## Urania

## Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir
Beranda jurnal: http://jurnal.batan.go.id/index.php/urania/
RADIONUKLIDA CESIUM SEBAGAI INDIKATOR PENENTUAN BURNUP BAHAN BAKAR U 3 Si 2 /Al SECARA MERUSAK
Aslina Br. Ginting 1 , Yanlinastuti 1 , Boybul 1 , Supardjo 1 , Sungkono 1 1 Pusat Riset Teknologi Daur Bahan Bakar Nuklir dan Limbah Radioaktif – BRIN Kawasan Sains dan Teknologi B.J. Habibie Gd.20, Tangerang Selatan, Banten 15314 e-mail: asli001@brin.go.id
(Naskah diterima: 10 –09–2022, Naskah direvisi: 29–09–2022, Naskah disetujui: 17–10–2022)

## ABSTRAK
RADIONUKLIDA  CESIUM  SEBAGAI  INDIKATOR  PENENTUAN  BURNUP  BAHAN  BAKAR U 3 Si 2 /Al  SECARA  MERUSAK. Penentuan burn-up secara  merusak  dilakukan  dengan  metode pemisahan 137 Cs  dalam  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  4,8  gU/cm 3 pasca  iradiasi. Penentuan burn-up secara merusak bertujuan untuk membuktikan kesesuaian besar burn-up yang diperoleh dengan metode tak merusak maupun menggunakan Origen Code . PEB U 3 Si 2 /Al dengan kode CBBJ 251 dipotong  pada  bagian top , middle dan bottom secara  duplo  dengan  berat  masing-masing Top -1= 0,049 gPEB dan Top -2=0,058 gPEB, Middle -1= 0,055 gPEB dan Middle -2= 0,024 gPEB, serta Bottom -1=  0,056  gPEB  dan Bottom -2=0,075gPEB.  PEB  U 3 Si 2 /Al  dengan  berat  tersebut dilarutkan menggunakan asam sehingga diperoleh larutan bahan bakar U 3 Si 2 /Al yang mengandung hasil fisi 134 Cs, 137 Cs, 235 U dan isotop lainnya. Larutan bahan bakar U 3 Si 2 /Al dipipet 1mL kemudian ditransfer dari hotcell ke R.135 untuk dilakukan pemisahan 137 Cs dari 235 U dengan metode penukar kation menggunakan zeolit Lampung. Larutan bahan bakar U 3 Si 2 /Al dipipet 100 µL dan dimasukkan ke dalam vial secara duplo kemudian ditambahkan zeolit Lampung 1000 mg untuk dilakukan proses penukar kation. Hasil pemisahan diperoleh isotop 137 Cs dalam fasa padat, sedangkan uranium dan isotop lainnya dalam fasa cair. Besarnya aktivitas (Bq) isotop 137 Cs diukur dengan Spektrometer-  dan  selanjutnya  digunakan  untuk  perhitungan burn-up .  Hasil  perhitungan burn-up PEB  U 3 Si 2 /Al densitas  4,8  gU/cm 3 dengan  metode  merusak  diperoleh  sebesar  26,9714%;  55,1431%;  dan 37,8855%  masing-masing  untuk potongan top,  middle dan bottom dengan burn-up rerata  40%. Besaran  ini  tidak  jauh  berbeda  dengan burn-up yang  diperoleh  dengan  metode  tak  merusak menggunakan gamma  scanning yaitu  sebesar  24,4%;  52,7%  ;  37,6  %  masing-masing  untuk potongan top,  middle dan bottom dengan burn-up rerata  38,23%  serta  dengan burn  up yang dihitung menggunakan Origen code yaitu sebesar 40%.
Kata kunci :  Metode merusak, pemisahan, cesium, burn-up .
Radionuklida Cesium Sebagai Indikator Penentuan Burnup Bahan Bakar U 3 Si 2 /Al Secara Merusak (Aslina Br. Ginting, Yanlinastuti, Boybul, Supardjo, Sungkono)

## ABSTRACT
RADIONUCLIDE  OF  CESIUM  AS  AN  INDICATOR  FOR  THE  DETERMINATION  OF  U 3 Si 2 /Al FUEL BURNUP USING DESTRUCTIVE METHOD. Determination of burn-up using a destructive method was carried out by separation of 137 Cs in the irradiated U 3 Si 2 /Al fuel element plate (FEP) with a density of 4.8 gU/cm 3 . Determination of burn-up by the destructive method aims to study the suitability of the burn-up obtained by the non-destructive method or using the Origen Code software. FEP U 3 Si 2 /Al with CBBJ code 251 was cut in duplo at the top, middle and bottom with a weight of Top-1= 0.049 gFEP and Top-2=0.058 gFEP, Middle-1= 0.055 gFEP and Middle-2= 0.024 gFEP, and  Bottom-1=  0.056  gFEP  and  Bottom-2=0.075gFEP.  FEP  samples  were  dissolved  in  acid  to obtain a fuel solution containing fission products of 134 Cs, 137 Cs, 235 U and other isotopes. The fuel solution was pipetted 1 mL and then transferred from the hot cell to R.135 to separate the 137 Cs from 235 U by a cation exchange method using zeolite from Lampung. The fuel solution was pipetted 100 µL and put into the vial in duplicate, then 1000 mg Lampung zeolite was added to the cation exchange  process.  The  separation  results  were 137 Cs  in  solid  phase,  while  uranium  and  other isotopes  in  liquid  phase.  The  amount  of  activity  (Bq)  of  the 137 Cs  isotope  was  measured  with  a Spectrometer-  and then used for burn-up calculation. The results of the calculation of the burn-up were 26.9714%; 55,1431%; and 37.8855% for the top, middle and bottom pieces, respectively, with an average burn-up by 40%. These values are not much different from the burn-up obtained by the non-destructive method using gamma scanning, i.e., 24.4%; 52.7% ; and 37.6% for top, middle and bottom positions with an average of 38.23% and a burn-up calculated using the Origen code, which is 40%.
Keywords : Destructive method, separation, cesium, burnup. .
Radionuklida Cesium Sebagai Indikator Penentuan Burnup Bahan Bakar U 3 Si 2 /Al Secara Merusak (Aslina Br. Ginting, Yanlinastuti, Boybul, Supardjo, Sungkono)

## PENDAHULUAN
Pusat  Riset  Teknologi  Daur  Bahan Bakar Nuklir dan Limbah Radioaktif ( PRTDBBNLR)-BRIN
telah berhasil membuat  elemen  bakar  uji  (EBU)  U 3 Si 2 /Al densitas  4,8  gU/cm 3 dengan  pengkayaan 19,89% 235 U.  Pembuatan  EBU  U 3 Si 2 /Al tersusun  dari  21  pelat,  yang  terdiri  atas 3  buah  pelat  elemen  bakar  (PEB)  U 3 Si 2 /Al densitas  uranium  4,8  gU/cm 3 dan  18  pelat elemen  bakar dummy (PEBD).  Bentuk dan dimensi  EBU  sama  dengan  elemen  bakar (EB)  reaktor  Serba  Guna-G.A.Siwabessy (RSG-GAS).  Tiga  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas uranium  4,8  gU/cm 3 disisipkan  pada  alur nomor  3,  7  dan  19  sedangkan  alur  lainnya terdiri  dari  18  PEB dummy seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 1[1],[2].
Gambar 1. Prototipe Elemen Bakar Uji U 3 Si 2 /Al densitas 4,8 gU/cm 3 [1]
Elemen  bakar  uji  didesain  dengan mempertimbangkan  kualitas,  kemudahan proses  fabrikasi,  dan  dapat  dilakukan  uji iradiasi  di  RSG-GAS  hingga burn-up tinggi dan  selamat.  Kinerja (performance) bahan bakar selama proses iradiasi di dalam reaktor diamati, dan selanjutnya dilakukan pengujian pasca iradiasi di hot cell Insatalasi Radiometalurgi  (IRM)  baik  secara  tidak merusak  maupun  merusak[2].  Data  proses irradiasi  dan  uji  pasca  iradiasi  digunakan sebagai bahan evaluasi kinerja bahan bakar untuk menentukan kualitas bahan bakar.
Selama EBU  U 3 Si 2 /Al  densitas 4,8  gU/cm 3 diirradiasi  di  teras  RSG-GAS dengan burnup tertentu,  bahan  bakar tersebut  mengalami  reaksi  fisi  maupun  fertil sehingga menghasilkan beberapa produk fisi dan  unsur  bermassa  berat (heavy  element) seperti radionuklida U, Pu, Nd, Cs, Eu, Sr,Ce, Zr  ,  Kr,  dan  Xe[3].  Reaksi  fisi  pada  bahan bakar    terjadi  seperti  yang  terlihat  pada persamaan reaksi berikut[1],[3].
235 U + o n 1 → 236 U* → 92 Kr + 141 Ba +  3 o n 1 235 U + o n 1 → 90 Sr + 134 Cs +  3 o n 1
235 U + o n 1 → 96 Rb + 137 Cs +  3 o n 1
Ketika  inti  atom 235 U  ditembak  oleh  neutron menyebabkan  atom 235 U  memiliki  inti  yang tidak  stabil,  sehingga  inti  atom 235 U  akan membelah menjadi dua buah inti atom yakni atom  Barium  ( 141 Ba) dan  atom  Kripton  ( 92 Kr) serta  tiga  neutron.  Radionuklida 92 Kr, 141 Ba, dan 95 Rb adalah isotop hasil fisi yang masih dapat  meluruh  dan  menghasilkan  isotop- isotop  lain  yang  lebih  stabil,  diantaranya adalah  isotop 90 Sr  dan 137 Cs[1],[3].  Reaksi aktivasi 2 3 8 U  dengan  menangkap  neutron termal pada  energi 0,025  eV  akan mengalami  reaksi  fertil  dengan  mengikuti persamaan dibawah ini.
238 U + o n 1 → 239 Pu → 239 Np + β
239 Np → 239 Pu+ β atau 238 U(n) → 239 Np+ 239 Pu
239 Pu + o n 1 → 240 Pu
Radionuklida 240 Pu  merupakan  spontan  fisi dan fragmen hasil  fisi lain  di antaranya  juga menghasilkan 90 Sr dan 137 Cs[3]. Kebolehjadian  terjadinya  reaksi  fisi  sangat tergantung  dari  jumlah 235 U,  neutron,  posisi pelat elemen bakar dan burn up .
Radionuklida  hasil  fisil  dan  unsur bermassa  berat  yang  dihasilkan  sangat mempengaruhi  stabilitas  dan  kompatibilitas bahan  bakar  nuklir.  Terbentuknya  hasil  fisi menyebabkan tekanan di dalam meat bahan bakar  meningkat  sehingga  dapat  terjadi cacat, swelling dan  kelengkungan  pada kelongsong  PEB  U 3 Si 2 /Al.  Adanya swelling atau cacat pada bahan bakar pasca iradiasi biasanya  dapat  dianalisis  awal  dengan metode  uji  tidak  merusak.  Uji  tak  merusak seringkali  digunakan  untuk  memperoleh gambaran  elemen  bakar  pasca  iradiasi secara singkat dan sebagai pendekatan awal untuk  mempersempit  daerah  pengamatan degradasi  elemen  bakar  pasca  iradiasi. Selain  itu,  hasil  fisil  dan  unsur  bermassa berat  yang  terbentuk  dapat  mempengaruhi perubahan struktur mikro dan burn-up bahan bakar.  Interaksi  kelongsong  AlMg2  dengan meat bahan  bakar,  dan  interaksi  antara partikel bahan bakar U 3 Si 2 dengan matriks Al menyebabkan  terjadinya interaction  layer , bubble dan void sedangkan  hasil  fisi 134 Cs,
137 Cs, 95 Zr  dan 235 U sangat  berpengaruh
Radionuklida Cesium Sebagai Indikator Penentuan Burnup Bahan Bakar U 3 Si 2 /Al Secara Merusak (Aslina Br. Ginting, Yanlinastuti, Boybul, Supardjo, Sungkono)
pada pengukuran  distribusi  hasil  fisi  dan perhitungan burn-up . Terjadinya intearaction layer , buble dan void dapat diketahui dengan analisis metalografi menggunakan metode uji merusak.  Demikian  halnya  dengan  analisis hasil  fisi 134 Cs, 137 Cs, 95 Zr  dan 235 U  untuk penentuan burn-up dapat dilakukan pemisahan  menggunakan  metode cation- anion change dengan metode merusak. Data uji  tak  merusak  dan  merusak  dijadikan sebagai  umpan  balik  kepada  reaktor  dan fabrikator bahan bakar.
Burn-up suatu bahan bakar menunjukkan  jumlah 235 U yang terbakar atau mengalami  reaksi  fisi  menghasilkan  isotop hasil  fisi  dan  unsur  unsur  bemassa  berat. Dengan  kata  lain, burn-up merupakan  ratio antara jumlah 235 U yang terbakar (Ui) dengan jumlah 235 U mula-mula (Uo) yang  terdapat di dalam  elemen  bakar  U3Si2/Al  densitas uranium  4,8  gU/cm 3 pada  saat  difabrikasi. Selain  ratio  (Ui/Uo),  isotop  yang  juga  dapat digunakan  sebagai indikator burn-up adalah ratio 134 Cs/ 137 Cs [4]. Pemilihan ratio 134 Cs/ 137 Cs sebagai indikator burn-up karena isotop 134 Cs dan 137 Cs  merupakan  isotop besar  yang  berada  pada  daerah  mayoritas intensitas gamma (I  ) dalam fenomena reaksi fisi  (pembelahan) 235 U  dengan  neutron seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  2. Radionuklida  cesium  dengan  nomor  massa 137  mempunyai fission  yield 6,02%.  Selain mempunyai fission  yield sebesar  6,02%, isotop 137 Cs  mempunyai  tampang  serapan neutron  (  kecil  0,05  barn  dan  umur  paro panjang  (T 1/2 )  30,17  tahun  serta  merupakan isotop  stabil  sehingga  baik  digunakan sebagai indikator burn-up [1],[5].
Gambar 2. Intensitas gamma 137 Cs dalam reaksi fisi 235 U[1],[5]
Besarnya burn-up umumnya  dinyatakan dalam  persen  (%),  namun  yang  paling sering  digunakan  adalah  MWd/ton-U  atau yang menyatakan  jumlah  energi  yang telah dihasilkan dalam Mega Watt hari (MWd) dari tiap  ton  uranium.  Hingga  saat  ini, burn-up bakar  bahan  bakar  yang  diizinkan  oleh BAPETEN  untuk  pengoperasian  RSG-GAS adalah 56%. Upaya yang dilakukan untuk meningkatkan burn-up pengoperasian RSG-GAS adalah dengan cara meningkatkan  densitas  uranium  dalam bahan bakar U 3 Si 2 /Al yaitu dari 2,96  gU/cm 3 menjadi  4,8  gU/cm 3 .  Oleh karena itu, untuk mengetahui unjuk kerja EBU U 3 Si 2 /Al densitas 4,8 gU/cm 3 yang telah berhasil difabrikasi, selanjutnya diirradiasi di teras RSG-GAS dengan variasi burnup 20%, 40%, dan 60%[1]. Pada 23 Desember 2009, EBU U 3 Si 2 /Al densitas 4,8 gU/cm 3 yang telah berhasil  diirradiasi  dengan burnup 40%, dikeluarkan  dari  teras  RSG-GAS  kemudian dikirim  ke hot  cell IRM  pada  26  November 2018 untuk dilakukan uji pasca iradiasi baik secara  tak  merusak  maupun  merusak. Dalam  kegiatan  uji  pasca  iradiasi  bahan bakar  nuklir,  penggunaan  metode  tak merusak dan merusak tidak dapat terpisahkan  karena  kedua  metode  tersebut saling  melengkapi  antara  satu  dan  lainnya, Data  uji  tak  merusak  merupakan  langkah awal  untuk  mengetahui  gambaran  unjuk kerja bahan bakar setelah diiradiasi sedangkan  data  uji  merusak  merupakan langkah pembuktian dari uji tak merusak. Pada  penelitian  sebelumnya  telah dilakukan  uji  tak  merusak  terhadap  PEB U 3 Si 2 /Al densitas 4,8 gU/cm 3 dengan burnup 40% menggunakan radiografi sinar-X Gamma  Scanning .  Dari  uji  tak  merusak diperoleh  data  citra  radiografi  dengan resolusi baik yang menunjukkan bahwa tidak ada  perubahan  warna,  cacat, swelling maupun kerusakan yang signifikan (anomali) pada  kelongsong  maupun  PEB  U 3 Si 2 /Al densitas  4,8  gU/cm 3 akibat  iradiasi[6]-[7].
Sementara  itu,  uji  tak  merusak  lainnya dengan    menggunakan Gamma  Scanning telah  diperoleh  distribusi  isotop hasil  fisi 134 Cs/ 137 Cs  bahan  bakar  PEB  U 3 Si 2 /Al densitas  4,8  gU/cm 3 [8].  Hasil  uji  tersebut menunjukkan  bahwa  PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas 4,8  gU/cm 3 mempunyai  distribusi  hasil  fisi khususnya isotop 134 Cs/ 137 Cs ratio yang baik dengan burn-up pada  posisi  pelat  bagian middle sebesar  52,7%[8].  Data  uji  tak merusak  yang  diperoleh  menggunakan radiografi  sinar-X  dan Gamma  scanning
Radionuklida Cesium Sebagai Indikator Penentuan Burnup Bahan Bakar U 3 Si 2 /Al Secara Merusak (Aslina Br. Ginting, Yanlinastuti, Boybul, Supardjo, Sungkono)
selanjutnya  digunakan  untuk  menentukan daerah pengambilan sampel untuk menentukan  posisi  sampling  pemotongan PEB  U 3 Si 2 /Al  untuk  penentuan burn-up secara merusak.
Selain uji tak merusak menggunakan radiografi  sinar-X  dan Gamma  Scanning , pada  penelitiannya  sebelumnya  juga  telah dilakukan  uji  merusak  untuk  penentuan burnup PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  4,8  gU/cm 3 bagian potongan Middle . Penentuan burn-up tersebut  dilakukan  dengan  menggunakan kandungan 137 Cs, dan 235 U sebagai indikator[9]-[11].
Perhitungan burn-up
dengan menggunakan indikator 235 U mempunyai  beberapa  kendala,  diantaranya adalah langkah  pemisahan  uranium  dengan isotop  lainnya  sangat  panjang,  sehingga seringkali  menyebabkan  data 235 U  yang diperoleh kurang akurat. Kendala lain adalah pada  saat  pengukuran 235 U  menggunakan Spektrometer- α, dimana isotop 235 U sebagai pemancar radiasi alpha dengan daya tembus yang  kecil  sering  sekali  tertutupi oleh  isotop
137 Cs sebagai pemancar radiasi gamma yang mempunyai daya tembus lebih besar. Hal ini
menyebabkan  isotop 235 U  tidak  dapat dideteksi  secara  sempurna  oleh  PIPS detector  (Canberra  A450-18-AM).  Oleh karena itu, sampel uji harus tipis dan merata, sehingga  pemisahannya  harus  dikenakan proses  elektrodeposisi  untuk  mendapatkan deposit  isotop  uranium  ( 238 U, 235 U, 236 U, 234 ) pada  planset stanless  steel yang  tipis  dan homogen[12].  Mestinya  kendala  ini  dapat diatasi,  apabila  pengukuran  isotop 235 U dilakukan  menggunakan  peralatan Thermal Ionization  Mass  Spectrometer [13].  Namun hingga  saat ini,  PRTDBBNR  belum  memiliki alat Thermal  Ionization  Mass  Spektrometer sehingga perhitungan burn-up harus dilakukan  melalui  pemisahan 137 Cs  dan isotop lainnya di dalam bahan bakar U 3 Si 2 /Al densitas 4,8 gU/cm 3 dan pengukuran menggunakan spektrometer-  . Perhitungan burn-up PEB  U 3 Si 2 /Al densitas  4,8  gU/cm 3 kode  CBBJ  251  yang telah  diradiasi  di  RSG-GAS  hingga burn-up 40% dilakukan secara merusak. Pemotongan PEB  U 3 Si 2 /Al  dilakukan  pada  bagian top, middle dan bottom seperti yang terlihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Posisi pemotongan PEB U 3 Si 2 /Al densitas 4,8gU/cm 3 kode CBBJ 251
Net area (counts) isotop 137 Cs pada masing- masing  potongan top,  middle dan bottom dievaluasi  menjadi  radioaktivitas  (Bq)  untuk selanjutnya  digunakan  dalam  perhitungan burn-up .  Perhitungan burn-up PEB  U 3 Si 2 /Al densitas 4,8 gU/cm 3 burn-up 40%
menggunakan  indikator  radioaktivitas  isotop 137 Cs dilakukan dengan menggunakan persamaan (1) dibawah ini[8],[10],[11].
𝐹 𝑖,𝑗 = 𝐴 𝑖,𝑗 𝐴 𝑖,𝑟 𝐹 𝑖,𝑟 (1)
F i,j merupakan  fraksi  bakar (burn-up) pada posisi  j,  pelat  i  (yang  akan  dihitung),  F i,r adalah  Fraksi  bakar (burn-up) rerata  pada pelat  i  yaitu  40%  (data  Origen  code),  A i,j adalah  aktivitas 137 Cs  pada  posisi  j,  pelat  I
dan  A i,r merupakan  aktivitas 137 Cs  rerata pada pelat i. Posisi j menggambarkan posisi Top,  Middle atau Bottom pada  PEB sedangkan pelat i adalah PEB U 3 Si 2 /Al kode CBBJ 251 dengan burn-up 40%.
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah untuk  memperoleh  data burn-up PEB U 3 Si 2 /Al densitas 4,8gU/cm 3 kode CBBJ 251 secara  merusak  dengan  menggunakan isotop 137 Cs sebagai indikator. Data burn-up yang diperoleh secara merusak dibandingkan dengan burn-up yang diperoleh dengan  metode  tak  merusak.  Data burn-up selanjutnya  digunakan  sebagai  umpan  balik kepada  RSG-GAS  untuk  membuktikan kesesuian  nilai burn-up yang  diperoleh melalui  perhitungan  menggunakan software Origen code[12].
Radionuklida Cesium Sebagai Indikator Penentuan Burnup Bahan Bakar U 3 Si 2 /Al Secara Merusak (Aslina Br. Ginting, Yanlinastuti, Boybul, Supardjo, Sungkono)

## METODOLOGI
Elemen  bakar  uji  (EBU)  U 3 Si 2 /Al densitas  4,8  gU/cm 3 dibongkar  di  dalam hot cell ,  kemudian  PEB  U 3 Si 2 /Al burn-up 40  % dengan  kode  CBBJ  251  pada alur  pelat  sisi nomor  19  ditarik  ke  luar  dari  EBU.  PEB U 3 Si 2 /Al  dipotong  pada  bagian top , middle dan bottom dengan  masing  masing  dimensi 4x3x1,37  mm  secara  duplo.  Berat  potongan top dengan  kode  T-1=  0,049  gPEB  dan T-2=0,058  g  PEB,  berat  potongan  bagian middle dengan  kode  M-1=  0,055  gPEB  dan M-2=  0,024  gPEB,  serta  berat  potongan bottom dengan  kode  B-1=  0,056  gPEB  dan B-2=0,075 gPEB. PEB U 3 Si 2 /Al dengan berat tersebut dilarutkan dengan 5 mL HCl 6 N dan 5  mL  HNO 3 6N  di  dalam hotcell [14].  Hasil pelarutan PEB diperoleh larutan bahan bakar U 3 Si 2 /Al  yang  mengandung  isotop  hasil  fisi seperti 134 Cs, 137 Cs, 235 U dan isotop lainnya. Larutan bahan bakar masing-masing potongan dipipet 1mL ditransfer dari hot cell 109  ke  R.135  kemudian  diencerkan  hingga
25  mL . Larutan  bahan  bakar potongan top,middle dan bottom dipipet  masing- masing 100 µL dan dimasukkan ke dalam vial secara  duplo,  kemudian  diukur  langsung menggunakan spektrometer-  dengan waktu cacah  1500  detik.  Pengukuran  langsung bertujuan untuk mengetahui jenis radionuklida  yang  terdapat  di  dalam  larutan bahan bakar sebelum dilakukan pemisahan.
Pemisahan  Cs  dilakukan  dengan  memipet 100  µL  larutan  bahan  bakar,  kemudian ditambahkan  zeolit  Lampung  seberat  1000 mg.  Pemisahan  Cs  menggunakan  proses penukar kation sehingga terpisah fasa padat dengan  fasa  cair.  Hasil  proses  penukar kation diperoleh isotop cesium terikat dengan zeolit  dalam  bentuk  Cs-zeolit  sebagai  fasa padat  sedangkan  isotop  uranium berada dalam  fasa  air  (supernatan).  Padatan  Cs- zeolit  diukur  menggunakan  Spektrometer- 
Merk  Gennie  2000,  detektor  HpGe  dengan waktu  cacah  1500  detik.  Spektrum 137 Cs yang diperoleh selanjutnya dievaluasi menjadi  aktivitas  (Bq).  Besar  aktivitas  (Bq) isotop 137 Cs  pada  masing  masing  potongan top,  middle  dan  bottom digunakan  untuk perhitungan burn-up . Hasil perhitungan burn- up secara merusak selanjutnya dibandingkan dengan nilai burn-up yang diperoleh dengan metode tak  merusak  menggunakan Gamma scanning [8].

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran langsung 100 µL larutan  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  (sebelum pemisahan)  menggunakan  Spektrometer gamma  dengan  waktu  cacah  1500  detik diperoleh beberapa jenis radionuklida pemancar  gamma  diantaranya 96 Nb, 124 Sb, 95 Zr, 134 Cs  dan 137 Cs  seperti  yang  terlihat pada Tabel 1[5].
Tabel 1. Jenis radionuklida sebelum pemisahan.
Radionukilda Energi (keV) Waktu paroh Net area (cacah) 96 Nb 570,5 34,99 hari 543 124 Sb 723,8 60,22 hari 419 95 Zr 756,8 64,03 hari 117 134 Cs 604,8 2,1 tahun 5472 134 Cs 795,8 2,1 tahun 2057 137 Cs 661,7 30,17 tahun 15231
Pada  Tabel  1,  terlihat  dengan  jelas  bahwa spektrum  radionuklida 96 Nb, 95 Zr  dan 124 Sb relative  sangat  kecil.  Hal  ini  disebabkan karena waktu parohnya yang sangat pendek, sehingga  pada  saat  pengukuran  aktivitas ketiga  radionukla  tersebut  sudah  menurun jauh.  Sementara  itu,  cacahan  isotop 134 Cs dan 137 Cs  diperoleh  masih  besar  dan  untuk penentan burn-up memang hanya difokuskan pada cacahan cesium.
Setelah dilakukan pemisahan cesium  dengan  metode  penukar  kation menggunakan zeolit Lampung diperoleh hasil bahwa isotop 137 Cs dan 134 Cs terikat dengan zeolit dalam fasa padat, sedangkan uranium dan  isotop  lainnya  berada  dalam  fasa  cair sebagai supernatan. Hasil pengukuran isotop
137 Cs dan 134 Cs dalam fasa padat menggunakan
spektrometer gamma ditunjukkan pada Gambar 4.
Radionuklida Cesium Sebagai Indikator Penentuan Burnup Bahan Bakar U 3 Si 2 /Al Secara Merusak (Aslina Br. Ginting, Yanlinastuti, Boybul, Supardjo, Sungkono)
Gambar 4. Spektrum isotop 137 Cs dan 134 Cs dalam padatan Cs-zeolit.
Dari  Gambar  4  diketahui  bahwa penambahan  zeolit  dengan  berat  1000  mg mampu menyerap isotop 137 Cs dan 134 Cs dan terikat  dalam  padatan  Cs-zeolit[13],[14].  Hal ini dibuktikan dengan hanya spektrum isotop 134 Cs pada energi 604,8 keV dan 137 Cs pada energi  661,8  keV  yang  terdeteksi  dan  tidak ada  terdeteksi  sepektrum  isotop  gamma lainnya.  Pada  hasil  pengukuran  langsung diperoleh isotop 134 Cs pada energi 795,8 keV dengan  cacahan  yang  kecil  seperti  yang terlihat pada Tabel 3, namun hasil pengukuran dalam padatan Cs-zeolit, isotop 134 Cs pada energi 795,8 keV tidak terdeteksi seperti yang terlihat pada Gambar 4. Hal ini disebabkan  karena  intensitas  gamma  (I  ) isotop 134 Cs pada 795,8 keV sebesar 85,4% lebih kecil dibanding intensitas gamma isotop
134 Cs  pada  energi  604,8  keV  yaitu  sebesar 97,60  %[5],  sehingga  pada  saat  proses pertukaran kation, yang mempunyai kemampuan  bertukar  kation  dengan  NH 4 +
(dalam  zeolite)  adalah  kation  cesium  yang mempunyai  konsentrasi  lebih  besar.  Dari fenomena ini diketahui pemisahan 134 Cs dan 137 Cs  dengan  metoda  penukar  kation menunjukkan  bahwa  zeolit  Lampung  yang diaktifasi  dengan  NH 4 + sangat  selektif terhadap  cesium[13]-[15].  Hal  ini  dibuktikan dengan  hasil  pengukuran 134 Cs  dan 137 Cs pada  supernatant  seperti  yang  ditunjukkan pada Gambar 5. Cacahan isotop 134 Cs pada energi  604,7  keV  dan 137 Cs  pada  energi 661,7  keV  diperoleh  dalam  jumlah  sangat kecil  dan  tidak  terlihat  adanya  spektrum isotop pemancar sinar-  lainnya.
Gambar 5. Spektrum isotop 137 Cs dan 134 Cs dalam fasa cair (supernatant).
Radionuklida Cesium Sebagai Indikator Penentuan Burnup Bahan Bakar U 3 Si 2 /Al Secara Merusak (Aslina Br. Ginting, Yanlinastuti, Boybul, Supardjo, Sungkono)
Hasil  evaluasi  dari  spektrum  pada Gambar 4 diperoleh berat isotop 137 Cs dalam padatan  Cs-zeolit  masing  masing  untuk potongan  bagian top , middle dan bottom secara  duplo  seperti  yang  ditunjukkan  pada Tabel  2.  Berat  isotop 137 Cs  dalam  padatan Cs-zeolit  potongan top , middle Dan bottom kemudian  dievaluasi  sehingga  diperoleh activists Dan burn-up PEB U 3 Si 2 /Al densitas 4,8 gU/cm 3 masing-masing potongan potongan top , middle dan bottom .  Besar burn-up yang  diperoleh  dengan  metode merusak,  kemudian  dibandingkan  dengan burn-up yang  diperoleh  dengan  metode  tak merusak[8].  Hasil  perbandingan burn-up dengan  kedua  metode  tersebut  ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 2. Berat 137 Cs dalam padatan Cs-zeolit potongan top , middle dan bottom Kode sampel Berat PEB (g) Berat 137 Cs (g) Berat 137 Cs (g/g PEB) Top -1 0,049 2,2857E-05 0,000466463 Top -2 0,058 2,6313E-05 0,000453667 Rerata Top 0,000460065 Middle -1 0,055 5,8799E-05 0,001069065 Middle -2 0,024 1,9492E-05 0,000812144 Rerata Middle 0,000940605 Bottom -1 0,056 3,5142E-05 0,000627532 Botto m-2 0,075 4,9870E-05 0,000664934 Rerata Bottom 0,000646233
Tabel 3. Burn-up PEB U 3 Si 2 /Al potongan top (T), middle (M) dan bottom (B)
Kode sample Berat 137 Cs (g/g PEB)
Berat atom 137 Cs Aktivitas 137 Cs (Bq) Burn-up merusak (%) Burn-up tak merusak (%) Top 0,000460065 2,0216E+18 1.471.444.765 26,9714 23,400 Middle 0,000940605 4,1332E+18 3.008.371.700 55,1431 52,700 Bottom 0,000646233 2,8397E+18 2.066.871.037 37,8855 37,600
Dari Tabel 3 diketahui bahwa burn-up rerata PEB U 3 Si 2 /Al densitas 4,8 gU/cm 3 kode CBBJ 251  untuk potongan top,  middle dan bottom masing-masing sebesar
26,9714%;
55,1431%;  dan  37,8855% dengan burn-up rerata  40%.  Besar burn-up ini  tidak mempunyai  perbedaan  signifikan  dengan burn-up yang  diperoleh  dengan  metode  tak merusak  menggunakan gamma  scanning sebesar  23,4%;  52,7%;  37,6%  masing- masing  untuk  potongan top,  middle dan bottom dengan burn-up rerata  38,23%[8]. Burn-up PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  4,8  gU/cm 3 paling  besar  diperoleh  pada  bagian middle.
Hal  ini  disebabkan  pada  saat  diiradiasi  di RSG-GAS, posisi bahan bakar bagian middle dikelilingi  oleh  reflektor  sebagai  pengendali neutron,  sehingga  neutron  secara  terus menerus  terrefleksi  ke bagian middle bahan bakar  yang  menyebabkan  reaksi  fisi  terjadi paling besar pada posisi bahan bakar bagian middle.

## SIMPULAN
Burn-up PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas 4,8 gU/cm 3 dengan metode merusak diperoleh sebesar 26,9714%; 55,1431%; dan 37,8855%  dengan  rerata  sebesar  40%, sedangkan nilai burn up dengan metode tak merusak  diperoleh  sebesar  23,4%;  52,7%; 37,6%  masing-masing  untuk potongan top, middle dan bottom dengan  rerata  sebesar 38,23%.  Nilai  tersebut  tidak  jauh  berbeda dengan hasil perhitungan burn-up menggunakan software Origen  Code oleh RSG-GAS.  Data burn  up yang  diperoleh secara merusak menjadi umpan balik kepada RSG-GAS  untuk  mengetahui  unjuk  kerja bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  densitas  4,8  gU/cm 3 selama  diiradiasi  serta untuk  membuktikan kesesuian  nilai burn-up yang  diperoleh melalui  perhitungan  menggunakan software Origen code.
Radionuklida Cesium Sebagai Indikator Penentuan Burnup Bahan Bakar U 3 Si 2 /Al Secara Merusak (Aslina Br. Ginting, Yanlinastuti, Boybul, Supardjo, Sungkono)

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Supardjo,  T.  Surbakti,  E.  P.  Hastuti,  A. Hamzah, A. B. Ginting, “Teknik pembuatan dan pengujian bahan bakar dispersi  U 3 Si 2 /Al  densitas  uranium tinggi, ” Buku  Batan  Press ,  hal  64-70, 2019.
[2].  P. H. Liem, T. M. Sembiring , “Design of transition cores of RSG GAS (MPR-30) with higher loading silicide fuel ,” Nuclear Engineering  and  Design ,  vol.  240,  pp. 1433 –1442, 2010.
[3].  S. K. Jung, S. J. Young, D. P. Soon, K. H. Yeong, S. Kyuseok, “Analysis of high burnup  pressurized  water  reactor  fuel using  uranium,  plutonium,  neodymium, and  cesium  isotop  correlations  with burn-up ,” Nuclear Engineering
Technology ,  vol.  471,  pp.  924-933, 2015.
[4].  P.  H.  Liem,  S.  Amini,  A.  G.  Hutagaol, and  T.  M.  Sembiring, “Nondestructive burnup  verification  by  gamma-ray spectroscopy of LEU silicide fuel plates irradiated in the RSG GAS multipurpose reactor, ” Annals  Nuclear  Energy ,  vol. 56, pp. 57 –65, 2013.
[5].  Monographic
BIPM-5-Table of Radionuclides, Comments
on
Evaluations, 2010, volume 5, Published by  the  LNHB  or  in  the  web  pages: http://www.nucleide.org/NucData.htm.
[6].  R. Artika, R. Sigit, H. F. Rahmatullah, A. B.  Ginting,  Supardjo,  “Uji  tak  merusak pelat  elemen  bakar  U 3 Si 2 /Al  densitas uranium  4,8  gU/cm 3 menggunakan radiografi  sinar-x  digital ,” Jurnal  Ilmiah Daur  Bahan  Bakar  Nuklir  Urania ,  vol. 26, no. 1, hal. 49-56, 2020.
[7].  Y.  J.  Kim,  B.  O.  Yoo,  H.  M.  Kim,  S.  B. Ahn, “Development of X-ray system for irradiated  fuel  in  hot  cell, ” Hotlab Conference
Proceeding
2016, Karsruhe, Germany.
[8].  Y. Nampira dan S. Ismarwanti, “Uji tidak merusak  bahan  bakar  U 3 Si 2 -Al  tingkat muat  uranium  4,8  g/cm 3 pasca  iradiasi
fraksi  bakar  20%  dan  40% ,” Jurnal Teknologi  Bahan  Nuklir ,  vol.  10,  no.  2, hal. 53-63, 2014.
[9].  A.  B.  Ginting,  Supardjo,  Yanlinastuti, S.Indaryati,  Boybul, “Perhitungan burn up PEB  U 3 Si 2 /Al  densitas  4,8  gU/cm 3 pasca iradiasi potongan bagian middle, ” Jurnal  Ilmiah  Daur  Bahan  Bakar  Nuklir Urania , vol. 25, no. 2, hal. 91 –106, 2020.
[10]. H.  U.  Zwicky,  J.  Low,  M.  Granfors,  C. Alejano,  J.  M.  Conde,  C.  Casado,  J. Sabater,  M.  Llore,  M.  Quecedo,  J.  A. Gago , ”Nuclide analysis in high burn-up fuel samples irradiated in Vandellós 2 ,” Journal  of  Nuclear  Materials ,  vol.  402, pp. 60-73, 2010.
[11]. A. B. Ginting and P. H. Liem, “Absolute burn-up  measurement  of  LEU  silicide fuel  plate  irradiated  in  the  RSG  GAS multipurpose  reactor  by  destructive radiochemical technique, ” Annals
Nuclear  Energy ,  vol.  85,  pp.  613 –620, 2015.
[12]. A.  B.  Ginting,  S.  Amini,  Noviarty, Yanlinastuti, A. Nugroho, Boybul, “Natural  zeolite  as  a  replacement  for resin in the cation exchange process of cesium on post-irradiated nuclear fuel, ” Nukleonika ,  vol.  66,  no.1,  pp.11 − 19,
2021.
[13]. A.  Sukur,  A.  Azira  and  H.  A.  Husni, “Determination  of  cation  exchange capacity  of  natural  zeolite , ”  Malaysian
Journal of Soil Science , vol. 21, pp.102- 112, 2017.
[14]. B. Wiyantoko and N. Rahmah, “Measurement  of  cation  exchange capacity  (CEC)  on  natural  zeolite  by percolation  methode ,” AIP  Conference Proceedings 1911,  020012,  2017. Published On line 05 December 2017.
[15]. A. G. Volkov, S. Paula,  D. W. Deamer, “Two  mechanisms  of  permeation  of small  neutral  molecules  and  hydrated ions  across  phospholipid  bilayers ,”
Bioelectrochem.  Bioenergetics ,  vol.  42, pp. 153-160, 1997.
Radionuklida Cesium Sebagai Indikator Penentuan Burnup Bahan Bakar U 3 Si 2 /Al Secara Merusak (Aslina Br. Ginting, Yanlinastuti, Boybul, Supardjo, Sungkono)

## HALAMAN INI DIBIARKAN KOSONG