## KARAKTERISASI PADUAN AlMgSi
UNTUK  KELONGSONG BAHAN BAKAR U 3 Si 2 /Al
DENGAN DENSITAS URANIUM 5,2 gU/cm 3
Aslina Br.Ginting, Supardjo, Yanlinastuti, Dian Anggraini, Boybul Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir – BATAN Kawasan Puspiptek Serpong Gd.20, Tangerang Selatan, Banten 15314 e-mail: aslina@batan.go.id (Naskah diterima: 11 –01–2018, Naskah direvisi: 28–01–2018, Naskah disetujui: 01–02–2018)

## ABSTRAK
KARAKTERISASI PADUAN AlMgSi UNTUK KELONGSONG BAHAN BAKAR U 3 Si 2 /Al DENGAN DENSITAS  URANIUM  5,2  gU/cm 3 . Meningkatnya  densitas  uranium  dari  2,96  gU/cm 3 menjadi 5,2  gU/cm 3 bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  harus  diikuti  dengan  penggunaan  kelongsong  yang  kompatibel. Bahan  bakar  berdensitas  tinggi  mempunyai  kekerasan  yang  tinggi,  sehingga  bila  menggunakan paduan AlMg2 sebagai kelongsong dapat menyebabkan terjadi d ogbone pada saat perolan. Selain fenomena dogbone ,  pada  saat  bahan  bakar  tersebut  digunakan  di  reaktor  dapat  terjadi swelling karena  meningkatnya  hasil  fisi  maupun burn  up .  Oleh  karena  itu,  perlu  dicari  pengganti  bahan kelongsong  untuk  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  densitas  tinggi.  Pada  penelitian  ini  telah  dilakukan karakterisasi  paduan  AlMgSi  sebagai  kandidat  pengganti  kelongsong  AlMg2.  Karakterisasi  yang dilakukan  meliputi  analisis  termal,  kekerasan,  mikrostruktur  dan  laju  korosi.  Analisis  termal dilakukan  menggunakan  DTA (Differential  Thermal  Analysis) dan  DSC (Differential  Scanning Calorimetry) .  Analisis  kekerasan  menggunakan  alat  uji  kekerasan  mikro,  mikrostruktur menggunakan  SEM  ( Scanning  Electron  Microscope) dan  analisis  laju  korosi  dilakukan  dengan pemanasan  pada  temperatur  150 o C  selama  77  jam  di  dalam autoclave .  Hasil  analisis menunjukkan  bahwa  kelongsong  AlMgSi  maupun  AlMg2  mempunyai  kompatibilitas  panas dengan  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  cukup  stabil  hingga  temperatur  650 o C.  Kelongsong  AlMgSi mempunyai kekerasan sebesar 115 HVN dan kelongsong AlMg2  sebesar 70,1 HVN. Sementara itu,  analisis  mikrostruktur  menunjukkan  bahwa  morfologi  ikatan  antarmuka (interface  bonding) kelongsong AlMgSi lebih baik dari kelongsong AlMg2, demikian halnya dengan laju korosi bahwa kelongsong  AlMgSi  mempunyai  laju  korosi  lebih  kecil  dibanding  kelongsong  AlMg2.  Hasil karakterisasi  termal,  kekerasan,  mikrostruktur  dan  laju  korosi menunjukkan  bahwa PEB  U 3 Si 2 /Al densitas  5,2  gU/cm 3 menggunakan  kelongsong  AlMgSi  lebih  baik  dibanding  PEB  U 3 Si 2 /Al densitas 5,2 gU/cm 3 menggunakan kelongsong AlMg2.
Kata kunci :U 3 Si 2 /Al, densitas 5,2 gU/cm 3 , kelongsong AlMgSi dan AlMg2.

## ABSTRACT
CHARACTERIZATION  OF  AlMgSi  ALLOY  FOR  THE  CLADDING  OF  U 3 Si 2 /Al  FUEL  WITH 5,2 gU/cm 3 DENSITY. Increase in uranium density from 2,96 gU/cm 3 to  5,2 gU/cm 3 of U 3 Si 2 /Al fuel requires  a  compatible  cladding.  High  density  fuel  posesses  high  hardness  value,  and  the  use  of AlMg2  as  cladding  material  may  cause  dogbone  during  rolling  process.  In  addition  to  dogbone phenomena,  swelling  can  also  occur  during  the  use  of  nuclear  fuel  in  the  reactor  due  to  rising  in fission products and burn up. For this reason, subtitution of cladding material should be determined to suit  the  high  density  U 3 Si 2 /Al  fuel.  This  research  deals  with  the  characterization  of  AlMgSi  as  a candidate  for  AlMg2  subtitution.  The  characterization  includes  thermal  analysis  with  DTA (Differential  Thermal  Analysis)  dan  DSC  (Differential  Scanning  Calorimetry),  hardness  test  with macrohardness  tester,  microstructure  examination  with  SEM  (Scanning  Electron  Microscope), and corrosion  analysis by  heating at 150 o C for 77  hours in  an  autoclave. Analysis results show that  both  AlMgSi  and  AlMg2  share  stable  heat  compatibility  with  U 3 Si 2 /Al  up  to  650 o C.  AlMgSi cladding  has  a  hardness  value  of  115  HVN,  higher  than  that  of  AlMg2,  which  is  70,1  HVN. Microstructure  examination  shows  that  AlMgSi  has  better  morphology  of  interface  bonding  than AlMg2. Corrosion rate analysis also indicates that AlMgSi has lower corrosion rate. The results of thermal,  hardness,  microstructure  and  corrosion  characterization  reveal  that  the  U 3 Si 2 /Al  fuel  of 5,2 gU/cm 3 suits better with AlMgSi than AlMg2.
Keywords: U 3 Si 2 /Al, density 5,2 gU/cm 3 ,AlMgSi cladding, AlMg2.
U 3 Si 2 /Al Densitas Uranium 5,2 gU/cm 3
(Aslina Br. Ginting, Supardjo, Yanlinastuti, Dian Anggraini, Boybul)

## PENDAHULUAN
Pusat  Teknologi  Bahan  Bakar Nuklir  (PTBBN)  telah  berhasil  membuat bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  densitas  4,8  dan 5,2  gU/cm 3 sebagai  pengganti  U 3 Si 2 /Al densitas  2,96  gU/cm 3 [1],  bahkan  bahan bakar  U 3 Si 2 /Al  densitas  4,8  gU/cm 3 telah berhasil diiradiasi di dalam reaktor G.A.Siwabessy  hingga burn  up 60%[1].
Hasil  uji  pasca  iradiasi  khususnya  uji  tak merusak menunjukkan bahwa pelat  elemen bakar  (PEB)  U 3 Si 2 /Al  densitas  4,8  gU/cm 3 mempunyai  unjuk  kerja  yang  baik  karena stabil  terhadap  radiasi[2].  Hasil  uji  pasca iradiasi  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  4,8  gU/cm 3 perlu  ditindaklanjuti  dengan  melakukan proses  uji  iradiasi  terhadap  PEB  U 3 Si 2 /Al densitas  5,2  gU/cm 3 .  Peningkatan  densitas uranium  menyebabkan  kandungan 235 U  di dalam  bahan  bakar  menjadi  lebih  besar sehingga dapat meningkatkan siklus operasi reaktor  karena  waktu  tinggal (life  time) bahan  bakar  di  dalam  reaktor  lebih  lama. Hal  ini  mengurangi  penggantian  bahan bakar (refueling) sehingga  efisiensi  dan ekonomisasi  daur  bahan  bakar  menjadi meningkat[3].
Berdasarkan  hasil  analisis  fabrikator bahan  bakar  yang  didukung  olehhasil  uji pasca  iradiasi  diketahui  bahwa  PEB  U 3 Si 2 /Al densitas  4,8  gU/cm 3 sangat    baik  digunakan sebagai bahan bakar di dalam reaktor karena tidak  diperoleh  adanya  cacat  maupun pengelembungan (swelling) selama  proses iradiasi[2].  Sementara  itu,  PEB  U 3 Si 2 /Al densitas  5,2  gU/cm 3 pada  saat  proses fabrikasi  mengalami  kendala  dalam  hal mendapatkan  ketebalan  kelongsong  AlMg2 sesuai dengan yang dipersyaratkan
(minimal  0,25  mm)[4].  Bila  muatan  uranium ditingkatkan  menjadi  5,2  gU/cm 3 kekerasan inti  elemen  bakar  (IEB)  meningkat  sehingga berpengaruh terhadap proses perolan kelongsong  AlMg2.  Hal  ini  tidak  diinginkan karena dapat menyebabkan terjadi fenomena dogbone pada  saat  proses  perolan  [4,5].
Selain  fenomena dogbone ,  kemungkinan fenomena swelling juga  dapat  terjadi  pada saat  bahan  bakar  tersebut  digunakan  di reaktor.  Terjadinya swelling disebabkan  oleh perubahan  volume  bahan  bakar  akibat meningkatnya  hasil  fisi  maupun burn  up [5].
Oleh  karena  itu,  penggunaan  bahan  bakar nuklir  densitas  tinggi  harus  didukung  oleh penggunaan  kelongsong  yang  kompatibel dengan  bahan  bakar  yang  dikungkungnya. Untuk  itu,perlu  dicari  pengganti  kelongsong AlMg2  untuk  bahan  bakar  densitas  tinggi. Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mendukung pengembangan  penggunaan  bahan  bakar densitas  uranium  tinggi  baik  jenis  U 3 Si 2 /Al UMo/Almaupun UZr/Al, sehingga perlu mengembangkan  kelongsong  yang  lebih kompatibel dengan bahan bakar.
Paduan AlMgSi merupakan paduan aluminium dengan kandungan unsur pemadu utama  adalah  Mg  dan  Si  yang  mudah diperoleh[6].  Penambahan  unsur  pemadu pada  logam  aluminium  dapat  menghasilkan kondisi  yang  larut  padat  atau  menghasilkan senyawa logam fasa kedua yang menyebabkan terjadinya peningkatan kekuatan  dan  kekerasan  paduan  AlMgSi. Penguatan  dengan  fasa  kedua  pada  paduan AlMgSi  dapat  ditingkatkan  lagi  dengan  cara mengusahakan  agar  fasa  kedua  yang  terjadi berbentuk  partikel  halus  berupa  endapan yang  terdistribusi  secara  merata.  Penguatan seperti  ini  dikenal  dengan  pengerasan endapan (precipitation  hardening) [6].  Paduan AlMgSi  juga  termasuk  dalam  paduan  yang dapat  dikeraskan  dengan  perlakuan  panas (heat  treateable  alloy) [7].  Selain  itu,  partikel halus  yang  terdapat  pada  paduan  AlMgSi dapat  dimanfaatkan  pula  sebagai  tempat berkumpulnya  cacat  titik  yang  diakibatkan oleh panas atau radiasi, sehingga berdampak baik kepada penurunan elongasi atau swelling bahan bakar. Oleh karena itu, paduan AlMgSi sangat  baik  digunakan  sebagai  kelongsong bahan  bakar  nuklir.  Kondisi  ini  merupakan keunggulan  paduan  AlMgSi  dan  merupakan perbedaan  yang  sangat  mendasar  bila
dibandingkan  dengan  kelongsong  AlMg2 yang non  heat  treateable  alloy .  Paduan AlMgSi  juga  mempunyai  keunggulan  lain dibanding  kelongsong  AlMg2  yang  sangat erat  kaitannya  dengan  persyaratan  yang harus  dimiliki  oleh  kelongsong  bahan  bakar densitas    tinggi  yaitu  sifat  kimia,  fisika  dan mekanik [6,7].
Proses  fabrikasi  paduan  AlMgSi menjadi  kelongsong  bahan  bakar  hampir sama  dengan  proses  fabrikasi  kelongsong AlMg2. Tahapannya meliputi penyiapan bahan,  proses  perolan  pelat  AlMgSi  menjadi figura dengan  dimensi  panjang    180  mm, lebar  140  mm  dengan  ketebalan  sekitar 3,15  mm  dan  ditengahnya  dibuat  lubang berukuran  100  x  62  mm.  Sementara  itu, dimensi untuk cover panjang 180 mm x lebar 140  mm  dengan  ketebalan  2,7  mm.  Lubang figura diisi  dengan  Inti  elemen  bakar  (IEB) densitas  uranium  5,2  gU/cm 3 ,  kemudian kedua permukaanya (atas dan bawah) ditutup dengan cover. Kempat  sisi  sambungan  dilas TIG  membentuk  paket  rol  untuk  selanjutnya dilakukan  proses  perolan.  Perbedaan  proses fabrikasi PEB U 3 Si 2 /Al menggunakan kelongsong  AlMg2  dengan  AlMgSi  terjadi pada  temperatur  perolan.  Proses  perolan kelongsong AlMg2 dilakukan pada temperatur 425 o C  sedangkan  perolan  kelongsong AlMgSi dilakukan pada temperatur 480 o C[8]. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui  karakter  paduan  AlMgSi  sebagai bahan pengganti kelongsong AlMg2.
Karakterisasi  yang  dilakukan  meliputi  analisis termal, análisis mikrostruktur, análisis kekerasan  dan  laju  korosi  PEB  U 3 Si 2 /Al dengan  densitas  5,2gU/cm 3 menggunakan kelongsong AlMgSi dan dibandingkan dengan  menggunakan  kelongsong  AlMg2. Hasil  karakterisasi  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas 5,2gU/cm 3 menggunakan  kelongsong  AlMgSi diharapkan  dapats  ebagaimasukan  kepada fabrikator  bahanbakar  reaktor  riset  untuk mendesain  elemen  bakar  reaktor  riset U 3 Si 2 /Al
densitas uranium tinggi menggunakan kelongsong AlMgSi.

## METODOLOGI
Bahan yang digunakan adalah kelongsong AlMgSi dan AlMg2 segar (tanpa perlakuan),  AlMgSi  rol  dan  AlMg2  rol (kelongsong  AlMgSi  dan  AlMg2  hasil perolan),  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2  gU/cm 3 dengan  kelongsong  AlMgSi  dan  PEB U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2 gU/cm 3 dengan kelongsong  AlMg2.  Analisis  termal  meliputi temperatur dan
entalpi
peleburan menggunakan  DTA (Differential  Thermal Analysis) serta  analisis  kapasitas  panas menggunakan  DSC (Differential  Scanning Calorimetry) .
PEB
U 3 Si 2 /Al densitas 5,2  gU/cm 3 dengan  kelongsong  AlMgSi maupun  AlMg2  dipotong  dengan  dimensi tertentu  pada  sisi  jauh  (SJ),  sisi  dekat  (SD) dan  bagian  tengah  (TG)    seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Potongan PEB U 3 Si 2 /Al pada sisi dekat (SD), tengah (TG) dan sisi jauh (SJ)[4]
U 3 Si 2 /Al Densitas Uranium 5,2 gU/cm 3
(Aslina Br. Ginting, Supardjo, Yanlinastuti, Dian Anggraini, Boybul)
Analisis  kekerasan  menggunakan alat  uji  kekerasan  mikromerk  Leizt  dengan metode  Vickers  dan  analisis  mikrostruktur menggunakan  SEM  ( Scanning  Electron Microscope ).  Sementara  itu,  analisis  laju korosi  dilakukan  dengan  cara  memotong sampel  dengan  berat  awal  (W 0 )  dan dipanaskan pada temperatur 150 o C selama
77  jam  di  dalam autoclave .  Sampel  hasil pemanasan  ditimbang  kembali  beratnya (W 1 )  sehingga  diperoleh  selisih  berat,
 W=W 1 -W 0 . Hasil analisis termal, mikrostruktur,  kekerasan  dan  laju  korosi paduan  AlMgSi  kemudian  dibandingkan dengan  paduan  AlMg2  sebagai  kelongsong PEB U 3 Si 2 /Al densitas 5,2 gU/cm 3 .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
a)  Analisis  termal  untuk    penentuan temperatur dan entalpi peleburan
Hasil  analisis  termal  menggunakan DTA menunjukkan kelongsong
AlMgSi
maupun kelongsong AlMg2
(tanpa
perlakuan)  stabil  terhadap  panas  hingga temperatur  650 o C.  Hal  ini  diindikasikan dengan  tidak  adanya  perubahan base  line aliran  panas  hingga  temperatur  650 o C seperti  yang  ditunjukkan  pada  termogram
DTA  Gambar  2.  Di  atas  temperatur  650 o C kedua kelongsong tersebut telah mengalami peleburan dengan besar entalpi seperti yang ditunjukkan  pada  Tabel  1.  Kelongsong AlMgSi  mulai  mengalami  peleburan  pada temperatur  659,85 o C  yang  ditandai  dengan terbentuknya puncak endotermik dan membutuhkan  sejumlah  panas  peleburan sebesar ∆H= 72,43 cal/g. Reaksi endotermik dengan terbentuknya puncak (onset temperature) menyatakan  temperatur  mulai terjadinya  reaksi  peleburan  dan  titik  puncak (top  temperature) menyatakan  temperatur berakhirnya  reaksi  peleburan.  Sementara itu,  luasan  puncak  menunjukkan  jumlah panas  yang  dibutuhkan  (entalpi)  untuk melakukan  reaksi  peleburan.  Kelongsong AlMg2 mengalami
peleburan
pada
temperatur 654,65 o C dengan panas peleburan  sebesar  ∆H=77,44  cal/g.  Bila dibandingkan temperatur dan entalpi peleburan  kelongsong  AlMgSi  maupun kelongsong  AlMg2  maka  kedua  bahan kelongsong tersebut tidak mempunyai perbedaan temperatur dan entalpi peleburan yang  signifikan.  Hal  disebabkan  karena unsur utama ( base matriks) paduan tersebut adalah aluminium.
Gambar 2.  (a) Termogram paduan AlMgSi tanpa perlakuan (b) Termogram paduan AlMg2 tanpa perlakuan[9]
Sementara  itu,  hasil  analisis  termal PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2  gU/cm 3 dengan kelongsong AlMgSi maupun dengan kelongsong  AlMg2  menunjukkan  cukup stabil  terhadap  panas  hingga  temperatur
650 o C.  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2  gU/cm 3 dengan  menggunakan  kelongsong  AlMgSi mulai  mengalami  proses  peleburan  pada temperatur  657,33 o C  dengan  membutuhkan panas  sebesar  ∆H=14,78  cal/g,  sedangkan
PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2  gU/cm 3 dengan kelongsong  AlMg2  mulai  mengalami  proses peleburan  pada  temperatur  654,51 o C  dan
membutuhkan  sejumlah  panas  sebesar ∆H  =  20,08  cal/g  seperti  yang  terlihat  pada Gambar.3.
Gambar 3. Termogram PEB U 3 Si 2 /Al densitas 5,2 gU/cm 3
(a) dengankelongsongAlMgSi (b) dengan kelongsong AlMg2
PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2  gU/cm 3 dengan kelongsong  AlMgSi  mempunyai  kestabilan panas  yang  baik  hingga  650 o C.  Fenomena ini  menunjukkan  bahwa  kelongsong  AlMgSi mempunyai kompatibilitas panas cukup baik dengan  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  densitas 5,2  gU/cm 3 .  Kestabilan  panas  merupakan persyaratan  penting  dalam  hal  pemilihan
kelongsong  bahan  bakar  nuklir  dengan densitas uranium tinggi. Hasil analisis termal paduan AlMgSi dan AlMg2 (tanpa
perlakuan),  PEB  U 3 Si 2 /Al  dengan  densitas
5,2 gU/cm 3 menggunakan kelongsong AlMgSi dan PEB U 3 Si 2 /Al densitas 5,2 gU/cm 3 menggunakan kelongsong
AlMg2 dituangkan di dalam Tabel 1.
Tabel 1. Temperatur lebur dan entalpi paduan AlMgSi dan AlMg2[9]
Bahan Temperatur peleburan ( o C) Entalpi peleburan(cal/g) AlMgSi  (tanpa perlakuan) 659,85 72,43 AlMg2 (tanpa perlakuan) 654,65 77,44 AlMgSi rol(hasil perolan) 657,27 65,17 AlMg2 rol (hasil perolan) 661,94 68,89 PEB U 3 Si 2 /Al 5,2 gU/cm 3 dengan kelongsong AlMgSi 657,33 14,78 PEB U 3 Si 2 /Al 5,2 gU/cm 3 dengan kelongsong AlMg2 654,51 20,08
Tabel  1  menujukkan  bahwa  kelongsong AlMgSi  maupun  kelongsong  AlMg2  cukup stabil  terhadap  panas  hingga  temperatur 650 o C  dan  keduanya  memiliki  temperatur lebur  dan  entalpi  peleburan  yang  tidak berbeda secara signifikan. Hal ini disebabkan  karena  matrik  utama  dari paduan  tersebut  adalah  logam  aluminium. Dari  analisis  entalpi  dan  temperatur  lebur maka kedua bahan tersebut dapat
digunakan sebagai kelongsong bahan bakar U 3 Si 2 /Al densitas tinggi.

## b)  Analisis termal untuk kapasitas panas
Hasil  analisis  kapasitas  panas  PEB U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2  gU/cm 3 dengan kelongsong  AlMgSi  maupun  PEB  U 3 Si 2 /Al densitas  5,2  gU/cm 3 dengan  kelongsong AlMg2 ditunjukkan pada  Gambar 4.
U 3 Si 2 /Al Densitas Uranium 5,2 gU/cm 3
(Aslina Br. Ginting, Supardjo, Yanlinastuti, Dian Anggraini, Boybul)
Gambar  4.  Kapasitas  panas  PEB  U 3 Si 2 /Al densitas  5,2  gU/cm 3 dengan kelongsong AlMgSi dan AlMg2.
Gambar  4  menunjukkan  bahwa PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2  gU/cm 3 dengan kelongsong  AlMgSi  mempunyai  kapasitas panas  yang  lebih  besar  dibandingkan dengan  PEB  U 3 Si 2 -Al  densitas  5,2  gU/cm 3 dengan  kelongsong  AlMg2.  Analisis  termal meliputi  temperatur  lebur,  entalpi  peleburan dan  kapasitas  panas  didukung  oleh  analisis konduktivitas  panas  dan  koefisien  muai panjang seperti yang terlihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data konduktivitas panas dan koefisien muai panjang kelongsong[10]
Bahan Kelongsong Konduktivitas panas (W/m o C) Koef.muai panjang ( o C -1 ) AlMg2 155 24 x 10 -6 AlMgSi 201 23 x 10 -6
Tabel  2  menunjukkan  bahwa  kelongsong AlMgSi  mempunyai  konduktivitas  panas  (k) sebesar    201  W/m o C  jauh  lebih  besar  bila dibandingkan  dengan  konduktivitas  panas kelongsong  AlMg2  sebesar  155  W/m o C.
Sementara itu, kelongsong
AlMgSi
mempunyai koefisien muai panjang sebesar 23x10 -6 / o C dan lebih kecil dibanding koefisien  muai  panjang  kelongsong  AlMg2
sebesar  24x10 -6 / o C.  Kelongsong  AlMgSi memiliki  konduktivitas  panas  yang  lebih tinggi  karena  unsur  Si  sebagai  pemadu merupakan  semikonduktor  yang  memiliki daya  hantar  panas  baik  dan  mempunyai mobilitas elektron yang tinggi[11].
Karakter  termal  kapasitas  panas, konduktivitas  panas  dan  koefisien  muai panjang paduan AlMgSi dan AlMg2 merupakan sifat termal  yang sangat penting diketahui sebelum digunakan menjadi kelongsong  bahan  bakar.  Kapasitas  panas dan  konduktivitas  panas  dapat  memberikan informasi  tentang  jumlah  panas  yang  dapat diserap  serta  jumlah  panas  yang  dapat dihantarkan dari bahan bakar U 3 Si 2 /Al ke air pendingin  melalui  kelongsong  bahan  bakar sehingga  tidak  terjadi  akumulasi  panas  di dalam meat bahan  bakar.  Persyaratan kelongsong  bahan  bakar  lainnya  adalah mempunyai  koefisien  muai  panjang  yang kecil dan nilai ini digunakan untuk mengetahui  pertambahan  panjang  atau perubahan  dimensi (swelling) kelongsong akibat  proses  radiasi.  Hasil  analisis  termal meliputi  kapasitas  panas,  konduktivitas panas serta koefisien muai panjang menunjukkan  bahwa  kelongsong  AlMgSi mempunyai keunggulan dibandingkan dengan kelongsong AlMg2.
c)  Analisis kekerasan kelongsong AlMgSi dan AlMg2 Hasil analisis kekerasan
menunjukkan  bahwa  kelongsong  AlMgSi (tanpa  perlakuan),  AlMgSi  rol  dan    PEB U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2  gU/cm 3 dengan kelongsong  AlMgSi  mempunyai  kekerasan yang  lebih  besar  dibandingkan  dengan kelongsong AlMg2 (tanpa perlakuan), AlMg2 rol  dan  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2  gU/cm 3 dengan  kelongsong  AlMg2  seperti  yang terlihat pada  Tabel 3 dan 4.
Tabel 3. Kekerasan kelongsong AlMgSi dan AlMg2 (tanpa perlakuan), AlMgSi dan AlMg2 rol
No Jenis sampel Uji  kekerasan SD C SJ HVN rerata d rerata HVN d rerata HVN d  rerata HVN 1 AlMgSi 0,18 115 0,18 115 0,18 115 115 2 AlMg2 0,27 50,9 0,27 50,9 0,27 50,9 50,9 3 AlMgSi rol SD 0,23 70,1 0,23 70,1 0,23 70,1 70,1 4 AlMgSi rol SJ 0,23 70,1 0,23 70,1 0,23 70,1 70,1 5 AlMg2 rol SD 0,28 47,3 0,28 47,3 0,28 47,3 47,3 6 AlMg2 rol SJ 0,28 47,0 0,28 48,0 0,28 47,2 47,1 Tabel 4. Kekerasan PEB U 3 Si 2 /Al densitas 5,2 gU/cm 3 dengan kelongsong AlMgSi dan AlMg2 No Jenis sampel Uji  kekerasan (SD) (C) (SJ) HVN rerata d rerata HV d  rerata HV d  rerata HV 1 PEB U 3 Si 2 /Al dengan kelongsong AlMgSi 0,24 64,40 0,25 59,30 0,24 64,4 62,70 2 PEB U 3 Si 2 /Al dengan kelongsong AlMg2 0,30 41,35 0,28 45,70 0,29 47,3 44,78 Tabel  3  menunjukkan  bahwa  kelongsong AlMgSi (tanpa perlakuan) mempunyai kekerasan sebesar 115 HVN lebih besar bila dibandingkan  dengan  kelongsong  AlMg2 (tanpa perlakuan) yang mempunyai kekerasan  sebesar  50,9  HVN.  Peningkatan kekerasan paduan AlMgSi disebabkan karena  adanya  unsur  Si  yang  ditambahkan ke  dalam  paduan  tersebut.  Sementara  itu, kelongsong  AlMgSi  rol  dan  AlMg2  rol masing-masing mempunyai kekerasan sebesar  70,1  HVN  dan  47,3  HVN.  Proses perolan  panas  pada  saat  fabrikasi  bahan bakar sangat berpengaruh terhadap kekerasan  kelongsong  AlMgSi  maupun AlMg2.  Proses  perolan    kelongsong  AlMgSi pada  temperatur  480 o C  atau  diatas  titik rekristalisasinya menurunkan kekerasan kelongsong  AlMgSi  dari  115  HVN  menjadi 70,1  HVN[12].  Sementara  itu,  kelongsong AlMg2  yang  dikenai  proses  perolan  pada temperatur  425 o C  dapat  menurunkan kekerasannya  dari  50,9  HVN  menjadi
47,3  HVN  seperti  terlihat  pada  Tabel  3. Penurunan  kekerasan  AlMgSi  rol  maupun AlMg2  rol  diipengaruhi  oleh  temperatur perolan  panas.  Proses  perolan  panas menyebabkan  terjadinya  rekristalisasi  dan deformasi  plastis  sehingga  kelongsong AlMgSi  maupun  AlMg2  menjadi  lunak  dan menurunkan  kekerasan  kedua  kelongsong tersebut[13].  Sementara  itu,  dari  Tabel  4 dapat diketahui bahwa PEB U 3 Si 2 /Al densitas  5,2  gU/cm 3 dengan  kelongsong AlMgSi  mempunyai  kekerasan  sebesar 62,70  HVN  lebih  besar  dibandingkan dengan  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2  gU/cm 3 menggunakan  kelongsong  AlMg2  dengan kekerasan  sebesar  44,78  HVN.  Hasil analisis kekerasan kedua kelongsong bahan bakar  tersebut  dapat  dinyatakan  bahwa paduan  AlMgSi  lebih  kuat  untuk  digunakan sebagai  kelongsong  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al densitas  5,2  gU/cm 3 dibanding  paduan AlMg2.
U 3 Si 2 /Al Densitas Uranium 5,2 gU/cm 3
(Aslina Br. Ginting, Supardjo, Yanlinastuti, Dian Anggraini, Boybul)
(a) Analisis mikrostruktur kelongsong

## AlMgSi dan AlMg2
Pada  hasil  analisis  mikrostruktur kelongsong  AlMgSi  dan  AlMg2  (tanpa perlakuan) terlihat jelas perbedaan morfologi ikatan antarmuka ( interfacebonding) kelongsong  AlMgSi    dengan  kelongsong AlMg2  seperti  ditunjukkan  pada  Gambar  5 dan 6.
Gambar 5. Mikrostruktur  ikatan  antarmuka kelongsong AlMgSi
Gambar 6. Mikrostruktur  ikatan  antarmuka kelongsong AlMg2
Proses  perolan  kelongsong  AlMgSi  pada temperatur  480 o C  menghasilkan  morfologi ikatan  antarmuka  relatif  lebih  sempurna dibandingkan dengan morfologi ikatan antarmuka  kelongsong  AlMg2.  Hal  ini disebabkan karena temperatur perolan pada 480 o C  (diatas  temperatur  rekristalisasi) mampu  meningkatkan  luas  bidang  kontak antarmuka  yang  mempercepat  difusi  atom antarmuka  sehingga  menghasilkan  ikatan antarmuka  logam yang lebih baik[12,13].
Proses  perolan  pada  temperatur 480 o C selain dapat meningkatkan kerapatan  ikatan  antarmuka  kelongsong AlMgSi  dapat  juga  mengurangi  perbedaan kekerasan  antarmuka  bahan  bakar  U 3 Si 2 dengan  kelongsongnya.  Pengurangan  atau perbedaan  kekerasan  antara  kelongsong dengan  bahan  bakar  U 3 Si 2 diharapkan mampu mengeliminasi dan mencegah kemungkinan  terjadinya dogbone seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7 dan 8.
Gambar 7.  Mikrostruktur  ikatan  antarmuka
kelongsong AlMgSi dengan U 3 Si 2 /Al
Gambar 8.  Mikrostruktur  ikatan  antarmuka kelongsong AlMg2 dengan U 3 Si 2 /Al

## d)  Analisis laju korosikelongsong AlMgSi
dan AlMg2
Hasil analisis laju korosi rerata  yang dihitung berdasarkan perubahan berat secara  triplo  untuk  kelongsong  AlMgSi  dan AlMg2  (tanpa  perlakuan)  maupun  AlMgSi dan  AlMg2  rol  serta  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas
5,2 gU/cm 3 dituangkan pada Tabel 5.
Tabel  5. Laju korosi kelongsong AlMgSi dan AlMg2
No. Jenis sampel Laju korosi rerata (g/dm 2 ) 1. AlMgSi (tanpa perlakuan) 0,0666 2. AlMg2 (tanpa perlakuan) 0,0720 3. AlMgSi rol 0,0508 4. AlMg2 rol 0,0688 5. PEB U 3 Si 2 /Al dengan AlMgSi  (SJ) 0,0347 6. PEB U 3 Si 2 Al dengan AlMgSi (SD) 0,0359 7. PEB U 3 Si 2 Al dengan AlMg2 (SJ) 0,0589 8. PEB U 3 Si 2 -Al dengan AlMg2 (SD 0,0585 Dari  Tabel  5  diketahui    bahwa
kelongsong
AlMgSi (tanpa perlakuan) mempunyai  laju  korosi  rerata  sebesar 0,0666  g/dm 2 dan  lebih  kecil  dibanding kelongsong  AlMg2  yang  mempunyai  laju korosi  sebesar  0,0720  g/dm 2 .  Kecilnya  laju korosi kelongsong AlMgSi (tanpa perlakuan) disebabkan karena paduan AlMgSi mengalami larut padat membentuk senyawa Mg 2 Si  lebih  banyak.  Fenomena  ini  terjadi karena  konsentrasi  Mg  <1%  berat  larut padat  dalam  AlMgSi  dan  sebagian  besar telah  diikat  oleh  unsur  Si  terlebih  dahulu untuk membentuk senyawa Mg 2 Si, sedangkan  unsur  Mg  yang  hanya  2%  dapat mengikat  unsur  Al  membentuk  senyawa Mg 2 Al 3 [14,15]. Senyawa Mg 2 Si tidak bersifat anodik  terhadap  matriknya  sehingga  tidak mengubah  potensial  elektrode  kelongsong AlMgSi.  Sementara  itu,  pada  kelongsong AlMg2  kemungkinan  terbentuk  fasa  Mg 2 Al 3 relatif  lebih  besar[14,15].  Kehadiran  fasa  ini tidak diharapkan karena sifatnya relatif lebih anodik dari pada fasa matriknya. Fenomena seperti ini tidak menguntungkan karena fasa Mg 2 Al 3 berpotensi  untuk  terkorosi  pada daerah  batas  butir  apabila  berada  di  dalam media  korosif.  Fasa  Mg 2 Al 3 juga  dapat mempercepat terjadinya proses korosi tegangan (stress corrosion) apabila mengalami perlakuan panas mengakibatkan terbentuk  presipitat  yang  lebih  banyak  pada batas butir.

## SIMPULAN
Karakterisasi  termal  menunjukkan bahwa  kelongsong  AlMgSi  maupun  AlMg2 mempunyai  kompatibilitas  dengan  bahan bakar  U 3 Si 2 /Al  cukup  baik  dan  stabil terhadap  panas  hingga  temperatur  650 o C serta  mempunyai  temperatur  lebur  dan entalpi  yang  tidak  jauh  berbeda.  PEB U 3 Si 2 /Al dengan kelongsong AlMgSi mempunyai kapasitas panas dan
konduktivitas  panas  lebih  besar  dibanding- kan  PEB  U 3 Si 2 /Al  dengan  kelongsong AlMg2.  Sementara  itu,  kelongsong  AlMgSi mempunyai kekerasan 115 HVN lebih besar dibanding  kelongsong  AlMg2  70,1  HVN. Morfologi ikatan antarmuka (interface bonding) kelongsong  AlMgSi  lebih  baik  dari kelongsong  AlMg2,  hal  ini  dipengaruhi  oleh temperatur  perolan  panas.  Laju  korosi kelongsong AlMgSi (tanpa perlakuan) AlMgSi  rol  dan  PEB  U 3 Si 2 /Al  dengan kelongsong  AlMgSi  lebih  kecil  dibanding kelongsong AlMg2 (tanpa perlakuan), AlMg2 rol  dan  PEB  U 3 Si 2 /Al  dengan  kelongsong AlMg2. Dari hasil analisis termal, kekerasan,  mikrostruktur  dan  laju  korosi diketahui  bahwa  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas
5,2 gU/cm 3 menggunakan kelongsong AlMgSi  jauh  lebih  baik  dibanding  PEB U 3 Si 2 /Al  densitas  5,2  gU/cm 3 menggunakan kelongsong
AlMg2
sehingga dapat
dinyatakan  bahwa  paduan  AlMgSi  baik digunakan  untuk  kelongsong  PEB  U 3 Si 2 /Al densitas uranium 5,2 gU/cm 3 .
U 3 Si 2 /Al Densitas Uranium 5,2 gU/cm 3
(Aslina Br. Ginting, Supardjo, Yanlinastuti, Dian Anggraini, Boybul)

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terimakasih  disampaikan  kepada Ka.  PTBBN  dan  Ka.  BUR  yang  telah meyediakan  dana  DIPA  untuk  membiayai penelitian  ini.  Ucapan  terima  kasih  juga disampaikan kepada Ibu.Sutri Indaryati yang telah  banyak  membantu  melakukan  analisis termal  dan  kepada  semua  pihak  yang membantu pelaksanaan penelitian ini, sehingga penulisan makalah dapat terwujud.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] P.  H.  Indiah,  T.  M.  Sembiring,
Supardjo,  dan Suwardi,  ”LAK  insersi elemen  bakar  uji  silisida  3  pelat tingkat muat uranium 4,8 dan 5,2  gU/cm 3 di  teras  RSG-GAS, ”  No. Identifikasi  PR  40J19001,  Rev.03, Agustus, PRSG-BATAN, 2008.
[2] Y. Nampira, Supardjo, dan S.  Ismarwanti, “ Uji  tidak  merusak bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  tingkat  muat uranium  4,8  gU/cm 3 pasca  iradiasi fraksi  bakar  20%  dan  40%, ” Jurnal Teknologi  Bahan Nuklir , vol. 10, no.2, hal. 53-63, 2014.
[3] A. Abdeldjalil, K. Mourad, and B. Rabah, ”Non  destructive  testing as at ool for post irradiation examination, ”  17th  World  Conference on  Non  destructive  Testing, 25-28 October 2008, China.
[4] Supardjo, H. Nasution, A. Rojak, B.G. Susanto,  Boybul,  dan  E.P.  Hastuti, “Percobaan  pembuatan  pelat  elemen
bakar (PEB) U 3 Si 2 -Al densitas uranium  4,8  dan  5,2  g/cm 3 dengan pengkayaan 19,89% 235 U untuk sampel uji iradiasi, ” Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar, 27 Agustus 2003, Serpong.
[5] F.  Wang,  B.  Wen,  L.  Ren,  L.  Jiang, G.  Li,  and  Y. Zhou.  “PIE  of  LEU  fuel elements with T6061 c ladding”, Water Reactor  Fuel  Performance  Meeting ,
Sept. 11-14 th , 2011, China,.
[6] E. Linardia, R. Haddada, and L.  Lanzania.  “Stability  analysis  of  the
Mg2Si  phase  in  AA  6061  aluminum alloy,” Procedia  Materials  Science , vol. 1, pp. 550-557, 2012.
[7] Z.  Li, C.  Li,  Y.  Liu,L.  Yu, Q.  Guo,and
H.  Li, “Effect  of  heat  treatment  on microstructure
and
mechanical properties  of  Al –10%Mg 2 Si  Alloy,” Journal  of  Alloys  and  Compounds ,
vol. 663, pp. 16-19, 2016.
[8] A. B.Ginting, “Pembuatan PEB
U 3 Si 2 /Al  TMU  4,8  gU/cm 3 dan  5,2 gU/cm 3 menggunakan kelongsong
AlMgSi”, Program  Blok  Grant  Bidang IPTEK Nuklir , DIKTI-BATAN, Desember 2009.
[9] A. B. Ginting, ”Analisis termal  paduan AlMgSi  untuk kelongsong bahan bakar U 3 Si 2 /Al ,“ Jurnal  Daur  bahan  Bakar URANIA ,  vol.  16,  no.2,  hal  176-187, 2010.
[10]  J.  T.  White,  A.  T.  Nelson,  J  .T. Dunwoody,  D.  D.  Byler,  D.  J.  Safarik, and  K.  J.  McClellan, ”Thermophysical properties of U 3 Si 2 to 1773 K”. Journal of Nuclear Materials , vol. 464, pp. 275-280, 2015.
[11]  A.  Serizawa, , T.  Sato ,  and M.  K.Miller , “Effect of cold rolling on the formation and  distribution  of  nano  clusters during pre-aging in an Al –Mg–Si alloy.
Journal Materials Science and
Engineering ,  vol.  561,  pp.  492-497, 2013
[12]  J.  R.  Cahoon, ”Microstructure  and phase  constituents  in  the  interface zone  of  Mg/Al  diffusion  bonding ,” Departement of Mechanical and Manufacturing  Engineering,University of Manitoba,Canada, 2007.
[13]  J. N. Mark, M. B. Theodore, A. David, C.  M.  Simon,  and  C.  Aleksander, “Phase  equilibria  in  the  U-Si  system from  first  principles  calculatio ns”,
Journal of Nuclear Materials , vol. 479, pp. 216-223, 2016.
[14]  Z. Fengli, W. Zhongling,  L. Jinfeng, L. Chaoxing, Z. Zhao and  Z.  Ziqiao, “Corrosion  mechanism  associated with Mg 2 Si  and  Si  particles in  Al –Mg– Si  Alloys,” Transsaction  of  Non Ferrous  Metal ,  vol.  21,  no.  12,
pp. 2559-2567, 2011
[15]  Y. Zou, Q. Liu, Z. Jia, Y. Xing, L. Ding, and  X. Wang,  “The  intergranular corrosion  behaviour  of  6000-series alloys  with  different  Mg/Si  and  Cu content, ” Journal  Applied  Surface Science . vol. 405, pp. 489 –496, 2017.