkan  oleh  pergerakan  batas  butir sehingga densitas pelet mengalami penigkatan.  Pori-pori  tersebut  ditinggalkan oleh  pergerakan  batas  butir  dalam  butir, sehingga  densitas  pelet  tetap  dan  sebagai tahap akhir (final stage). Tahap ini berlangsung selama soaking time atau selama pelet  pada  temperatur  puncak.  Densifikasi pelet  berlangsung  lambat  karena  yang  terjadi hanya perubahan bentuk dan pengecilan pori- pori  dalam  butir.  Parameter sintering yang sangat  berpengaruh  terhadap  kualitas  hasil dianta-ranya adalah: temperatur, waktu penahanan,  kecepatan  pendinginan,  kecepat- an  pema-nasan,  jenis  materia  dan  atmosfir tungku [11,12] .
Dalam penelitian ini akan dicoba untuk melakukan percobaan sintering dengan menggunakan temperatur sintering yang
bervariasi pada pelet U-ZrH x dengan kandungan  Zr  bertutut-turut  sebesar  35%, 45%,  dan  55%  untuk  selanjutnya  diamati perubahan  yang  terjadi  terhadap  densitas, kekerasan  dan  mikrostruktur.  Dari  penelitian ini  diharapkan  dapat  diperoleh  parameter temperatur sintering yang  optimum  dalam membuat pelet sehingga memenuhi persyaratan sebagai bahan bakar PWR.

## METODOLOGI
Pelet  U-ZrH x dibuat  dengan  cara melakukan  pengepresan  serbuk  U-ZrH x yang diperoleh  dari  proses  hidriding  U-Zr  yang mempunyai komposisi Zr berturut-turut sebesar  35%,  45%  dan  55%.  Proses pengepresan  sebuk  U-ZrH x dilakukan  dengan menggunakan  mesin  press  yang  beroperasi pada  tekanan  press  sebesar  antara  4-5  Ton. Serbuk  U-ZrH x sebelum  dipress  terlebih dahulu  dicampur  dengan binder zinc  stearat kemudian  dimasukkan  ke  dalam  cetakan ( dies ),  selanjutnya  dilakukan  pengepresan. Serbuk  U-ZrHx  yang  telah  dipress  menjadi pelet  selanjutnya  diukur  dimensinya  meliputi panjang,  diameter,  dan  berat  secara  manual. Langkah selanjutnya adalah melakukan proses sintering di dalam sebuah tungku sinter dan  dalam  suasana  gas  inert  nitrogen  (N 2 ).
(Masrukan, Mujinem)
Pelaksanaan  proses sintering dilakukan  pada temperatur yang bervariasi yakni pada
1100 °C,  1200  °C  dan  1300  °C  dengan  laju kenaikan tempeatur 2 °C/min, waktu penahanan  ( soaking  time )  selama  1  jam,  dan laju penurunan  temperatur 10  °C/min. Selama proses sintering dilakukan,  gas  nitrogen dialirkan  ke  dalam  tungku  untuk  mengusir oksigen  yang  ada  sehingga  pelet  tidak mengalami  oksidasi  atau  bahkan  terbakar. Setelah proses sintering dan proses pendinginan  dalam  tungku  selesai,  pelet dikeluarkan  dari  dalam  tugku  dan  dikenai pengujian-pengujian  diantaranya  pengujian dimensi, densitas, kekerasan dan mikrostruktur.  Pengujian  dimensi  dilakukan secara  manual  dengan  menggunakan  jangka sorong  dan  timbangan,  pengujian  densitas dilakukan  dengan  menggunakan  peralatan piknometer,  pengujian  kekerasan  dengan mengunakan peralatan kekerasan mikro (Vickers),  dan  mikrostruktur  pelet  dengan menggunakan  mikroskop  optik.  Gambar  1 dapat  diketahui  dan  diperlihatkan  skema mekanisme  proses sintering dan  Gambar  2 merupakan contoh gambar pelet hasil sintering .
Gambar 1. Skema jalannya proses sintering
Gambar 2. Contoh pelet U-ZrH x hasil proses sintering

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran densitas pelet menggunakan  piknometer  ditampilkan  pada Gambar  3  dan  4,  kekerasan  pada  Gambar  5, dan mikrostruktur pada Gambar 6 hingga 14.

## a.  Pengujian densitas pelet mentah

## (green pellet)
Pengujian  densitas  sebelum  disinter dilakukan  secara  manual  dan  menggunakan auto  pycnometer ditampilkan  pada  Gambar  3. Pengujian  densitas  secara  manual  dilakukan dengan  menggunakan  jangka  sorong  dengan cara  mengukur  ketinggian  dan  diameter  pelet serta  menimbang  berat  dari  pelet  tersebut. Gambar  3  memperterlihatkan  bahwa  hasil pengujian densitas menggunakan auto pycnometer mempunyai  nilai  yang  lebih  tinggi dibandingkan  cara  secara  manual.  Sebagai contoh  pada  pelet  U-35ZrH x mempunyai densitas  sebesar  5,214  g/cm 3 yang  diukur dengan cara manual sedangkan pada pengukuran dengan menggunakan auto pycnometer mempunyai  densitas  sebesar 9,914  g/cm 3 .  Hal  ini  disebabkan  karena  pada pengukuran dengan menggunakan cara manual  dilakukan  dengan  mengukur  bagian luar  pelet  sehingga  menghasilkan  hasil pengukuran  (volume)  yang  lebih  besar  dari volume yang sebenarnya. Sementara itu, pada pengukuran  dengan  menggunakan  peralatan auto  pycnometer yang  menggunakan  gas  He maka  gas  He  akan  mudah  mengadakan penetrasi  ke  dalam  pelet  hingga  melewati porositas sehingga menghasilkan hasil pengukuran  (volume)  yang  lebih  kecil.  Oleh karena pada pengukuran dengan auto pycnometer yang  mempunyai  volume  lebih kecil  dan  apabila  digunakan  untuk  membagi berat sampel yang sama  maka akan menghasilkan  nilai  densitas  yang  lebih  besar. Hasil  tersebut  bila  dibandingkan  dengan  hasil pengukuran  densitas  pada  pembuatan  pelet sebelum  disinter  ( green  pellet )  yang  pernah dilakukan  di  Pusat  Teknologi  Bahan  Bakar Nuklir  dengan  hasil  yang  tidak  berbeda,  yakni untuk  pelet  yang  diukur  secara  manual diperoleh  nilai  densitas  sebesar  6,7052  g/cm 3
sedangkan dengan menggunakan auto pycnometer diperoleh  nilai  densitas  sebesar 10,43 g/cm 3[2] .
Gambar 3. Kurva pengujian densitas pelet sebelum disinter secara manual dan menggunakan auto pycnometer

## b.  Pengujian densitas pelet hasil sintering
Pada  pengujian  densitas  hasil  proses sintering yang  dilakukan  dengan  menggu- nakan  peralatan auto  pycnometer seperti ditampilkan  pada  Gambar  4  terlihat  bahwa pada komposisi Zr yang sama tetapi temperatur sintering yang semakin tinggi maka terjadi kenaikan nilai densitas. Sebagai contoh pada  komposisi  Zr  35%(U-35ZrH x )  dan temperatur sintering sebesar 1100 °C densitas paduan  U-35Zr  sebesar  8,156  g/cm 3 menjadi sebesar  8,356  g/cm 3 bila  temperatur sintering dinaikkan  menjadi  1200  °C.  Hal  ini  dapat terjadi  karena  apabila  temperatur sintering semakin  tinggi  maka  butir-butir  pelet  akan mengalami  pergerakan  yang  lebih  besar karena  semakin  tinggi  temperatur  pemanasan maka  energi  dalam  menjadi  lebih  besar  pula. Butir-butir  yang  bergerak  tersebut  akan  saling mendekati  satu  dengan  lainnya  sehingga porositas semakin berkurang. Akibatnya, jarak antar  butir  menjadi  semakin  rapat  dan porositas  menjadi  semakin  sedikit  sehingga densitas  yang  diperoleh  menjadi  semakin tinggi.  Porositas  merupakan  daerah  kosong atau  rongga  yang  terbentuk  pada  proses kompaksi  yang  menyebabkan  adanya  gas yang  terjebak  diantara  serbuk  saat  proses sintering [13] .  Adanya  porositas  di  dalam  suatu material  akan  sangat  mempengaruhi  sifat
mekaniknya, hal ini disebabkan porositas akan menyebabkan  adanya  konsentrasi  tegangan sehingga  mudah  berdeformasi  plastis  dan lokalisasi  tegangan [13] .  Apabila  dilihat  pada temperatur sintering yang  sama  dan  semakin tinggi  kandungan  Zr  maka  densitas  yang diperoleh  semakin  rendah.  Hal  ini  disebabkan semakin  tinggi  kandungan  Zr  maka  akan terbentuk hidrida (ZrH x ) yang semakin banyak. Sebagai  contoh  pada  temperatur sintering 1100  °C  dan  kandungan  Zr  45%  mempunyai densitas  sebesar  8,621  g/cm 3 maka  pada kandungan  Zr  55%  nilai  densitas  menjadi sebesar 8,435g/cm 3 . Oleh karena hidrida ZrH x mempunyai  densitas  yang  lebih  rendah dibandingkan U-Zr tanpa hidrida maka densitas  U-ZrH x yang  diperoleh  semakin rendah pula.
Gambar 4. Kurva densitas terhadap temperatur sintering U-ZrH x menggunakan auto pycnometer

## c.  Pengujian kekerasan
Hasil  pengujian  kekerasan  mikro dengan menggunakan metode Vickers ditampilkan  pada  Gambar  3.  Gambar  3 menunjukkan  bahwa  pada  komposisi  tetap  Zr sebesar  35%  dan  55%  yang  disinter  pada temperatur sintering yang semakin tinggi maka kekerasan  yang  terjadi  semakin  tinggi,  kemu- dian  menurun  bila  temperatur sintering naik. Pada  kompoisi  kandungan  Zr  sebesar  35% dan  temperatur sintering sebesar  1100 °C, kekerasan  pelet  sebesar  357  HVN  menjadi sebesar  397  HVN  bila  temperatur sintering menjadi  sebesar  1200 °C  kemudian  menurun menjadi  278  HVN  bila  temperatur sintering menjadi  1300 °C.  Kenaikan  kekerasan  ini
(Masrukan, Mujinem)
disebabkan karena kenaikan temperatur sintering sehingga  semakin  rapat  jarak  antar serbuk dan semakin kecil porositas pada pelet sehingga  pelet  semakin  padat  dan  menjadi semakin  keras.  Dari  pengamatan  secara visual  pada  pelet  hasil sintering ternyata bahwa  pada  temperatur sintering 1300 °C untuk  pelet  paduan  U-35ZrH x dan  U-55ZrH x mengalami  kerusakan  pada  bagian  pinggir atas  yaitu  sedikit  pecah.  Diharapkan  pelet yang  diperoleh  mempunyai  kekerasan  yang tinggi tetapi tidak sampai rapuh dan mengakibatkan  mudah  retak/pecah.  Hal  ini diduga disebabkan pada temperatur pemanasan hingga 1300 °C terjadi penyusutan  yang  cukup  besar  dan  serbuk semakin  besar  serta  antar  serbuk  saling menekan  sehingga  ruang  untuk  pergerakan serbuk  sudah  tidak  ada  lagi,  akibatnya  terjadi kerusakan/sedikit  pecah [14] .  Apabila  dilihat hasil  pengujian  pada  temperatur sintering tetap  tetapi  kandungan  Zr  berbeda  maka terlihat  dari  kandungan  Zr  35%  (U-35ZrH x ) menjadi  45%  (U-45ZrH x )  terjadi  kenaikan kekerasan,  dan  akan  menurun  pada  kenaikan kandungan  Zr  mencaai  55%  (U −55ZrH x ). Sebagai  contoh,  pada  temperatur sintering 1100 °C  pelet  paduan  U-35ZrH x (U −35ZrH x ) mempunyai kekerasan sebesar 357 HVN, naik menjadi  765  HVN  bila  kandungan  Zr  menjadi 45%  (U-45ZrH x )  dan  turun  menjadi  278  HVN bila  kandungan  Zr  menjadi  55%  (U-55ZrH x ). Keadaan  ini  disebabkan  karena  hingga kandungan  Zr  sebesar  45%  serbuk  yang terbentuk dalam bentuk hidrida U-ZrH x semakin  rapat  sehingga  pelet  yang  terbentuk semakin  keras.  Namun,  pada  kandungan  Zr sebesar  55%,  serbuk  pelet  didominasi  oleh hidrida  ZrH x atau  dengan  lain  kata  hidrida yang  ada  semakin  banyak  dan  pada  proses sintering pada temperatur tetap butiran hidrida dengan jumlah yang lebih banyak dibandingkan  pada  kandungan  Zr  35  %  dan 45% tersebut semakin kasar sehingga kerapatan  serbuk  lebih  juga  semakin  rendah. Oleh  karena  kerapatan  serbuk  di  dalam  pelet semakin  rendah  maka  kekerasan  menjadi lebih rendah pula.
Gambar 5. Kurva kekerasan terhadap temperatur sintering U-ZrH x

## d.  Mikrostruktur
Hasil  pemeriksaan  mikrostruktur  pelet sinter  ditampilkan  pada  Gambar  6  hingga  14 Memperhatikan  Gambar  6  hingga  14  terlihat bahwa  pada  komposisi  Zr  tetap  tetapi temperatur sintering naik,  maka  jarak  antar serbuk  (porositas)  yang  terbentuk  semakin rapat  sebagai  akibat  dari  proses  kenaikan temperatur sintering .  Proses sintering akan membuat  serbuk  bergerak  sehingga  jarak antar  serbuk  menjadi  semakin  rapat.  Oleh karena  jarak  antar  partikel  semakin  rapat sehingga porositas semakin berkurang. Dilihat dari  proses sintering pada  temperatur  tetap tetapi komposisi Zr  yang semakin tinggi maka terlihat  bahwa  semakin  tinggi  komposisi  Zr semakin  berkurang  kerapatan  jarak  antar serbuk di dalam pelet. Dengan kata lain maka semakin  besar  porositas  yang  terjadi.  Hal  ini disebabkan  bertambahnya  kadar  Zr  menga- kibatkan  serbuk  yang  seharusnya  membesar akan  tertahan  sehingga  porositas  menjadi besar.  Penghambatan  pertumbuhan  serbuk dilakukan  dengan  cara  menahan  pergerakan batas  serbuk.  Selain  itu,  secara  keseluruhan terlihat  bahwa  partikel  U-ZrH x berbentuk  tidak teratur dan porous yang merupakan karakteristik serbuk hasil proses hidriding [8] . Apabila  dikaitkan  antara  mikrostruktur yang  terjadi  dengan  sifat  mekanik  maupun fisik yakni kekerasan mikro dan densitas pelet, dapat  dilihat  bahwa  pada  komposisi  Zr  tetap tetapi  temperatur sintering naik maka  jarak antar  serbuk  di  dalam  pelet  menjadi  semakin rapat  dan  mengakibatkan  kekerasan  dan densitas  pelet  semakin  tinggi.  Sementara  itu,
pada  temperatur  tetap  tetapi  kandungan  Zr semakin  tinggi  maka  jarak  antar  serbuk  di dalam pelet semakin lebar dan mengakibatkan kekerasan semakin rendah.
Gambar 6. Pelet U-35Zr, T sintering 1100 °C
Gambar 7. Pelet U-35Zr, T sintering 1200 °C
Gambar 9 . Pelet U-45Zr, T sintering 1100 °C
Gambar 9. Pelet U-45Zr, T sintering 1200 °C
Gambar 10 . Pelet U-45Zr, T sintering 1300 °C
(Masrukan, Mujinem)
Gambar 11. Pelet U-55Zr, T sintering 1100 °C
Gambar 12. Pelet U-55Zr, T sintering 1200 °C

## SIMPULAN
Hasil  pengujian  hasil  proses sintering pelet  U-35ZrH x ,  U-45ZrH x dan  U-35ZrH x pada berbagai temperatur sintering
dapat
disimpulkan  bahwa  semakin  tinggi  temperatur sintering maka  densitas  dan  kekerasan  pelet semakin tinggi. Sebagai contoh pada komposisi  Zr  35%(U-35ZrH x )  dan  temperatur sintering sebesar  1100 °C  maka  nilai  densitas paduan  U-35Zr  sebesar  8,156  g/cm 3 menjadi sebesar  8,356  g/cm 3 bila  temperatur sintering dinaikkan  menjadi  1200 °C,  sedangkan  keke- rasan  pelet  berubah  dari  357  HVN  menjadi sebesar 397 HVN. Pada pengamatan
mikrostruktur
terlihat bahwa
apabila
temperatur sintering semakin  tinggi  maka porositas  pelet  semakin  rendah.  Sebaliknya, pada  tempe-ratur  proses sintering tetap  dan kandungan  Zr  semakin  tinggi  maka  densitas dan kekerasan pelet semakin rendah sedangkan  porositas  yang  terjadi  semakin tinggi.  Dari  hasil  proses sintering tersebut dapat dikatakan bahwa perubahan temperatur proses
sintering akan mengakibatkan
perubahan densitas, kekera-san dan mikrostruktur.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih yang  sebesar-besarnya  kepada  teman-teman diantaranya  Bpk  Slamet  P,  Bpk.Suyoto,  Bpk Mugiyono,  dan  Bpk  yatno  D.A  yang  telah membantu  dalam  penelitian  ini.  Juga  penulis menyampaikan  banyak  terima  kasih  kepada Kementerian  Ristek  Dikti  atas  kesediaannya memberikan bantuan pendanaan dalam program Sinas 2015 sehingga penelitian dapat berjalan dengan lancar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Etty  Mutiara,  Tri  Yulianto,  (2013),  Efek Penambahan  Dopan  Terhadap  Karak- teristik  Pelet  UO 2 Sinter,  Jurnal  Daur Bahan  Bakar  Urania,  Volume  19  No  2, Juni 2013, Hal. 85. ISSN No: 0852- 4777, Akreditasi No.
395/AU2/P2MI-LIPI/04/2012.
[2]  Masrukan,  (2013), The  Study  of  Manu- facturing and Ingot Characterization of U- Zr Alloys , Journal of Aplied Mechanic and Material,  Vol  376(2013),  p  23-29,  Trans Tech Publications. ISSN No.
1660- 9336, ISSN/ISO.
[3]  Ahmed  Abdelghafar  Galahom,  Ibrahim Ismail Bashter and Moustafa Aziz, (2013), Analysis  of  Neutronic  Characteristics  of Uranium  Zirconium  Hydride  Fuel  in Advanced  Boiling Water Reactor , Journal of Materials Science and Engineering, A 3 (6) (2013). Hal. 437-442.
[4]  Greenpan,  Ehud,  (1994). BWR  Fuel Assembly  Having  Oxide  and  Hydride Fuel . US Patent Publication, US 5349618
A.
[5]  Y  Jeffrey  S,  Merrifield,  (2001), Study Outlines  Reactor  Designs  That  May  Be Ready For Deployment By Decade’s End,
Nuclear News, Vol 44 No 9, August 2001. Hal. 25.
[6]  Masrukan,  Yatno  D.A,  Suyoto,  Slamet  P, Susworo,  Setia  Permana,  Yanlianastuti, (2013),  Pengembangan  Teknologi  Bahan Bakar  Reaktor  Riset,  Prosiding  Hasil- Hasil  Penelitian  Pusat  Teknologi  Bahan Bakar  Nuklir-  Batan,  2013.  ISSN  No. 0854-5561.
[7]  Masrukan,  M.H  Alhasa,  Anwar  Mukhsin, (2014),  Pembuatan Green  Pellet U-ZrH x
Untuk  Bahan  Bakar  PWR,  Jurnal  Ilmiah Daur  Bahan  Bakar  Nuklir  “Urania”, Volume 20 No 1, Febuari 2014, Hal. 23. ISSN  No:  0852-4777,  Akreditasi  No. 395/AU2/P2MI-LIPI/04/2012.
[8]  Mohammad Safrudin Yafiedan, Widyastuti,  (2014),  Pengaruh  Variasi
Temperatur  dan  Waktu  Tahan Sintering Terhadap  Densitas  dan  Kekerasan  pada Mmc  W-Cu  Melalui  Proses  Metalurgi Serbuk,  Jurnal  Teknik  Pomits  Vol.  3,  No. 1, (2014), Hal.45. ISSN No. 2337-3539.
[9]  R. Didiek Herhady, R. Sukarsono, (2007), Pengaruh Temperatur dan Waktu
Sintering Terhadap Kualitas Bahan Bakar
Kernel UO 2 Dalam Furnace Jenis Fluidized Bed”. Prosiding Seminar Nasional ke-13 Teknologi dan Keselamatan PLTN Serta Fasilitas Nuklir.
Pusat  Teknologi  Akselerator  dan  Proses Bahan. ISSN No. 0854 – 2910 . [10]  Taufik  Usman,(2009), Sintering Tempe- ratur  Rendah  Atas  Kompakan  Serbuk Halus  U0 2 Dengan  Variasi  Kandungan Pelumas  Zn-Stearat,  Prosiding  Perte- muan  dan  Presentasi  Ilmiah  Daur  Bahan Bakar  Nuklir,  Pusat  Teknologi  Bahan Bakar  Nuklir  dan  Daur  Ulang,  Serpong, 13 Oktober 2009. Hal. 41 ISSN No. 1410-
1998.
[11]  Ramlan, Ahmad Aminuddin Bama,
(2011), Pengaruh Temperatur Dan Waktu Sintering Terhadap  Sifat  Bahan  Porselin Untuk  Bahan  Elektrolit  Padat (Komponen Elektronik), Jurnal Penelitian Sains, Volume  14  No  3,  Hal.  22-25.  ISSN  No. 0854 – 556. 1.
[12]  Totemeier  Aaron  R,  Mc  Deavit  Sean  M, (2009), Powder  Metallurgical  Fabrication of Zirconium Matrix Cermet nuclear Fuels ,
J Material Science, 2009, 44: 5494-5500.
[13]  Zazilatul  Khikmiah,dkk,  (2013 ), Pengaruh Variasi  Temperatur Sintering Terhadap
Sifat Mikroskopik Dan Makroskopik
Semen  Gigi Nano  Zinc  Oxide  Eugenol, Prosiding  Seminar  FMIPA  Universitas Lampung, 2013 .
[14]  Tae  Kyu  Kim,  Chong  Tak  Lee,  Dong Seong  Sohn,  (2008), Sintering  Behavior of  U-80at  %  Zr  Powder  Compacts  in  a Vacuum  Enviroment ,  Advance  Nuclear Division,  Korea  Atomic  Energy  Research Institute,  Journal  of  Nuclear  Materials 372(2008) 394-399.
[15]  Ahmad  Junaidi,  Amin  Suhadi,  (2013), Pengembangan Metode Pembuatan
Elektroda  Tembaga  Karbon  Dengan Metalurgi  Serbuk,  Jurnal  Sains  Dan Teknologi  Indonesia,  Vol  15  No  2, Agustus  2013,  Hal.  70.  Balai  Besar Teknologi Kekuatan Struktur, BPPT.