## PENGARUH PERBEDAAN SERBUK U
3 O 8 DAN U 3 Si 2 TERHADAP

## PEMBENTUKAN POROSITAS, HOMOGENITAS URANIUM DAN KETEBALAN KELONGSONG PRODUK PELAT ELEMEN BAKAR
U 3 O 8 -Al DAN U 3 Si 2 -Al.
Supardjo (1) dan  Boybul (1)

## 1.  Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir - BATAN

## Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang

## ABSTRAK
PENGARUH  PERBEDAAN  SERBUK  U 3 O 8 DAN  U 3 Si 2 TERHADAP  PEMBENTUKAN POROSITAS, HOMOGENITAS URANIUM DAN    KETEBALAN  KELONGSONG PRODUK  PELAT ELEMEN BAKAR  U 3 O 8 -Al DAN U 3 Si 2 -Al. Penelitian pengaruh bahan baku U 3 O 8 dan U 3 Si 2 dalam proses  pembuatan  pelat  elemen  bakar  (PEB)  U 3 O 8 -Al  dan  U 3 Si 2 -Al  telah  dilakukan.  Serbuk  U 3 O 8 merupakan  hasil  proses  kalsinasi  amonium  uranil  karbonat  (AUK),  sedangkan  serbuk  U 3 Si 2 hasil giling  ingot  U 3 Si 2 (U-7,5%  berat  Si).  Campuran  serbuk  U 3 O 8 /U 3 Si 2 dan  serbuk  Al  dengan perbandingan  sesuai  densitas  uranium  2,96g/cm 3 ,  dipres  pada  tekanan  175  bar  membentuk  inti elemen  bakar  (IEB).  Selanjutnya  dibungkus  dengan frame dan cover pelat  AlMg2  dan  pada  sisi sambungannya  dilas  beberapa  titik  sehingga  membentuk  paket  rol.  Paket  rol  ditipiskan  dengan pengerolan    panas  pada  suhu  425 o C  (4  tahap),  rol  dingin  (beberapa  tahap)  dan  proses  pikling hingga diperoleh PEB dengan keketebalanan 1,3 mm. Hasil uji PEB U 3 O 8 -Al dan U 3 Si 2 -Al (masing- masing  jenis  terdiri  dari  7  buah)  menunjukkan  bahwa,  homogenitas  uranium  di  dalam meat PEB U 3 O 8 -Al  berkisar  antara  min.  -0,7%  %  dan  maks.  -13,7%.  (rentang  rerata  7,33%)  lebih  baik  dari pada  PEB.U 3 Si 2 -Al min.  0%  dan  maks  -16,3%  (rentang  rerata  12,23%),  namun  keduanya  masih memenuhi  persyaratan  stándar  homogenitas  sebesar  ±20%.  Ketebalan  kelongsong  minimum PEB.U 3 O 8 -Al = 0,254 mm, sedangkan PEB.U 3 Si 2 -Al = 0,310mm, namun keduanya masih memenuhi persyaratan stándar minimal 0,25 mm. Prosen porositas naik sesuai dengan kenaikan fraksi volume bahan  bakar,  dan  pada  fraksi  volume  yang  sama  porositas  di  dalam  PEB.U 3 O 8 -Al  lebih  besar  dari pada PEB.U 3 Si 2 -Al. Berdasar data hasil pengujian, dapat simpulkan bahwa semua PEB memenuhi persyaratan bahan bakar reaktor riset tipe pelat.
Kata kunci : bahan bakar dispersi, PEB.U 3 O 8 -Al , PEB.U 3 Si 2 -Al

## ABSTRACT
THE INFLUENCE OF U 3 O 8 AND U 3 Si 2 POWDER DIFFERENCE TOWARD THE FORMATION OF POROSITY, URANIUM HOMOGENEITY  AND CLADDING THICKNESS OF U 3 O 8 -Al AND U 3 Si 2 -Al FUEL  PLATE  PRODUCT. Research  of raw  material  iInfluence  of U 3 O 8 and  U 3 Si 2 in  the  making  of U 3 O 8 -Al  and  U 3 Si 2 -Al  fuel  plate    has  been  conducted.  The  U 3 O 8 represent  result  of  the  amonium uranil carbonate calcination process, while U 3 Si 2 powder result by milling ingot U 3 Si 2 (U-7,5w%). The mixture of U 3 O 8 /U 3 Si 2 and Al powder with the comparison  according of 2.96g/cm 3 uranium densities,
Pengaruh Perbedaan Serbuk U 3 O 8 dan U 3 Si 2 Terhadap Pembentukan Porositas, Homogenitas Uranium dan Ketebalan Kelongsong Produk Pelat Elemen Bakar U 3 O 8 dan U 3 Si 2 (Supardjo, Boybul)
are pressed at 175 bar form the fuel core. Hereinafter the mixture has wrapped by frame and cover AlMg2 plate and its extension side welded of some point so that form the roll packet. Hereinafter roll packet thinned  down by hot rolling at temperature 425 o C (4 phase), cooled roll  ( some phase) and the picling process till obtained fuel plate thickness 1.3 mm. The test result of U 3 O 8 -Al fuel plate and U 3 Si 2 -Al  (each  type  consisted  of  7  fuel  plate)  indicating  that,  uranium  homogeneity  in  U 3 O 8 -Al  fuel meat range from the min. – 0.7 % and max. – 13.7% (spanning average 7.33%) is better than U 3 Si 2 - Al fuel meat min. 0% and max. - 16,3% (spanning average 12.23%), but both still fulfill the conditions of  homogeneity  stándar  equal  to  ±  20%.  The  minimum  of    clading  thickness  of  U 3 O 8 -Al  fuel  plate 0.254 mm, while  U 3 Si 2 -Al fuel plate = 0.310mm, but both still fulfill the minimum conditions standard 0.25  mm. The  porosity  go  up  as  according  to  the  fuel  volume  fraction  increase,  and  same  volume faction of porosity in U 3 O 8 -Al fuel plate is bigger than U 3 Si 2 -Al fuel plates. Based on the data result of examination, can conclude that any fuel plates fulfill the conditions of the research reactor fuel plate.
Key Words : Dispersion fuel, U 3 O 8 -Al fuel plate, U 3 Si 2 -Al fuel plate

## PENDAHULUAN

## ● Bahan Bakar Dispersi
Bahan  bakar  dispersi  tipe  pelat  telah digunakan  sebagai  bahan  bakar  reaktor  riset tipe  Materials  Testing  Reactor  (MTR)  sejak awal  tahun  1950  an.  Pada  awalnya,  bahan bakar dispersi dalam bentuk UAl x -Al dan pada era  tahun  1960  dikembangkan  bahan  bakar U 3 O 8 -Al yang keduanya menggunakan uranium pengayaan tinggi (>90%U 235 ).
Uranium  pengayaan  tinggi  mudah  digunakan untuk  senjata  nuklir,  maka  untuk  menghindari penyalahgunaan  oleh  orang  yang  tidak bertanggung  jawab,  sejak  tahun  1978  semua reaktor riset di dunia dihimbau untuk mengubah penggunaan uranium dari pengayaan tinggi ke pengayaan rendah (<20% U 235 ) [1] .  Sebagai  konsekuensi  pengubahan pengayaan  uranium  tersebut  (dengan  tidak mengubah  dimensi  bahan  bakarnya),  maka akan terjadi penurunan jumlah uranium hampir 5  kalinya.  Untuk  kompensasi  penggunaan uranium  pengayaan  rendah,  maka  diperlukan bahan  bakar  baru  yang  memiliki  berat  jenis tinggi.  Bahan  bakar  UAl x -Al,  U 3 O 8 -Al  dan U 3 Si 2 -Al  memiliki  densitas  uranium  masing- masing  2,2,  3,2  dan  4,75  g/cm 3 telah  banyak digunakan    sebagai  bahan  bakar  pada beberapa  reaktor  riset  di  dunia  dengan  unjuk kerja yang cukup baik [2] .

## ● Fabrikasi
Fabrikasi  bahan  bakar  dispersi  tipe pelat  dilakukan  melalui  proses  metalurgi serbuk pada pembuatan fuel core (inti elemen bakar, IEB) dan pembentukan fuel plate (pelat elemen bakar, PEB) dengan teknik pengerolan.  Campuran  serbuk  bahan  bakar dan  matriks  dengan  perbandingan  tertentu sesuai  densitas  uraniumnya  (fraksi  volume bahan  bakar),  dipres  pada  tekanan  tinggi membentuk IEB. Inti elemen bakar dimasukkan  kedalam frame (pelat  pigura)  dan kedua  sisinya  dibungkus  dengan  dua cover (pelat  tutup) serta  dilas  beberapa  titik  pada keempat  sisi  sambungannya  menjadi  paket rol.  Selanjutnya  dirol  panas  dan  dingin  hingga keketebalanan  1,3  mm  dan  dipotong  pada keempat sisinya sehingga membentuk PEB [3] .
Secara  ideal,  bahan  bakar  dispersi adalah  partikel  bahan  bakar  yang  terdistribusi merata  di  dalam  serbuk  matriks.  Kondisi  ideal tersebut sulit dipenuhi karena banyak parameter yang sangat berpengaruh diantaranya:  perbedaan  berat  jenis  antara bahan  bakar  dan  serbuk  matriks,  bentuk partikel  serbuk  dll.  Apabila  perbedaan  berat jenisnya  cukup  jauh  maka  pada  proses homogenisasi  akan  terjadi  aglomerasi  karena gaya  gravitasi,  sedangkan  bentuk  partikel
serbuk  bahan  bakar  yang  tidak  beraturan menyebabkan  mampu  alir  serbuk  menurun akibat friksi. Faktor-faktor itulah yang memberi kontribusi  penyebab  ketidak  sempurnaan homogenitas,  selain  proses  pengepresan  dan pengerolan.
Selama  proses  pengepresan  cam- puran  serbuk  bahan  bakar  U 3 O 8 /U 3 Si 2 dan matriks  Al  (membentuk  IEB)  serta  pengerolan
PEB,
terjadi
deformasi.
Deformasi menyebabkan pergerakan partikel yang mengakibatkan  partikel-partikel  retak/pecah  di dalam  zona  bahan  bakar  dan  cenderung memberi  kontribusi  pembentukan  porositas. Kecenderungan partikel terdeformasi tergantung  pada  tekanan  aliran  material. Pemindahan  tekanan  antar  partikel  yang berdekatan  tergantung  topography,  ukuran dan bentuknya. Permukaan partikel yang tidak teratur  menyebabkan  peningkatan  friksi  antar partikel,  yang  mengakibatkan  tekanan  aliran lebih  tinggi  yang  pada  akhirnya  porositas produk  PEB  lebih  tinggi  pula [4] .  Terbentuknya porositas  dapat  disebabkan  oleh  beberapa faktor  diantaranya:  bentuk  partikel  serbuk, diameter partikel serbuk, tekanan pengepresan  IEB,  pengerolan  PEB  dan  fraksi volume bahan bakar.
Proses pengerolan juga menyebabkan terjadinya  deformasi  dan  pergerakan  partikel serbuk  bahan  bakar  serta  matriks  sesuai  arah rol.  Deformasi  dan  pergerakan  partikel  paling besar  terjadi  pada  pengerolan  panas  tahap awal.  Pengerolan  panas  tahap  pertama  harus dilakukan  dengan  reduksi  ketebalan  cukup besar.  Hal  ini  dimaksudkan  agar  terbentuk ikatan  yang  baik  antara  kelongsong  dan  IEB, tidak  bergeser  dan    tidak  ada  udara  yang terperangkap  di  dalam  zona  bahan  bakar. Keberadaan udara di dalam zona bahan bakar harus  dihindari  karena  dapat  membentuk blister/lepuhan. Apabila terbentuk blister, maka mengindikasikan  bahwa  ikatan  antar  material dalam PEB kurang kuat sehingga pada proses iradiasi dikawatirkan gas produk fisi mengumpul  pada  lepuhan  tersebut  dan
mengakibatkan swelling . Makin tinggi densitas uranium, jumlah serbuk bahan bakar bertambah  dan  matriks  menurun,  dan  pada proses  pengerolan  ada  kecenderungan  terjadi aglomerasi  di  ujung  PEB  membentuk dog bone sehingga kelongsong menjadi tipis.
Kelongsong  bahan  bakar  berfungsi untuk  mengungkung  produk  fisi  agar  tidak lepas  dari  zona  bahan  bakar  ke  air  pendingin reaktor  maupun  lingkungan.  Bahan  baku kelongsong  bahan  bakar  dispersi  tipe  pelat banyak  digunakan  jenis  paduan  aluminium. Pemilihan  paduan  aluminium  didasari  antara lain:  kemudahan  proses  pengerolan  /peme- sinan,  konduktivitas  panas  baik  dan  tahan terhadap  korosi.  Selain  persyaratan  kualitas bahan  baku  kelongsong  yang  harus  dipenuhi, ketebalan  kelongsong  merupakan  suatu  hal penting  yang  perlu  diperhatikan.  Persyaratan umum  ketebalan  kelongsong  bahan  bakar dispersi  tipe  pelat  adalah  0,38 +0,05 -0,08 mm dengan  ketebalan  kelongsong  minimum  0,25 mm [3,5,6] .
Kualitas  produk PEB dipengaruhi oleh beberapa  parameter  antara  lain  :  proses  yang digunakan,  jenis  material  (bahan  bakar, kelongsong  dan  serbuk  matriks),  bentuk  dan fraksi  partikel  serbuk  bahan  bakar  dan densitas uraniumnya. Dari parameter- parameter tersebut, pada penelitian ini difokuskan
pembuatan
PEB
dengan perbedaan  jenis  bahan  bakar    yaitu  U 3 O 8 -Al dan  U 3 Si 2 -Al,  serta  pengujian  ketebalan kelongsong/ meat ,  porositas  dan  homogenitas uranium di dalam meat .
● Pengujian
Kualitas
bahan bakar nuklir merupakan  persyaratan  utama  yang  harus dipenuhi,  dan  pada  akhirnya  mengarah  pada keselamatan  dan  ekonomi.  Untuk  memenuhi hal  tersebut,    maka  selama  proses  fabrikasi harus  dilakukan  pengujian  secara    teliti terhadap  bahan  baku  ,  produk  tengah  dan produk akhir.
Pengaruh Perbedaan Serbuk U 3 O 8 dan U 3 Si 2 Terhadap Pembentukan Porositas, Homogenitas Uranium dan Ketebalan Kelongsong Produk Pelat Elemen Bakar U 3 O 8 dan U 3 Si 2 (Supardjo, Boybul)
Kualitas  serbuk  bahan  bakar,  matrik dan  kelongsong  perlu  diketahui  sebelum digunakan  sebagai bahan  baku  proses produksi. Kadar isotop U 235 , kadar U dan unsur logam pengotor, berat jenis, fraksi partikel butir merupakan data yang sangat diperlukan untuk menentukan  komposisi  IEB  sesuai  densitas uraniumnya. Menggunakan data-data tersebut, densitas  uranium  dapat  dihitung (3) .  Makin tinggi  densitas  uranium,  maka  fraksi  volume bahan  bakar  naik  sedangkan  fraksi  volume serbuk  matriks  menurun.  Perbedaan  fraksi volume  bahan  bakar  berpengaruh  terhadap tingkat homogenitas uranium di dalam matriks Al  dan  akan  berdampak  terhadap  kualitas produk PEB.
Homogenitas  uranium  di  dalam  meat bahan  bakar  dispersi  sangat  ditentukan  oleh jenis  dan  bentuk  partikel  serbuk  bahan  bakar, proses homogenisasi,
pengepresan pembentukan  IEB  dan  pengerolan  menjadi PEB.  Pada  proses  homogenisasi  antara serbuk  U 3 O 8 /U 3 Si 2 dan  Al  ada  kecenderungan pemisahan karena perbedaan berat jenis yang cukup  tinggi  (8,4  g/cm 3 untuk  U 3 O 8 , 12,2g/cm 3 untuk  U 3 Si 2 dan  2,7g/cm 3 untuk  Al)  serta ukuran  partikel  konstituen  tersebut. Beberapa metode  pengujian  homogenitas  uranium  di dalam meat secara  tidak  merusak  ( Non Distructive  Test,NDT )  dapat  dilakukan  antara lain  dengan  Radiography,  Autoradiography,
Gamma counting dan radiografi siar-X [7] .
Metode  pengujian  dengan  radiografi sinar-X,  homogenitas  uranium  di  dalam meat PEB dapat diketahui dengan mencatat attenuasi  sinar-X  yang  dilewatkan  di  atas permukaan  PEB  yang  diuji.  Secara  kuantitatif hubungan  perubahan  konsentrasi  uranium dengan  attenuasi  sinar-X  yang  ditransmisikan melalui  sampel  uji  dapat  dilukiskan  dengan persamaan 1 [8] .
I = Ioe - {(µ/ρ) ρx} ..........................1)
Keterangan :
I   = intensitas yang ditransmisikan Io = intensitas awal
µ  = koefisien absorpsi,cm -1 ρ  = berat jenis bahan,g/cm 3
µ/ ρ = konstanta material x  = ketebalan absorber, cm
Koefisien absorbsi naik sesuai kenaikan  nomor  atom  absorber/sampel  dan menurun  dengan  kenaikan  energi  sinar-X. Pengaruh attenuasi matriks Al dan kelongsong paduan  Al  dapat  diabaikan  terhadap  atenuasi efektif  uraniumnya  karena  bilangan  µ    logam Al sangat kecil dibanding µ  uranium.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat
bermanfaat dalam penelitian dan pengembangan  bahan  bakar  dispersi  tipe pelat,  terutama  pada  unit  fabrikasi  dan sekaligus  merupakan  pengalaman  yang  dapat digunakan  sebagai  dasar    pengembangan lebih lanjut.

## TATA KERJA
-  Bahan :
Serbuk  bahan  bakar  U 3 Si 2 dan  U 3 O 8 ,  serbuk matriks Al dan pelat AlMg2
sebagai kelongsong
-  Peralatan :
Instalasi  fabrikasi  elemen  bakar  reaktor  riset tipe  pelat dan  peralatan  uji merusak  dan  tidak merusak
-  Alur penelitian :
Pada  penelitian  ini  digunakan  bahan baku  U 3 O 8 hasil  proses  kalsinasi    amonium uranil  karbonat  dan  U 3 Si 2 yang  dibuat  melalui proses  peleburan  (U-7,5%  berat  Si)  di  dalam tungku  busur  listrik  bermedia  gas  argon  (Ar). Ingot  U 3 Si 2 hasil  peleburan dan  U 3 O 8 diubah menjadi serbuk dengan cara
penggilingan/penggerusan. Serbuk  U 3 Si 2 /U 3 O 8 (diameter partikel -90 + 40 µm = 75 - 85% dan -40µm=  15-25%)  ditambah  sejumlah  serbuk matriks Al sesuai densitas uranium 2,96g/cm 3 , kemudian  dihomogenisasi  dan  dipres  pada tekanan  175  bar  sehingga  membentuk  IEB berukuran  100  x  60  x  ±3,15  mm.  Inti  elemen
bakar  dibungkus  menggunakan frame dan cover dari  AlMg2  berukuran  masing-masing 180 x 145 x ±3,15 mm dan 180 x 145 x ±2,70 mm  serta  dilas  beberapa  titik  pada  keempat sisi  sambungannya  membentuk  paket  rol. Selanjutnya  dirol  panas  pada  suhu  425 o C  (4 tahap), rol dingin (beberapa tahap) dan proses pikling  sehingga  diperoleh  PEB  dengan ketebalan ± 1,3 mm.
Selama proses pembuatan PEB
dilakukan pengujian secara merusak dan tidak merusak  dengan  tahapan  proses  seperti ditunjukkan Gambar 1
(lampiran) (3) . Pengujian/analisa  pada  penelitian  ini  meliputi: pengukuran  ketebalan  kelongsong  dan meat bahan  bakar,  homogenitas  uranium  di  dalam meat ,  serta    porositas  di  dalam  PEB.  Sampel uji  ketebalan  kelongsong  dan meat bahan bakar diambil  dengan  memotong  PEB  pada sisi dekat (SD), tengah (TG) dan sisi jauh (SJ).
Masing-masing potongan
sampel uji dimounting  dan  diampelas  sampai  halus,  dan dilakukan pengukuran ketebalan
kelongsong/ meat menggunakan  mikroskop optik yang dilengkapi fasilitas ukur, sedangkan ketebalan meat dihitung  dengan  cara:  tebal PEB  dikurangi  2  kali  ketebalan  kelongsong pada setiap PEB yang diuji. Homogenitas U di dalam meat PEB diuji dengan radiografi sinar- X,  sedangkan  porositas  PEB  diukur  dengan metode Immerse .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pelat elemen bakar hasil pengerolan berbentuk  empat  persegi  panjang  dengan ukuran  (±600x70x1,360)  mm.  Irisan  PEB U 3 O 8 -Al dan  PEB  U 3 Si 2 -Al  ditunjukkan  pada Gambar.2.a.b.  terlihat  bahwa  partikel  serbuk bahan  bakar  tidak  terdistribusi  sempurna seperti  kondisi  ideal.  Warna  hitam  adalah bahan  bakar  U 3 O 8 /U 3 Si 2 yang  terdistribusi  di dalam  matriks  Al  berwarna  putih.  Hal  ini disebabkan,  pada  proses  pengerolan  terjadi deformasi  dan  terbentuk  ikatan  metalurgi antara  pelat  tutup  dengan  pelat  pigura  dan pelat  tutup  dengan meat bahan  bakar.  Batas antara kelongsong  dengan meat tidak merata.
a. Sisi Dekat. PEB.U 3 O 8 -Al                                  b.   Sisi Dekat. PEB.U 3 Si 2 -Al Gambar 2.a.b. Irisan PEB.U 3 O 8 -Al dan PEB.U 3 Si 2 -Al densitas uranium 2,96g/cm 3
Data uji/pengukuran ketebalan
kelongsong  dan meat PEB  U 3 O 8 -Al/U 3 Si 2 -Al densitas uranium 2,96g/cm 3 (masing-masing 7 buah), disajikan pada Tabel 1.dan 2.
U 3 O 8 Al Ketebalan kelongsong U 3 Si 2 Al Ketebalan kelongsong
Pengaruh Perbedaan Serbuk U 3 O 8 dan U 3 Si 2 Terhadap Pembentukan Porositas, Homogenitas Uranium dan Ketebalan Kelongsong Produk Pelat Elemen Bakar U 3 O 8 dan U 3 Si 2
(Supardjo, Boybul)
Ketebalan kelongsong terlihat fluktuatif dengan ketebalan minimum untuk PEB.U 3 O 8 -Al sebesar 0,254mm terdapat di daerah SJ. PEB. no. 7, sedangkan untuk  PEB.U 3 Si 2 -Al sebesar 0,310mm di daerah  SJ. PEB no.1. Mengamati Gambar 2.a.b. terlihat bahwa meat pada ujung PEB.U 3 O 8 -Al terlihat mulai terbentuk dog bone sehingga kelongsong menjadi tipis, sedangkan ketebalan kelongsong di bagian ujung PEB.U 3 Si 2 -Al  masih  relatif  sama  dengan bagian  tengah.  Namun  demikian  ketebalan kelongsong minimum kedua jenis PEB tersebut  masih  di  atas  persyaratan  ketebalan kelongsong  minimum  bahan  bakar  tipe  pelat sebesar 0,25mm.
Hasil rerata ketebalan kelongsong (SJ, TG  dan  TG)  masing-masing  PEB  dituangkan dalam bentuk grafik (Gambar 3) terlihat bahwa ketebalan  kelongsong  rerata  PEB  U 3 Si 2 -Al sebesar                0,391mm  lebih  ketebalan  dari
pada  PEB.U 3 O 8 -Al  dengan  keketebalanan rerata  0,384  mm.  Kelongsong  PEB.U 3 Si 2 -Al lebih  ketebalan,  kemungkinan  disebabkan U 3 Si 2 adalah  paduan  logam  dan  berat  jenis lebih  besar  dibandingkan  dengan  U 3 O 8 sehingga pada proses pengerolan meat U 3 Si 2 - Al  lebih  mampat  dibandingkan  dengan  U 3 O 8 - Al. Selain itu makin tinggi fraksi volume bahan bakar,  jumlah  matrik  menurun  sehingga  pada proses pengerolan ada kecenderungan pengelompokan  bahan  bakar  membentuk dog bone sehingga  kelongsong  pada  daerah tersebut  menjadi  tipis.  Hal  ini  menunjukkan bahwa  fraksi  volume    bahan  bakar  U 3 O 8 -Al sudah  mendekati  titik  maksimum,  sedangkan U 3 Si 2 -Al masih memungkinkan untuk ditingkatkan. Hasil perhitungan ketebalan meat ditunjukkan  pada  Gambar  4.  Ketebalan meat PEB.U 3 Si 2 -Al rerata 0,578 mm, lebih ketebalan dari pada meat PEB.U 3 O 8 -Al rerata 0,593mm.
Gambar  3. Ketebalan kelongsong PEB.U 3 O 8 -Al dan PEB.U 3 Si 2 -Al
Gambar  4. Ketebalan meat PEB.U 3 O 8 -Al dan PEB.U 3 Si 2 -Al
Hasil  uji  porositas  PEB  U 3 O 8 -Al dan PEB  U 3 Si 2 -Al  dengan  variasi  fraksi  volume bahan  bakar  ditunjukkan  pada  Gambar  5 [9] . Makin  tinggi  fraksi  volume  kedua  jenis  bahan bakar,  prosentase  porositas  di  dalam  PEB bertambah,  namun  pada  fraksi  volume  yang sama  porositas  PEB.U 3 O 8 -Al  lebih  besar. Bahan  bakar  U 3 O 8 adalah  keramik  dan  keras, sedangkan U 3 Si 2 bersifat rapuh. Berdasar sifat- sifat  tersebut,  memungkinkan  pada  proses
pengerolan  bahan  bakar  U 3 O 8 relatif  utuh, sedangkan  partikel  serbuk  U 3 Si 2 pecah membentuk partikel halus dan mengisi ruangan  antar  partikel  serbuk.  Hal  ini  yang memungkinkan  prosentase  porositas  U 3 Si 2 lebih  rendah.  Keberadaan  porositas  di  dalam meat bahan  bakar    dispersi  diperlukan  untuk menampung  gas  produk  fisi  saat  iradiasi  di dalam  reaktor  tahap  awal  sehingga  mengura- ngi swelling .
Gambar  5. Hubungan antara fraksi    volume bahan bakar dengan   porositas
Pengaruh Perbedaan Serbuk U 3 O 8 dan U 3 Si 2 Terhadap Pembentukan Porositas, Homogenitas Uranium dan Ketebalan Kelongsong Produk Pelat Elemen Bakar U 3 O 8 dan U 3 Si 2
(Supardjo, Boybul)
Hasil  uji  homogenitas  U  di  dalam meat PEB U 3 O 8 -Al dan U 3 Si 2 -Al menggunakan  radiografi  sinar-X  ditunjukkan pada Gambar 6. Pengujian dilakukan sepanjang  PEB,  dan  distribusi  uranium divisualisasikan pada kertas rekam berbentuk peak-peak (puncak-puncak)  yang  menunjuk- kan  distribusi  uranium  di  dalam meat PEB. Tingkat  homogenitas  ditentukan  dengan menghitung  simpangan  dari  tinggi  puncak- puncak  (diukur  dari  titik  0)  dibagi  dengan tinggi  puncak  standar  (±20%)  dan  hasil perhitungan 7 PEB U 3 O 8 -Al dan 7 PEB U 3 Si 2 - Al    ditunjukkan  pada  Tabel  3.    Dari  Tabel  3 terlihat bahwa simpangan distribusi
uranium di dalam PEB U 3 O 8 -Al mínimum -0,7
%  dan  maksimum  -13,7  dengan  rentang simpangan rerata 7,33%, sedangkan di dalam PEB  U 3 Si 2 -Al  simpangan  minimum  0%  dan maksimum -16,3 % dengan simpangan rerata 12,23%.  Dengan  mengamati  data  uji  kedua jenis  PEB  tersebut  terlihat  distribusi  uranium di  dalam  PEB  U 3 O 8 -Al  lebih  homogen dibandingkan  dengan    PEB  U 3 Si 2 -Al,  namun keduanya  masih  memenuhi  persyaratan homogenitas  bahan  bakar  dispersi  yaitu sebesar  (±20%).  Hal  ini  kemungkinan  dice- babkan  oleh  sifat  rapuh  serbuk  U 3 Si 2 dan pecah  pada  saat  proses  pengerolan  menjadi butiran  yang  lebih  kecil  dan  menyebar  di dalam meat bahan bakar
Gambar 6. Hasil Uji Homogenitas  PEB.U 3 O 8 -Al dengan Radiografi Sinar-X
Tabel 3. Homogenitas U di dalam meat PEB.U 3 O 8 -Al dan U 3 Si 2 -Al No Homogenitas U di dalam meat PEB.U 3 O 8 -Al, % Homogenitas U di dalam meat PEB.U 3 Si 2 -Al, % Puncak min. Puncak maks. Rentang puncak maks-min Puncak min. Puncak maks. Rentang puncak maks- min 1 - 3,9 - 9,1 5,2 - 2,8 + 11,8 14,6 2 - 6,9 - 12,0 5,1 - 1,0 - 16,3 15,3 3 - 0,6 - 13,7 13,1 - 1,1 - 13,3 14,4 4 - 0,7 - 10,5 9,6 - 1,1 - 9,6 10,7 5 - 0,7 - 11,0 10,3 0 - 10,4 10,4 6 - 6,3 - 10,0 3,7 0 - 10,4 10,4 7 - 7,7 - 13,2 5,5 0 - 14,2 14,2 rerata 7,33 rerata 12,23
Hasil  penelitian  kedua  jenis  PEB dengan fokus pengujian ketebalan
kelongsong, porositas dan homogenitas distribusi  uranium  di  dalam  PEB  diperoleh data  uji  yang  semuanya  memenuhi  kriteria bahan bakar dispersi tipe pelat.

## SIMPULAN
Hasil  uji    terhadap  7  PEB  U 3 Si 2 -Al dan 7 PEB U 3 O 8 -Al dengan densitas uranium
2,96g/cm 3 dapat disimpulkan sebagai berikut :
Homogenitas  uranium  di  dalam meat PEB  U 3 Si 2 -Al  dan    PEB  U 3 O 8 -Al  dengan simpangan masing-masing
minimum/maksimum 0,0% / -16% dan -0,7% / -13,7%. Data ini menunjukkan bahwa homogenitas uranium cukup baik dan memenuhi rentang batas simpangan maksimum  yang  dipersyaratkan  bahan  bakar reaktor riset tipe pelat sebesar ±20%.
Ketebalan  kelongsong  minimum PEB U 3 Si 2 -Al  dan  PEB  U 3 O 8 -Al  masing-masing sebesar  0,310mm  dan  0,254mm  dengan keketebalanan
rerata
0,391mm
dan
0,384mm. Ketebalan rerata kelongsong kedua  jenis  PEB  tersebut  masih  dalam rentang  persyaratan  sebesar  0,38 05 , 0 + 08 , 0 _ mm, namun  ketebalan  minimum  PEB  U 3 O 8 -Al sudah  mendekati  batas  minimum  ketebalan kelongsong  yang  diijinkan  yaitu  sebesar 0,25mm.  Ini  mengindikasikan  bahwa  apabila densitas  uranium  PEB  U 3 O 8 -Al  dinaikkan kemungkinan kelongsong menjadi tipis
(<0,25mm) sehingga tidak memenuhi persyaratan.
Porositas  pada  densitas  uranium sama  di  dalam  PEB.U 3 O 8 -Al    lebih  besar dibanding  PEB.U 3 Si 2 -Al  dan  makin  tinggi densitas  uranium  porositas  keduanya  makin besar.

## PUSTAKA
1. DOMAGALA,,R.F,et.al,” The  Status  of Uranium-Silicon  Alloy  Fuel  Development for  the  RERTR  Program ” ,  Proceeding  of the International Meeting on Development, Fabrication and Application of  RERTR,  Argonne,  Illinois,  November 12-14, 1980.
2. HROVAT,  M.F.  and  HASSEL,  H.W,” Recent Status and Future Aspect of Plate Type Fuel  Element Technology  with High Uranium  Density  at  Nukem ” ,  RERTR, November, 1982.
3. PT.  BATAN  TEKNOLOGI  (Persero),” Proses  produksi  elemen  bakar  dispersi tipe pelat dan pengujian.
4.  WIENCEK, T.C ,” A. Study of the Effect of Fabrication  Variables  on  the  Quality  of Fuel Plates , RERTR, ANL “, November 3- 6, 1986 5. ENDIAH, P.H., dkk.,” Analisis Termohidrolika Disain Kelongsong Elemen  Bakar  RSG-GAS ”,  Prosiding Presentasi  Ilmiah  Daur Bahan  Bakar Nuklir  II,  PEBN-BATAN,  Jakarta  19-20, November, 1996,
6.  DECKERS, J ,” Minimum Cladding Thick- ness  of  Material  Test  Reactor  Fuel  Plate ,
RERTR, Petten, The Netherlands, October 14-16,1985
7. FOSTER,B.E.et.al,” Xray  Attenuation  of Nuclear Fuel Plates ” , Metal and Ceramics
Division, ORNL, June 1969.
8. CULITY,  BD,” Elements  of  X-Ray Difraction ” , second edition, Department of
Metallurgical  engineering  and  Materials Science, University of Notre Dame, 1978
9. SUPARDJO,  dkk,”  Metode  Penentuan Porositas Meat Pelat Elemen Bakar, Hasil Penelitian  EBN  ”,  ISSN  0854-5561,
Serpong, 1990-1991.
10. PEACOCK,  H.B,” Coextrusion  of  60  to 80wt%  U 3 O 8 Nuclear  Fuel  Element ” , RERTR,  Argonne,  Illinois,  November,  12- 14, 1980.
Pengaruh Perbedaan Serbuk U 3 O 8 dan U 3 Si 2 Terhadap Pembentukan Porositas, Homogenitas Uranium dan Ketebalan Kelongsong Produk Pelat Elemen Bakar U 3 O 8 dan U 3 Si 2
(Supardjo, Boybul)
ANALISIS/ UJI PAKET ROL & PENGELASAN PENGEROLAN ANALISIS/UJI IEB U 3 Si 2 -Al/ U 3 O 8 -Al FRAME & COVER PEMOTONGAN PENGEPRESAN SERBUK U 3 Si 2 / U3O8 ANALISIS/ UJI SERBUK  Al ANALISIS/UJI PEB U 3 Si 2 -Al/ U 3 O 8 -Al
11.  IAEA- TEC  DOC,” Standardization  of
Spesifications  and  Inspection  Prosedures
for  LEU  Plate-Type  Research  Reactor Fuels ” ,  IAEA,  16-18  April,  1998.

## LAMPIRAN
Gambar 1. Diagram alir proses pembuatan PEB U 3 O 8 -Al dan U 3 Si 2 -Al
Pengaruh Perbedaan Serbuk U 3 O 8 dan U 3 Si 2 Terhadap Pembentukan Porositas, Homogenitas Uranium dan Ketebalan Kelongsong Produk Pelat Elemen Bakar U 3 O 8 dan U 3 Si 2 (Supardjo, Boybul)