## PERBANDINGAN DENSITAS PELET UO2 HASIL PELETISASI MENGGUNAKAN SERBUK DAN MIKROSPIR
Etty Mutiara, Meniek Rachmawati, Masrukan Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir-BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang Selatan, 15314 e-mail: emutiara@batan.go.id
(Naskah diterima : 18-12-2015, Naskah direvisi: 08-01-2016, Naskah disetujui: 19-01-2016)

## ABSTRAK
PERBANDINGAN  DENSITAS  PELET  UO 2 HASIL  PELETISASI  MENGGUNAKAN  SERBUK DAN  MIKROSPIR  UO 2 . Telah  dilakukan  pengembangan  proses  peletisasi  menggunakan mikrospir  UO 2 sebagai  pengganti  serbuk  UO 2 .  Mikrospir  bersifat  speris, free  flowing ,  porus dengan  kekerasan  tertentu  ( soft  particle ).  Keunggulan  penggunaan  mikrospir  pada  proses peletisasi  adalah  tidak  menimbulkan  debu  saat  kompaksi  dan  lebih  efektif  dalam  pengepakan sehingga  tidak  membutuhkan  proses  granulasi  dan  pelumas  padat.  Dihipotesakan  bahwa penggunaan mikrospir UO 2 dalam proses peletisasi akan memberikan densitas pelet sinter yang lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  penggunaan  serbuk  UO 2 pada  parameter  proses  peletisasi yang  sama.  Mikrospir  UO 2 yang  digunakan  pada  peletisasi  ini  berukuran  900  µm  dan crushing strength 2,0  N/partikel  ,  sedangkan  serbuk  UO 2 yang  digunakan  berukuran  antara  150-850  µm. Proses  peletisasi  mikrospir  UO 2 dan  serbuk  UO 2 dilakukan  dengan  memvariasikan  tekanan kompaksi antara 200 Mpa hingga 500 MPa dan disinter pada temperatur 1100 °C selama 6 jam dalam suasana campuran gas hidrogen dan nitrogen. Karakterisasi dilakukan pada pelet mentah dan pelet sinter mikrospir UO 2 dan serbuk UO 2 yang meliputi pengukuran dimensi, penimbangan berat dan pengukuran densitas. Pada variasi tekanan kompaksi diperoleh pelet mentah dan pelet sinter  mikrospir  UO 2 dengan  densitas  lebih  tinggi  dibandingkan  hasil  peletisasi  serbuk  UO 2 . Diperoleh hasil bahwa densitas pelet mentah baik hasil kompaksi serbuk UO 2 maupun mikrospir UO 2 meningkat  dengan  bertambahnya  tekanan  kompaksi.  Densitas  pelet  mentah  mikrospir  UO 2 berkisar  antara  82,1  -  84,2  %TD.  Pada  kondisi  penyinteran  yang  sama,  baik  kompakan  serbuk UO 2 maupun  kompakan  mikrospir  UO 2 memperlihatkan  densitas  meningkat  dengan  semakin besar  tekanan  proses  kompaksi.  Dari  penelitian  ini  belum  diperoleh  pelet  sinter  UO 2 dengan densitas  sesuai  persyaratan  reaktor  pengguna  sehingga  diperlukan  penelitian  lanjutan  terkait parameter  proses  peletisasi  dan  spesifikasi  mikrospir  UO 2 yang  efektif  dalam  memberikan  pelet sinter UO 2 dengan densitas sesuai persyaratan.
Kata kunci: peletisasi, UO 2 , mikrospir, serbuk, densitas.

## ABSTRACT
A  COMPARISON  OF  PELLETS  DENSITIES  IN  PELLETIZATION  PROCESS  USING  UO 2 POWDER AND UO 2 MICROSPHERE. A pelletization process UO 2 fuel has been developed using UO 2 microsphere  as  a  substitute  of  UO 2 powder.  Microspheres  are  spherical,  free  flowing  and porous  with  certain  hardness  (soft  particle).  The  benefit  of  using  microsphere  in  pelletization process is dust free in compaction and more effective in packing so the granulation process and solid  lubricants  are  not  required.  It  is  hypothesized  that  the  use  of  UO 2 microsphere  in  the pelletization  process  will  provide  higher  sintered  pellet  density  than  UO 2 powder  at  the  same pelletization process parameters. UO 2 microsphere size used in this pelletization was 900 μm with crushing strength  of 2.0 N  / particles while  the UO 2 powder size  between  150 and  850 μm. The pelletization  processes  of  UO 2 microsphere  and  UO 2 powder  were  performed  by  varying  the compacting pressure between 200Mpa up to 500MPa and sintered at temperatures of 1100 °C for 6 hours in an atmosphere of hydrogen and nitrogen gas mixture. Characterizations performed on the  green  and  sintered  pellets  of  UO 2 microsphere  and  UO 2 powder  were  dimension measurements,  weighing  and  densities  measurements.  The  densities  of  green  and  sintered pellets  of  UO 2 microsphere  were  higher  than  the  green  and  sintered  pellets  densities  of  UO 2 powder with corresponded compaction pressure variations. The results indicate that the density of the  green  pellets  both  compaction  results  UO 2 powder  and  UO 2 mikrospir  increased  with increasing compacting pressure. Mikrospir UO2 pellets density crude ranged from 82.1 to 84.2% TD.  At  the  same  sintering  conditions,  both  Compaction  UO2  powder  and  UO2  mikrospir Compaction  shows  the  density  increases  with  the  greater  pressure  compacting  process.  The sintered  pellets  densties  of  UO 2 obtained  from  this  research  were  not  appropriate  with  density requirements of PWR fuel. It  is necessary to perform advanced research related to the effective pelletization process parameters and UO 2 microsphere specifications in providing the appropriate sintered pellets densities.
Keywords: pelletization, UO 2 microsphere, powder, density

## PENDAHULUAN
Pelet  UO 2 sebagai  bahan  bakar PLTN  (Pembangkit  Listrik  Tenaga  Nuklir) berpendingin  air  terus  dikembangkan  dalam rangka  meningkatkan  kinerjanya  melalui peningkatan burn-up (derajat  bakar) [1-3] . Peningkatan burn-up pelet  UO 2 akan menurunkan  kebutuhan  bahan  bakar  baru per energi yang dihasilkan sehingga pengoperasian  PLTN  lebih  ekonomis [1,4] . Bahan bakar dengan burn-up tinggi mempunyai siklus bahan bakar dalam PLTN yang  lebih  panjang [1,3] .  Hal  ini  menuntut peningkatan  kehandalan  bahan  bakar  UO 2 agar  PLTN  dapat  beroperasi  dengan  aman, selamat dan berkinerja tinggi [5] .
Upaya yang dilakukan untuk memenuhi  tuntutan  di  atas  antara  lain melalui  fabrikasi  pelet  UO 2 berbentuk annular [6] dan  pemberian  dopan [2,7-8] untuk meningkatkan konduktivitas termal, fabrikasi pelet  UO 2 dengan  jumlah  pori  tertutup dengan ukuran tertentu untuk meminimalkan pelepasan  gas  hasil  fisi  dan  mengakomo- dasi swelling [9-11] .  Segala  upaya  untuk peningkatan  kehandalan  pelet  UO 2 yang dilakukan  tetapi  kemampuan  pencapaian densitas  yang  dipersyaratkan  oleh  reaktor pengguna wajib dipertahankan [2,12] .
Pelet  UO 2 untuk  PLTN  tipe PWR (Power  Water  Reactor) dengan  densitas antara  94-96%  TD (true  density) umumnya diperoleh melalui proses peletisasi konvensional yang  terdiri  dari  proses kompaksi  dingin  serbuk  UO 2 dan  proses penyinteran pelet UO 2 mentah. Pada proses kompaksi  serbuk  UO 2 dibutuhkan  pengung- kungan  untuk  melindungi  pekerja  dari radiotoxic  dust  hazard yang  ditimbulkan [9- 11,13] . Selain itu, ukuran serbuk UO 2 dari jalur ADU (Amonium diuranat) diperoleh berukuran  halus  dan  bersifat  menggumpal ( non free  flowing )  sehingga  membutuhkan proses  untuk  membuat  bentuk granular sebelum  dilakukan  kompaksi  akhir [9,14] . Disamping itu, proses penyinteran pelet UO 2
pun memerlukan pemanasan pada temperatur  tinggi  sekitar  1700  °C  untuk memperoleh  pelet  UO 2 dengan  densitas tertentu sesuai  persyaratan sebaagai bahan bakar.
Permasalahan  yang  terjadi  pada proses peletisasi konvensional dapat diatasi/diperbaiki dengan menggunakan mikrospir  UO 2 sebagai  pengganti  serbuk UO 2 .  Mikrospir  umumnya  berbentuk  bulat dengan  ukuran  seragam,  dan  memiliki kekerasan  permukaan  partikel [9,14] tertentu, bersifat free  flowing dan  tidak  menimbulkan debu  saat  dikompaksi [9,11,14-15] .  Hal  ini  bisa menguntungkan  karena  dapat  meniadakan atau  tanpa  proses  granulasi  dan  kebutuhan pengungkungan  untuk  penanganan  debu saat kompaksi.Selain itu, proses penyinteran pelet hasil kompaksi mikrospir dapat dilakuan  pada  temperatur  lebih  rendah dibanding  proses  penyinteran  pelet  hasil kompaksi serbuk UO 2 [16] .
Penggunaan  mikrospir  UO 2 dapat meningkatkan  derajat  homogenitas  mikro ( micro-homogenity ) pelet UO 2 dengan memberikan komposisi relatif sama di setiap bagian  pelet  dan  pori  tertutup  yang terdistribusi merata dalam pelet
sinter [9,11,15,17] . Homogenitas ini sangat dibutuhkan terutama saat peletisasi menggunakan campuran oksida atau peletisasi  serbuk  UO 2 dengan  penambahan dopan.  Pelet  UO 2 dengan  komposisi  yang seragam  dan  distribusi  pori  tertutup  yang merata  akan  memberikan  kemampuan pengungkungan gas hasil fisi yang merata di seluruh bagian pelet dan dapat mengakomodasi swelling pelet saat diiradiasi [9-10] .  Kelebihan  ini  dapat  dicapai dengan melakukan proses peletisasi menggunakan mikrospir yang porus [16] dengan particle  crushing  strength yang rendah  ( soft  particle ) [9,11,14] .  Pada  peletisasi konvensional,  derajat  homogenitas  mikro ( micro-homogenity )  pelet  UO 2 yang  tinggi dapat  dicapai  melalui  proses ball  milling dengan  durasi  yang  panjang  sebelum
serbuk  campuran  oksida  dikompaksi [15] . Proses ball  milling dan  membuat  bentuk granular akan  memperpanjang  alur  proses kompaksi serbuk, sedangkan proses granulasi  tidak  diperlukan  pada  proses peletisasi menggunakan mikrospir [9,11] .
Mikrospir  memiliki  ukuran  butir  atau partikel  yang  relatif  sama  dan  tidak mempunyai  distribusi  ukuran  butir.  Bila ditinjau  dari  sisi  cara  pengepakan  partikel, maka  partikel  dengan  distribusi  ukuran tertentu  (serbuk)  akan  memberikan  kerapa- tan lebih tinggi dibandingkan dengan partikel yang berukuran seragam. Pada saat dikenai tekanan,  partikel  dengan  ukuran  lebih  halus akan  bergerak  mengisi  ruang  kosong  antar partikel  dengan  ukuran  yang  lebih  besar sehingga  pengepakan  menjadi  lebih  rapat. Hal  ini  dapat  dikompensasi  dengan  sifat mikrospir  yang porus  dan brittle akibat telah mengalami  perlakuan  panas  atau  kalsinasi. Dengan  menggunakan  tekanan  kompaksi tertentu,  mikrospir  yang  bersifat  porus  dan brittle serta berukuran seragam diduga akan terfragmentasi  lebih  lanjut  dengan  mekanis- me  tertentu  sehingga  berukuran  lebih  halus dengan  distribusi  tertentu  yang  menjadikan pengepakan  mikrospir  terfragmentasi  lebih rapat.  Dengan  demikian  proses  kompaksi mikrospir  yang  porus  dan  memiliki crushing strength yang  rendah  ( soft  particles )  akan memberikan densitas kompakan yang tinggi [9,11,14] .  Mikrospir  yang  keras  dan  non- porus  (densitas  tinggi)  kurang  baik  untuk kompaksi  karena  akan  menurunkan  interlok mekanik  antar  mikrospir  sehingga  densitas pelet mentah yang diperoleh lebih rendah [11,18] .  Selain  itu  bentuk  speris  dari mikrospir akan memberikan flow ability yang tinggi [9,11,15] ,  sehingga  kompaksi  mikrospir tidak  membutuhkan  lagi  pelumas  padat untuk  mengatasi  friksi  antar  partikel  yang besar  dalam  rangka  memperoleh  densitas yang  tinggi  dan  merata  di  sepanjang  pelet. Dengan  kata  lain,  mikrospir  yang  bulat  dan porus dengan densitas rendah serta memiliki crushing strength yang rendah ( soft particles ) dan akan meningkatkan
kompatibilitas  serta  kompresibilitas  saat mikrospir dikenakan proses kompaksi.
Pada  proses penyinteran, luas permukaan  partikel  yang  besar  merupakan driving  force untuk  laju  difusi  yang  tinggi sehingga akan diperoleh pelet sinter dengan densitas  yang  tinggi.  Serbuk  yang  memiliki mampu sinter yang baik adalah serbuk yang tersusun dari partikel yang agak lunak ( fairly soft  particles )  dengan  ukuran  yang  sangat halus  dan  mempunyai  luas  permukaan partikel  yang  realatif  besar [19] .  Mikrospir dimungkinkan untuk memiliki ukuran partikel lebih  besar  dibandingkan  dengan  serbuk, dapat  bersifat  porus  dan  rapuh  atau brittle tergantung  pada  proses  pembuatannya. Mikrospir  yang  porus, brittle dan  memiliki crushing strength
yang rendah ( soft particles )  dapat  memberikan  densitas  pelet sinter yang tinggi [9,14] karena luas permukaan partikel  yang  besar  hasil  fragmentasi  pada saat  kompaksi  akan  mendominasi  dalam peningkatan  laju  difusi  saat  penyinteran. Hasil  penelitian  menyatakan  bahwa  pelet sinter hasil kompaksi mikrospir UO 2 memiliki densitas antara 85 – 94% TD yang diperoleh dengan proses penyinteran pada temperatur 1400 °C  selama  6  jam [11] ,  sedangkan  untuk densitas  96%  TD  diperoleh  melalui  proses penyinteran pada temperatur 1600 °C selama  4  jam [9] atau  1350  °C  selama  2  jam sampai 4 jam [14] .
Penelitian ini merupakan pen- dekatan  awal  dalam  mengelaborasi  proses peletisasi  menggunakan  mikrospir  UO 2 jika dibandingkan  dengan  proses  peletisasi serbuk  UO 2 .  Proses  peletisasi  mengguna- kan  mikrospir  UO 2 dihipotesakan  akan memberikan  pelet  mentah  dan  pelet  sinter UO 2 dengan  densitas  yang  lebih  tinggi dibandingkan  menggunakan  serbuk  UO 2 . Untuk  membuktikan  hipotesa  penelitian  di atas,  maka  dilakukan  kompaksi  dengan variasi  tekanan  kompaksi  baik  terhadap mikrospir  UO 2 maupun  serbuk  UO 2 dan disinter  pada  kondisi  penyinteran  yang konstan.  Tekanan  kompaksi  divariasikan
antara 200MPa hingga 500Mpa dan pelaksanaan  proses  penyinteran  dilakukan pada  temperatur  1100  °C  selama  6  jam [13] dalam  media  gas  campuran  N 2 dan  H 2 . Densitas  pelet  mentah  dan  pelet  sinter diukur  untuk  memperoleh  informasi  tentang peningkatan  kerapatan  atau  densitas  pelet hasil proses peletisasi menggunakan mikrospir UO 2 . Dari penelitian ini diharapkan diperoleh alternatif proses peletisasi dengan alur  proses  yang  lebih  pendek  dan  lebih aman  yang  akan  menurunkan production cost dan  menaikkan production  rate dalam penyediaan  pelet  UO 2 untuk  memenuhi persyaratan reaktor pengguna.

## METODOLOGI
Pabrikasi pelet UO 2 dilakukan dengan menggunakan serbuk UO 2 alam dan mikrospir  UO 2 alam.  Serbuk  UO 2 yang digunakan  mempunyai  distribusi  ukuran antara  75 –  850  µm.  Mikrospir  UO 2 yang digunakan  adalah  mikrospir  hasil  perlakuan panas  atau  kalsinasi  dengan  ukuran  rata- rata  sekitar  900  µm  dan crushing  strength 2,0  N/partikel.  Proses  kompaksi  dilakukan dengan  variasi  tekanan  200,  300,  400  dan 500MPa  menggunakan  mesin  kompaksi Komage  (ME-02) .  Pelet  mentah  UO 2 selanjutnya disinter pada temperatur 1100 °C selama 6 jam menggunakan tungku kalsinasi  reduksi.  Media  penyinteran  yang digunakan adalah campuran gas N 2 dan gas H 2 . Selanjutnya dilakukan karakterisasi pelet sinter  UO 2 yang  meliputi  pengukuran dimensi,  penimbangan  berat  dan  perhi- tungan densitas. Data dimensi pelet diperoleh  dengan  cara  mengukur  tinggi  dan diameter pelet menggunakan jangka sorong. Perhitungan densitas pelet diperoleh dengan cara  membagi  hasil  pengukuran  berat  pelet menggunakan  timbangan  analitik  dengan hasil perhitungan volume berdasarkan pengukuran dimensi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Densitas  pelet  mentah  UO 2 hasil pabrikasi  serbuk  UO 2 dan  mikrospir  UO 2 dengan  variasi  tekanan  kompaksi  ditunjuk- kan  oleh  Gambar  1,  sedangkan  densitas pelet  sinter  keduanya  ditampilkan  pada Gambar 2.
Gambar  1.Densitas  pelet  mentah  serbuk UO 2 dan  pelet  mentah  mikrospir UO 2 variasi tekanan kompaksi
Gambar 2. Densitas pelet sinter serbuk UO 2 dan  pelet  sinter  mikrospir  UO 2 variasi tekanan kompaksi
Gambar  1  memperlihatkan  bahwa  densitas pelet  mentah  baik  hasil  kompaksi  serbuk UO 2 maupun  mikrospir  UO 2 meningkat dengan  bertambahnya  tekanan  kompaksi. Densitas  pelet  mentah  mikrospir  UO 2 diperoleh  berkisar  antara  82,1  -  84,2%  TD. Densitas  ini  sangat  tinggi  bila  dibandingkan dengan densitas pelet mentah hasil kompaksi serbuk UO 2 pada tekanan kompaksi  yang  sama.  Densitas  tertinggi yang  dapat  dicapai  pada  kompaksi  serbuk UO 2 adalah  antara  36 –  45% TD.  Bentuk speris  dari  mikrospir  UO 2 akan  memberikan
flow  ability yang  tinggi.  Hal  ini  berkontribusi dalam minimalisasi besar friksi antar partikel pada  tahap  awal  proses  kompaksi  dan mempersingkat  waktu  yang  dibutuhkan untuk  proses  pengepakan  mikrospir  dalam cetakan  bila  dibandingkan  dengan  serbuk UO 2 yang  cenderung  menggumpal  atau mengaglomerasi.  Selain  itu,  diperkirakan telah  terjadi  fragmentasi  lebih  lanjut  pada mikrospir  UO 2 pada  saat  kompaksi.  Dengan tekanan  kompaksi  tertentu,  mikrospir  yang porus  dan  rapuh  atau brittle akibat  telah mengalami  proses  kalsinasi  akan  terfrag- mentasi  sehingga  berukuran  lebih  halus dengan  distribusi  tertentu  yang  menyeye- babkan  pengepakan  mikrospir  terfragmen- tasi  menjadi  lebih  rapat  sehingga  diperoleh densitas  kompakan  menjadi  lebih  tinggi [16] . Tingkat keporusan dan kerapuhan mikrospir sangat  menentukan  keberhasilan  proses kompaksi  mikrospir [9,11,14-15] .  Peningkatan crushing  strength pada  mikrospir  (mikrospir semakin tidak rapuh) menyebabkan mekanikal interlock antar  partikel  menjadi lebih  rendah  (tidak  saling  kunci)  dan  tidak terjadi  fragmentasi  sehingga  menye-babkan densitas pelet mentah menjadi lebih rendah [18] .  Pada  penelitian  ini  dapat  dikata- kan  bahwa  mikrospir  UO 2 dengan  karakte- ristik  tertentu  mempunyai  kompresibilitas lebih  tinggi  dibanding  serbuk  UO 2 pada setiap  variasi  tekanan  kompaksi  yang digunakan.
Gambar  2  memperlihatkan  densitas pelet  sinter  kompakan  serbuk  UO 2 dan kompakan  mikrospir  UO 2 dengan  variasi tekanan kompaksi. Pada kondisi penyinteran yang  sama,  baik  kompakan  serbuk  UO 2 maupun  kompakan  mikrospir  UO 2 memper- lihatkan  bahwa  densitas  meningkat  dengan semakin  besar  tekanan  proses  kompaksi. Pada  proses  penyinteran,  luas  permukaan partikel  yang  besar merupakan driving force untuk  laju  difusi  yang  tinggi  sehingga  akan diperoleh  pelet  sinter  dengan  densitas  yang tinggi.  Serbuk  yang  memiliki  mampu  sinter yang baik adalah serbuk  yang  tersusun  dari
partikel yang agak lunak ( fairly soft particles ) dengan  ukuran  yang  sangat  halus  yang mempunyai  luas  permukaan  partikel  yang besar [19] .  Pada  saat  proses  penyinteran diperkirakan ada beberapa hal yang berkemungkinan terjadi. Pertama adalah bila ditinjau  dari  kontribusi  dari  keras  lunaknya partikel  penyusun  pelet  terhadap  densitas pelet  sinter.  Serbuk  UO 2 kemungkinan tersusun  dari  partikel  yang  lebih  lunak dibandingkan  partikel  hasil  fragmentasi mikrospir  UO 2 yang  porus  dan  rapuh. Dengan  demikian driving  force proses  difusi untuk  densifikasi  pada  saat  penyinteran kompakan  serbuk  UO 2 lebih  tinggi  dari kompakan  mikrospir.  Hal  ini  dapat  dilihat dari  derajat  densifikasi  ( shrinkage )  pelet sinter mikrospir yang lebih rendah dibanding pelet  sinter  serbuk  sebagaimana  diperli- hatkan pada Gambar 3.
Gambar  3.Derajat  densifikasi  pelet  sinter serbuk  UO 2 dan  pelet  sinter mikrospir  UO 2 variasi  tekanan kompaksi
Namun,  hal  ini  dikompensasi  oleh luas permukaan yang besar karena tersusun dari  partikel  yang  berukuran  sangat  halus hasil fragmentasi lebih lanjut pada mikrospir UO 2 yang porus dan rapuh. Luas permukaan yang besar pada pelet mikrospir memberikan  laju  difusi  yang  tinggi  sebagai driving  force untuk  perolehan  densitas  pelet sinter  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  pelet sinter  serbuk.  Selain  itu  terjadi  juga kompetisi  antara  luas  permukaan  sebagai
driving  force laju  difusi  dengan  densitas pelet  mentah  yang  sudah  tinggi  sebagai penghalang  difusi  lebih  lanjut  dalam  proses penyinteran  kompakan  mikrospir  UO 2 .  Hal ini  menyebabkan  derajat  atau  tingkat densifikasi  pelet  sinter  mikrospir  UO 2 tidak tinggi.
Baik  menggunakan  serbuk  UO 2 maupun  mikrospir  UO 2 dalam  proses peletisasi,  densitas  pelet  sinter  UO 2 yang diperoleh  pada  penelitian  ini  masih  belum memenuhi  persyaratan  densitas  bahan bakar  untuk  reaktor  pengguna.  Gambar  1 sampai  dengan  Gambar  3  memperlihatkan bahwa  hasil  kompetisi  dari  beberapa  faktor terkait  sifat  serbuk  dan  sifat  mikrosfir  yang mempengaruhi proses kompaksi dan penyinteran  pelet  UO 2 dalam  pencapaian densitas  yang  tinggi.  Kendati  demikian, mikrosfir  UO 2 telah  memperlihatkan trend yang  menunjukkan  beberapa  keunggulan dibanding serbuk UO 2 dalam proses peletisasi. Untuk itu, akan dilakukan pengembangan lebih lanjut terkait parameter proses  peletisasi  dan  spesifikasi  mikrospir UO 2 yang  efektif  dalam  memberikan  pelet sinter  UO 2 dengan  densitas  sesuai  persya- ratan reaktor pengguna.

## SIMPULAN
Proses kompaksi menggunakan mikrospir  UO 2 yang  bersifat free  flowing tidak  membutuhkan  tambahan  pelumas padat  dan  mampu  memberikan  densitas yang  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan penggunaan  serbuk  UO 2 .  Diduga  telah terjadi  proses  fragmentasi  pada  mikrospir UO 2 selama  proses  kompaksi  dengan mekanisme tertentu sehingga mikrospir UO 2 yang  terfragmentasi  akan  berukuran  lebih halus dengan distribusi tertentu dan menjadikan  pengepakan  mikrospir  terfrag- mentasi  lebih  rapat.  Tekanan  kompaksi sebesar 500MPa memberikan densitas pelet mentah  tertinggi  yaitu  sebesar  84,2%  TD. Hasil  dari  fragmentasi  pada  saat  kompaksi mikrospir  UO 2 dapat  meningkat-kan  laju
difusi proses penyinteran karena memberikan  luas  permukaan  yang  tinggi dan  sistem  pengepakan  yang  lebih  efektif dibandingkan  dengan  penyinteran  pelet  dari serbuk  UO 2 .  Masih  perlu  dilakukan  pene- litian  lebih  lanjut  terkait  spesifikasi  mikrospir UO 2 dan  parameter  proses  peletisasi  yang efektif  dalam  memberikan  pelet  sinter  UO 2 dengan densitas yang lebih baik.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada  Ka.PTBBN –  BATAN  dan  seluruh staf yang telah berkontribusi dalam pelaksanaan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Saji,  E.  et  al  (2009). Development  of Advanced PWR Fuel and Core for High Reliability  and  Performance .  Mitsubishi Heavy  Industries  Technical  Review, Vol. 46, No. 4, 29 -34.
[2]  Dooies,  B.J.  (2008). Enhancement  of
Uranium Dioxide Thermal and Mechanical Properties by Oxide
Dopants .  Master  Thesis,  University  of Florida.
[3]  Balakrishna,  P.  (2012). ThO2  and
(U,Th)O2 Processing. A Review.
Natural Science 4, 943 – 949.
[4]  Spino,  J.  et  al  (2012). Bulk-Nanocrys- talline  Oxide  Nuclear  Fuels –  An  Inno- vative  Material  Option  for  Increasing Fission  Gas  Retention ,  Plasticity  and Radiation Tolerance. Journal of Nuclear Material 422, 27 – 44.
[5]  Zinkle,  S.J.  et  al  (2014). Accident
Tolerant Fuels for LWRs : A Perspective. Journal of Nuclear Materials 448, 374 – 379.
[6]  Mozafari,  M.A.  et  al  (2013). Design  of Annular  Fuels  for  Typical  VVER-1000 Core :  Neutronic  Investigation,  Pitch Optimization  and  MDNBR  Calculation. Annals  of  Nuclear  Energy  60,  226 –
234.
[7]  Zhou,  W.  et  al  (2015). Fabrication Methods and Thermal Hydraulics
Analysis of Enhanced Thermal Conduc- tivity  UO 2 -BeO  Fuel  in  Light  Water
Reactor . Annals of Nuclear Energy, 81,
240 -248.
[8]  Staicu, D. et al (2014). Effect of Burn-up

## On  The  Thermal  Conductivity  of
Uranium-Gadolinium  Dioxide  up  to 100GWd/tHM . Journal of Nuclear material 453, 259 – 269.
[9]  Kutty,  P.S.  et  al  (2013). Fabrication  of Dense  (Th 0.96 U 0.04 )O 2 by  Sol  Gel Microsphere Pelletisation (SGMP) Route . BARC/2013/E/001, Bhabha
Atomic  Research  Centre,  Mumbai,
India.
[10]  Ganguly, C.  et al (1991). Fabrication of High Density UO 2 Fuel Pellets Involving
Sol-Gel  Microsphere  Pelletisation  and Low  Temperature  Sintering .  Journal  of Nuclear Material, 178, 179 – 183.
[11]  Remy,  E.  et  al  (2012). Calcined  Resin Microsphere  Pelletization  (CRMP ): A
Novel  Process  for  Sintered  Metallic Oxide  Pellets .  Journal  of  the  European Ceramic Society, 32, 3199 – 3209.
[12]  Song  K.W.,  Jeon  K.L.,  Jang  Y.K.,  Park J.H.  and  Koo  Y.H.  (2009) , “Progress In Nuclear  Fuel  Technology  In  Korea ”, Nuclear  Engineering  And  Technology, Vol.41 No.4 p.493-520.
[13]  Meniek,  R.  et  al  (2013). Research  on Sol-gel  Microsphere  Pelletization  of UO 2 for PHWR Fuel in Indonesia . IAEA Tecdoc CD 1751.
[14]  Pai,  R.V.  et  al  (2008). Fabrication  of Dense (Th,U)O 2 Pellets Through Microspheres  Impregnation  Technique.
Journal  of  Nuclear  Material  381,  249 –
258.
[15]  Kumar,  N.  et  al  (2006). Preparation  of (U,  Pu)O 2 Pellets  Through  Sol-Gel Microspheres  Pelletization  Technique .
Journal  of  Nuclear  Material  359,  69 – 79.
[16]  Cologna,  M.  et  al  (2015). Sub- Micrometre Grained UO 2 Pellets Consolidated from Sol Gel Beads Using Spark Plasma Sintering (SPS) . Ceramics  International,  ARTICLE  IN PRESS.
[17]  Sokucu,  A.S.  et  al  (2014). Study  on Preparation  and  First-Stage  Sintering Kinetics  of  ThO 2 -UO 2 Pellets  Made  by Sol-Gel  Microsphere  Technique .  Acta Physica  Polonica  A,  Vol.  127,  No.4  ,
987 – 991.
[18]  Ferreira,  R.A.N.  et  al  (2006). A  Model for  The  Behavior  of  Thorium  Uranium Mixed  Oxide  Kernels  in  The  Pelletizing Process .  Journal  of  Nuclear  Material
350, 271 – 283.
[19]  Yulianto,  T.  et  al  (2013).  Proses Pengompakan  dan  Penyinteran  Pelet CERMET  UO 2 -Zr.  Jurnal  Ilmiah  Daur Bahan  Bakar  Nuklir  URANIA,  Vo.19  , No.1,39 –46.  ISSN  No.  1907-2635, Akreditasi No.416/AU2/P2MI-LIP/04/2012