## PENGARUH SERBUK U-Mo HASIL PROSES MEKANIK DAN

## HYDRIDE – DEHYDRIDE – GRINDING MILL TERHADAP
KUALITAS PELAT ELEMEN BAKAR U-Mo/Al
Supardjo, Agoeng Kadarjono, Boybul Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir - BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang Selatan, 15314 e-mail: suparjo@batan.go.id
(Naskah diterima : 30-04-2015, Naskah direvisi: 05-05-2015, Naskah disetujui: 13-05-2015)

## ABSTRAK
PENGARUH  SERBUK  U-Mo  HASIL  PROSES  MEKANIK  DAN HYDRIDE –  DEHYDRIDE  – GRINDING MILL TERHADAP KUALITAS PELAT ELEMEN BAKAR U-Mo/Al . Penelitian bahan bakar  U-7Mo/Al  tipe  pelat  dilakukan  dalam  rangka  pengembangan  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al  untuk mendapatkan  bahan  bakar  baru  yang  memiliki  densitas  uranium  lebih  tinggi,  stabil  selama digunakan  sebagai  bahan  bakar  di  dalam  reaktor  dan  mudah  dilakukan  proses  olah  ulangnya. Lingkup  penelitian  meliputi  pembuatan:  paduan  U-7Mo  dengan  teknik  peleburan,  pembuatan serbuk U-7Mo dengan dikikir dan hydride - dehydride - grinding mill , IEB U-7Mo/Al dengan teknik kompaksi  pada  tekanan  20  bar,  dan  PEB  U-7Mo/Al  dengan  teknik  pengerolan  panas  pada temperatur 425 o C. Paduan U-7Mo hasil proses peleburan cukup homogen, berat jenis 16,34 g/cm 3 dan  bersifat ulet, kemudian dibuat menjadi serbuk  dengan cara  dikikir dan hydride - dehydride - grinding  mill .  Serbuk  U-7Mo  hasil  proses  kikir  berbentuk  pipih,  kontaminan  Fe  cukup  tinggi, sedangkan  serbuk  hasil  proses hydride - dehydride - grinding  mill ,  cenderung equiaxial dengan kontaminan  yang  rendah.  Kedua  jenis  serbuk  U-7Mo  tersebut  digunakan  sebagai  bahan  baku pembuatan  IEB  U-7Mo/Al  dan  PEB  U-7Mo/Al  dengan  densitas  uranium  7  gU/cm 3 dan  diperoleh produk dengan kualitas  yang hampir sama. Hasil uji IEB U-7Mo/Al berukuran 25 x 15 x 3,15 ±0,05 mm,  tidak  terdapat  cacat/retak,  distribusi  U-7Mo  di  dalam  matriks  cukup  homogen  dan  tidak terdapat  pengelompokan/aglomerasi  U-7Mo  yang  berdimensi  >1  mm.  PEB  U-7Mo/Al  hasil pengerolan  dengan  tebal  akhir  1,45  mm,  memiliki  ketebalan meat rerata  0,60  mm  dan  tebal kelongsong  0,4  mm  dan  terdapat  1  titik  pengukuran  kelongsong  dengan  ketebalan  0,15  mm. Dengan membandingkan penggunaan kedua jenis serbuk U-7Mo tersebut, IEB U-7Mo/Al dan PEB U-7Mo/Al  yang  dihasilkan  memiliki  kualitas  hampir  sama.  Namun  demikian  penggunaan  serbuk U-  7Mo  hasil  proses hydride - dehydride - grinding  mill lebih  baik  karena proses  pengerjaannya lebih cepat dan impuritas dalam serbuk dapat diperkecil.
Kata  kunci: paduan  U-7Mo,  serbuk  U-7Mo  inti  elemen  bakar  U-7Mo/Al,  pelat  elemen  bakar U- 7Mo/Al, bahan bakar dispersi.

## ABSTRACT
INFLUENCE OF U-Mo POWDER BY MECHANICAL AND HYDRIDE - DEHYDRIDE - GRINDING MILL PROCESS RESULT OF U-Mo / Al FUEL PLATE QUALITY. Research of U-7Mo/Al fuel type plate is done in order to develop U 3 Si 2 /Al fuel to get a new fuel that has a higher uranium density, stable for use as  fuel  in  the  reactor  and  is  easily  done  if  the  reprocessed.  The  scope  of  the  research  includes manufacture: U-7Mo alloy with smelting techniques, pulverizing U-7Mo to be filed and hydride– dehydride–grinding mill, U-7Mo/Al fuel core with the technique of compacting at a pressure of 20
bar, and U-7Mo/Al fuel plate with technique of hot rolling at a temperature of 425 o C. The U-7Mo alloy results  smelting process quite  homogeneous, the density of 16.34 g/cm 3 and is tenacious, then made powder by means  of filed and hydride–dehydride–grinding mill.  The  U-7Mo powder shaped  flat  results  miserly  process,  contaminants  Fe  is  high  enough,  whereas  powder  process results hydride- dehydride-grinding mill, tend equiaxial with low contaminants. The second type of U-7Mo powder is used as a raw material for making U-7Mo/Al fuel core and U-7Mo/Al fuel plate with 7 gU/cm 3 uranium density and obtained product with almost the same quality. The U-7Mo/Al fuel core test results measuring 25 x 15 x 3.15 ± 0.05 mm, there is no defect/crack, U-7Mo distribution in the matrix is quite homogeneous and there is no grouping/agglomeration U-7Mo dimension >1 mm. The U-7Mo/Al fuel plate outcome rolling with a final thickness of 1.45 mm, has a thickness of 0.60 mm and a mean meat cladding thickness of 0.4 mm, and there is one point of measurement of cladding with a thickness of 0.15 mm. By comparing the use of both types of U-7Mo powders the U-7Mo/Al fuel core and U-7Mo/Al fuel plate produced has almost the same quality. However, the use of U-7Mo powder results hydride– dehydride–grinding mill process is better because the workmanship is faster and impurities in the powders can be minimized .
Keywords : U-7Mo alloy, U-7Mo powder, U-7Mo/Al fuel core, U-7Mo/Al fuel plates, dispersion fuel.

## PENDAHULUAN
Bahan  bakar  reaktor  riset  dengan uranium pengayaan rendah <20% 235 U dalam bentuk  dispersi  dan  monolitik  sedang dikembangkan  oleh  periset  dunia  dalam rangka mendapatkan bahan bakar baru yang memiliki  densitas  uranium  tinggi,  mudah difabrikasi, stabil selama digunakan sebagai bahan bakar di dalam reaktor dan olah ulang bahan bakar mudah dilakukan. Material yang mempunyai prospek untuk keperluan tersebut adalah bahan bakar dengan struktur kristal γ-U, dimana stabilitas di dalam reaktor dapat dipertahankan.
Paduan  uranium yang  memiliki kecenderungan membentuk fasa γ-U antara lain:  U-Cr,  U-Mo,  U-Nb,  U-Re,  U-Ru,  U-Ti, U-  V  dan  U-Zr [1] .  Diantara  paduan  tersebut yang  memiliki  rentang  fasa γ-U  relatif  luas adalah  U-Mo  sehingga  paduan  tersebut dipilih sebagai kandidat bahan bakar di masa datang.  Pemilihan  paduan  U-Mo  sebagai kandidat  pada  pengembangan  bahan  bakar reaktor  riset  berdasar  pertimbangan  antara lain:  penampang  lintang  serapan  neutron unsur  Mo  rendah  dan  berat  jenisnya  >16 g/cm 3 sehingga  densitas  uranium  di  dalam bahan bakar dapat ditingkatkan >8 gU//cm 3 . Densitas uranium yang tinggi sangat
menguntungkan  karena  muatan 235 U  di dalam  bahan  bakar  dapat  lebih  banyak sehingga  umur  pemakaian  dapat  lebih  lama dan ekonomis [2] .
Struktur  kristal  paduan  U-Mo  adalah bcc,  pada  suhu  1280 o C  terjadi  reaksi peritektik  dengan  fasa γ  maksimum  pada komposisi  40%  Mo.  Pada  suhu  yang  lebih rendah (<648 o C) terjadi keseimbangan reaksi eutektik  antara fasa  β  (1,4%  atom  Mo) menjadi α (0,1% atom Mo) dan fasa δ 2 (8% atom Mo), sedangkan keseimbangan antara fasa γ (21,5% atom) dengan α (<0,1% atom) dan δ 2 terjadi pada suhu 572 o C [3] . Paduan U-Mo dengan kandungan Mo antara 7 ~ 10% berat memiliki prospek yang sangat baik untuk digunakan sebagai bahan bakar  nuklir  dispersi  dengan  pengayaan uranium  rendah [4] . Sebagai  bahan  bakar nuklir  dispersi,  maka  paduan  U-Mo  yang berbentuk  padat  dan  ulet  harus  diubah kedalam bentuk serbuk hingga diameter (Ø) partikel  serbuk  <150  µm.  Sifat  ulet  paduan U-  Mo  menyebabkan  proses  pembuatan serbuk sulit dilakukan dengan cara mekanik, sehingga hal ini merupakan suatu tantangan dan perlu pemilihan teknik yang tepat.
Metode  proses  pembuatan  serbuk material yang bersifat ulet seperti U-Mo dapat dilakukan dengan
beberapa cara
diantaranya: mechanical  crushing ( milling, grinding atau  penambahan  unsur  pemadu untuk  menambah  kerapuhan, cryogenic mechanical crushing, hydride-dehydride dan proses  atomisasi [5] .  Proses  produksi  serbuk U-Mo adalah dengan membuat dekomposisi p artial  fasa  γ-U  di  dalam  struktur  selular. Struktur ini terdiri dari fasa α-U dan fasa γ-U diperkaya  dengan  Mo  atau  U 2 Mo,  dimana U 2 Mo  mula-mula  berada  pada  batas  butir ( grain  boundary )  fasa γ-U  kemudian  akan tumbuh  melalui  pusat  butir.  Paduan  hasil leburan dikondisikan dengan cara annealing sehingga diperoleh paduan U-Mo berstruktur selular.
Material berstruktur selular ini kemudian  direaksikan  dengan  hidrogen menggunakan alat hidriding, maka fasa α-U ditransformasi  menjadi  UH 3 yang  terletak  di batas  butir  sehingga  bahan  mudah  pecah dan terburai menjadi bongkahan-bongkahan antar butir.
Material  U  mudah  bereaksi  dengan gas H 2 di sepanjang jalur suhu, namun hanya dalam bentuk fasa α, tidak demikian halnya ketika  berada  pada  fasa  γ.  Reaksi  U  /  αU dapat  bereaksi  dengan  gas  H 2 seperti ditunjukkan dalam persamaan reaksi 1.
2 α-U(s) + 3 H 2 (g) → 2 α-UH 3 (s) (1)
atau dalam bentuk paduan,
2 α-UMo(s) + x H 2 (g) → 2 α-UMoH x (s)  (2)
Logam U  yang semula berada pada fasa γ akan mudah didekomposisi ke dalam bentuk  α  seperti ditunjukkan dalam persamaan reaksi 3.
γ-U → α-U (3) Kedua reaksi/ perubahan (persamaan  reaksi  1  dan  2)  menyebabkan komposisi  U-Mo  yang  berada  di  batas  butir mudah terburai menjadi bongkahan- bongkahan UMo ketika bereaksi dengan gas H 2 [6] .
Melalui proses dehidriding maka fasa γ-U  akan  diperoleh  kembali  dengan  proses termal,  yaitu  mengatur  suhu  proses  pada
fasa γ [7] . Paduan U-Mo yang diperoleh dalam bentuk  butiran  kasar  kemudian  digerus menjadi  serbuk  halus  dengan  diameter ukuran partikel <150 µm. Serbuk U-Mo yang telah  memenuhi  persyaratan  tersebut  dapat dilanjutkan  untuk  penelitian  pembuatan bahan bakar dispersi tipe pelat.
Bahan  bakar  dispersi  tipe  pelat mempunyai  karakteristik  yang  berbeda  bila dibandingkan  dengan  bahan  bakar  logam. Bahan  bakar  dispersi  dibuat  dengan  teknik metalurgi  serbuk  sedangkan  pembentukan pelat  elemen  bakar/  PEB  dilakukan  dengan pengerolan panas dan dingin.

## METODOLOGI
Penelitian menggunakan bahan baku uranium  (U)  deplesi  dan  logam  Mo  sebagai pemadu.  Logam  U  dianalis  kadar  U  dan impuritasnya, sedangkan logam Mo
dianalisis  unsur –unsur  logam  penyusunnya.
Kadar U digunakan sebagai dasar perhitungan  penentuan  komposisi  berat  U dan  Mo  yang  harus  ditimbang  dalam pembuatan paduan U-7Mo. Komposisi berat U  dan  Mo  dilebur  menggunakan  tungku busur  listrik  dengan  arus  150  A.  Peleburan dilakukan  di  dalam  ruang  tungku  peleburan bermedia  gas  argon  dan  setiap  paduan dilakukan peleburan dengan 5 kali pengulangan  agar  diperoleh  paduan  yang homogen.  Ingot  paduan  U-7Mo hasil peleburan  dibuat  serbuk  melalui  dua  cara yaitu  secara  mekanik/dikikir  dan hydride - dehydride - grinding  mill. Proses hydride paduan  U-Mo  dilakukan  di  dalam  reaktor gelas  (media  H 2 tekanan  1,1  bar)  pada temperatur  350 o C beberapa  jam  dan dinginkan hingga temperatur ruangan membentuk U-7MoHx. Hidrogen yang terikat dalam bentuk paduan U-7MoHx dipanaskan pada  temperatur  500 o C  hingga  semua hidrogen  terlepas  dan  U-7Mo  masih  tetap rapuh, dilanjutkan pembuatan serbuk dengan grinding mill di dalam glove box bermedia gas Ar. Serbuk U-7Mo dianalisis/diuji kadar U dan impuritas,  berat  jenis  untuk  perhitungan
pembuatan  komposisi  berat  U-7Mo  dan serbuk  matriks  Al  untuk  pembuatan  inti elemen bakar/IEB U-7Mo/Al densitas uranium 7 gU/cm 3 . Campuran serbuk U-7Mo dan  matrik  Al  dengan  perbandingan  berat sesuai  hasil  hitung,  dibentuk  menjadi  IEB U-  7Mo/Al  (dimensi  25  x  15  x  3,15 ±0,05 mm) dengan  pengepresan  pada  tekanan  20  bar. Sebagai  kelongsong  dipakai  pelat  AlMg2 dalam  bentuk frame dan  2  lembar cover . Frame berukuran  180  x  145  x  3,15  mm  di bagian  tengahnya  dibuat  lubang  berukuran 25  x  15  x  3,15 ±0,05 mm,  sedangkan  2 cover masing-masing  berukuran  180  x  145  x  2,7 mm.  Selanjutnya  IEB  U-7Mo/Al  dimasukkan ke dalam lubang frame dan kedua permukaannya  di  tutup  dengan cover dan diikat  beberapa  titik  pada  keempat  sisi sambungannya  dengan  las  TIG  menjadi paket  rol.  Pembentukan  PEB  U-7Mo/Al dilakukan  dengan  cara  pengerolan  panas paket  rol  (tebal:  8,55  mm)  pada  temperatur 425 o C  dengan  empat  tahap  hingga  menjadi tebal  sekitar  1,65  mm,  dan  selanjutnya dilakukan pengerolan dingin hingga ketebalan  1,3 ±0,07 mm.  Setelah  pemotongan dilakukan  pengamatan  secara  visual  dan pengujian tebal kelongsong [8] .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembahasan penelitian meliputi paduan  U-7Mo  hasil  proses  peleburan, serbuk  U-7Mo  hasil  proses  mekanik  dan hydride - dehydride - grinding  mill ,  IEB U- 7Mo/Al dan PEB U-7Mo/Al.

## a. Paduan U-7Mo
Pengamatan  secara  visual  paduan U-7Mo hasil proses peleburan menggunakan tungku busur listrik dengan arus listrik 150 A, dalam  media  gas  argon  diperoleh  paduan cukup masif, tidak terdapat retakan dan pada permukaan  paduan  tidak  teramati  lapisan oksida  uranium.  Paduan  U-Mo  memiliki kekerasan yang cukup tinggi dan kekerasan meningkat  seiring  kenaikan  kadar  Mo. Kenaikan kekerasan kemungkinan
disebabkan  butiran  semakin  kecil  dan  batas butir  yang  semakin  banyak.  Mikrostruktur paduan  U-7Mo  hasil  peleburan  ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Mikrostruktur paduan U-7Mo hasil proses peleburan
b. Serbuk hasil proses kikir dan hydride –

## dehydride – grinding mill
Ingot  paduan  U-7Mo  cukup  keras namun  sangat  ulet  sehingga  sulit  diubah langsung  menjadi  serbuk  secara  mekanik seperti grinding  mill .  Dalam  percobaan  ini pembuatan serbuk dilakukan dengan menggunakan dua metode yaitu dengan cara mekanik  (dikikir)  dan hydride - dehydride - grinding mill . Pembuatan serbuk dengan cara dikikir dilakukan di dalam glove box bermedia gas  argon,  sedangkan  proses hydride - dehydride - grinding  mill menggunakan perangkat alat yang didesain untuk pembuatan serbuk dari logam/paduan logam. Proses hidriding – dehidriding dilakukan  dengan  mereaksikan  paduan U-  7Mo  dengan  gas  hidrogen  di  dalam reaktor  yang  terbuat  dari  gelas.  Paduan U-  7Mo  di  dalam  reaktor  dipanaskan  pada temperatur  350 o C  dan  divakum  hingga tekanan 0,001 mbar. Setelah tingkat kevakuman  dan  temperatur  dicapai,  reaktor dan  sistem  pemipaannya diflushing dengan gas  argon  agar  tidak  ada  udara  yang tertinggal  di  dalamnya,  kemudian  gas hidrogen dimasukkan secara perlahan hingga mencapai tekanan sekitar 1100 mbar. Pada  kondisi  tersebut  terjadi  reaksi  antara U-  7Mo  dan  gas  hidrogen  membentuk U-  7MoHx  sehingga  tekanan  menurun.
Apabila  tekanan  di  dalam  reaktor  stabil  dan tidak  ada  perubahan  tekanan,  hal  ini mengindikasikan  bahwa  reaksi  berhenti. Selanjutnya  temperatur  diturunkan  perlahan dan  dibiarkan  selama  waktu  tertentu  hingga terjadi  reaksi  antara  gas  hidrogen  dengan paduan U-7Mo. Proses selanjutnya dilakukan dengan  cara  yang  sama  hingga  temperatur ruangan  sehingga  seluruh  paduan  U-7Mo membentuk  U-7MoHx  yang  rapuh.  Pada permukaan paduan teramati retakan-retakan yang  menunjukkan  adanya  penyerapan  gas hidrogen  dan  telah  terjadi  reaksi  antara  gas hidrogen  dengan  logam  tersebut.  Retakan cenderung  menjalar  sepanjang  batas  butir. Paduan  U-7MoHx  sangat  rapuh,  namun sangat reaktif terhadap oksigen, oleh karena itu  sebelum  dibuat  serbuk  secara  mekanik terlebih dahulu dilakukan proses dehidriding. Dehidriding  dilakukan  dengan  pemanasan U- 7MoHx di dalam reaktor pada temperatur 500 o C  selama  5  jam  sehingga  terdisosiasi menjadi gas hidrogen dan U-7Mo yang tetap rapuh.  Paduan  U-7Mo  yang  rapuh  dibuat serbuk  di  dalam glove  box bermedia  gas argon  hingga  diperoleh  fraksi  partikel  butir <150 µm. Serbuk U-7Mo hasil proses dengan dikikir dan hydride - dehydride - grinding mill seperti  ditunjukkan  pada  Gambar  2.  Serbuk hasil  kikir  (Gambar  2.a)  berbentuk  pipih, sedangkan hasil proses hydride - dehydride - grinding  mill (Gambar  2.b)  cenderung equaksial.
(a)
(b) (c)
(d)
Gambar 2. Serbuk U-7Mo.
(a) hasil kikir,
(b) - hasil hydride - dehydride -
grinding mill , (c) - pengamatan menggunakan mikroskop optik, (d) pengamatan menggunakan SEM
Bentuk  dan  ukuran  serbuk  U-7Mo hasil  proses hydride - dehydride - grinding mill yang  diamati  menggunakan  SEM  pada Gambar 2.c terlihat tidak seragam. Sebagian besar  serbuk  memiliki  bentuk  cenderung equaksial,  meskipun  beberapa  serbuk  yang lainnya ditemukan mempunyai bentuk
accicular dan flake .  Ukuran  partikel  sangat bervariasi  dari  ukuran  halus  hingga  relatif besar, namun demikian karena pada partikel dengan ukuran cukup besar terlihat retakan- retakan  mikro  sehingga  dengan  mudah terfragmentasi  menjadi  ukuran  lebih  kecil sesuai yang diperlukan sebagai bahan bakar.
Kapasitas panas (Cp) serbuk U-7Mo diukur menggunakan alat Differential Scanning Calorimetry (DSC) dengan rentang temperatur  pengukuran  dari  50 –  450 o C, kecepatan  pemanasan  10 o C/menit.  Data  uji dengan rentang pengukuran
20 o C
menunjukkan bahwa terjadi kenaikan nilai Cp dari  0,14 –  0,19  J/g.C [9] seperti  ditunjukkan pada Gambar 3. Pengukuran dengan kondisi yang  sama,  logam  uranium  mempunyai  Cp antara  0,04 –  0,11  J/g.C [10] ,  dan  logam  Mo pada rentang pengukuran antara 50 – 450 o C antara 0,12 – 0,32 J/g.C [8] . Kapasitas panas paduan  U-Mo  lebih  tinggi  dibanding  Cp uranium  murni,  sehingga  secara  teoritis konduktivitas  dapat  ditingkatkan  lebih  tinggi daripada uranium murni.
Gambar 3. Kapasitas panas serbuk U-7Mo

## c. Inti Elemen Bakar U-7Mo/Al
Perbandingan  berat  serbuk  U-7Mo dan  matriks  Al  pada  pembuatan  IEB U-  7Mo/Al  densitas  uranium  7  gU/cm 3 dengan volume desain 25 x 15 x 3,15 ±0,07 mm adalah 8,865 g U-7Mo dan 1,469 g Al. Serbuk U-7Mo  dan  Al  dihomogenisasi,  kemudian dikompaksi  pada  tekanan  20  bar  dan diperoleh  IEB  U-7Mo/Al  seperti  ditunjukkan pada  Gambar  4.  Pengamatan  secara  visual pada  seluruh  permukaannya,  tidak  teramati
adanya  cacat/retak.  Ikatan  antara  serbuk U- 7Mo dan matriks Al cukup kuat sehingga tidak  mudah  patah.  Hasil  uji  dengan radiografi  teramati  bahwa  distribusi  uranium di  dalam  IEB  cukup  homogen  dan  tidak teramati adanya aglomerasi, karena sebagai persyaratan tidak diizinkan adanya pengelompokan  uranium  berdiameter  ≥  1 mm.  Dimensi  IEB  U-7Mo/Al  hasil  kompaksi sesuai  desain  yaitu  25  x  15  x  3,15 ±0,07 mm. Panjang  dan  lebar  IEB  selalu  sama  dengan yang  diprediksi,  sedangkan  ketebalan  yang perlu diperhatikan karena sangat tergantung dari  data  masukan  pada  perhitungan penentuan  komposisi  berat  serbuk  U-7Mo dan  Al.  Parameter  yang  berpengaruh ketebalan  adalah,  kadar  U  di  dalam  serbuk U-  7Mo,  berat  jenis  U-7Mo  dan  Al,  asumsi prosen  pori  didalam  IEB  dan  tekanan kompaksi.  Kedua  sisi  ujung  IEB  berbentuk tirus,  hal  ini  dimaksudkan  agar  pada  proses pengerolan  PEB  terjadi  aliran  material campuran U-7Mo dan matrik Al mengisi pada daerah  tirus  tersebut  sehingga  tidak  keluar dari zona bahan bakar.
(a) (b)
Gambar  4.  Inti  Elemen  Bakar  U-7Mo/Al menggunakan serbuk U-7Mo. (a) hasil kikir,
(b) hasil proses hydride - dehydride
- grinding mill
d. Pelat elemen Bakar U-7Mo/Al
IEB U-7Mo/Al dimasukkan ke dalam lubang frame dan  kedua  sisinya  ditutup dengan cover AlMg2 menjadi komposit yang keempat  sisi  sambungannya  diikat  dengan las  TIG  beberapa  titik  pada  keempat sambungannya.  Rakitan  ditipiskan  dengan
(Supardjo, Agoeng Kadarjono, Boybul)
pengerolan  panas  pada  temperatur  425 o C hingga  terjadi  penipisan  dari  ketebalan  8,55 mm menjadi 1,65 mm. Pelat hasil pengerolan panas dianil pada temperatur 425 o C selama
1  jam,  untuk  uji blister /lepuhan.  Hasil pengamatan  secara  visual  di  sekitar  daerah meat U-7Mo/Al, tidak teramati adanya blister . Hal  ini  menunjukkan  bahwa  ikatan  antara meat U-7Mo/Al dan kelongsong AlMg2 cukup baik  dan  tidak  terdapat  udara  yang  terjebak di dalamnya. Hasil pengerolan PEB U-7Mo/Al (menggunakan serbuk U-7Mo hasil kikir) dari ketebalan paket rol 8,55 mm menjadi 1,3 ±0,07 mm  terjadi  pemanjangan  IEB  dari  25  mm menjadi 150 mm (hampir 6 x nya). Radiografi PEB  U-7Mo/Al  yang  ditunjukkan  pada Gambar  5,  terlihat  bahwa  distribusi  uranium cukup  homogen  dengan  ujung  meat  yang cukup rata.
Gambar  5.  Radiografi  PEB  U-7Mo/Al menggunakan  serbuk  U-7Mo hasil kikir.
Uji  ketebalan  kelongsong  dilakukan dengan  memotong  bagian  tengah  PEB  U- 7Mo/Al  tegak  lurus  arah  rol  dan  kedua ujungnya searah dengan pengerolan, kemudian  di mounting ,  dipoles  hingga  rata kemudian difoto dan diukur tebal kelongsong dan meat pada  setiap  1  mm  sepanjang sampel  menggunakan mikroskop yang dilengkapi  fasilitas  ukur.  Foto  irisan  PEB U-  7Mo/Al  pada  Gambar  6  terlihat  bahwa distribusi bahan bakar U-7Mo di dalam meat cukup  homogen  yang  dikelilingi  serbuk matriks  Al.  Secara  teoritis  di  dalam  bahan bakar  dispersi  setiap  partikel  bahan  bakar
dikelilingi oleh serbuk matriks Al, namun hal ini sulit dicapai. Matriks Al berfungsi sebagai pengungkung  produk  fisi  dalam  bentuk  gas atau  padat  (saat  digunakan  sebagai  bahan bakar di dalam reaktor) sehingga memperkecil swelling PEB.  Pada  Gambar  6 terlihat bahwa meat bahan bakar sepanjang PEB  memiliki  ketebalan  yang  tidak  sama, dan terlihat bahwa salah satu ujung terbentuk dog-bone dan  ujung  yang  lain  terbentuk whisker sedang  yang  tengah  memiliki ketebalan  yang  relatif  sama.  Terbentuknya dog-bone disebabkan perbedaan berat jenis U-7Mo dan Al yang cukup jauh yaitu masing- masing  16,34  g/cm 3 dan  2,70  g/cm 3 , sehingga  pada  proses  pengerolan  material U-7Mo cenderung
terdorong
dan terakumulasi  diujung  PEB  membentuk dog- bone yang  berakibat  kelongsong  menjadi tipis.  Hal  ini  terbukti  dari  hasil  pengukuran tebal  kelongsong  dan meat PEB  U-7Mo/Al (menggunakan  serbuk  U-7Mo  hasil  kikir) yang dilakukan setiap jarak 1 mm ditunjukkan pada  Gambar  6  dan  Tabel  1.  Data  uji ketebalan menunjukkan bahwa PEB U-  7Mo/Al  dengan  ketebalan  1,45  mm memiliki ketebalan meat rerata 0,63 mm, dan ketebalan  kelongsong  rerata  0,42  mm dengan ketebalan kelongsong minimum 0,30 mm terdapat dikedua ujung PEB.
(a) (b) (c) Gambar  6.  Irisan  PEB  U-7Mo/Al,  densitas Uranium 7,0 gU/cm 3 menggunakan serbuk hasil proses dikikir.
(a) Sisi Dekat
(b) Tengah,
(c) Sisi Jauh x = tebal kelongsong,
y = tebal meat,
c = U-7Mo, d = matriks Al
Tabel 1. Data uji ketebalan kelongsong dan meat PEB U-Mo/Al densitas uranium 7 gU/cm 3 , tebal
PEB 1,45 mm (serbuk U-7Mo hasil kikir) Kelongsong Sisi Jauh Tengah Sisi Dekat Ketebalan Kelongsong rerata, mm Ketebalan Kelongsong rerata, mm Ketebalan Kelongsong rerata, mm bag. atas bag.bawah bag. atas bag. bawah bag. atas bag. bawah 0,42 0,39 0,44 0,44 0,42 0,43 0,41 0,44 0,42 Ketebalan min. Ketebalan min. Ketebalan min. Ketebalan min. Ketebalan min. Ketebalan min. 0,30 0,33 0,35 0,36 0,36 0,30 Meat Ketebalan meat rerata, mm Ketebalan meat rerata, mm Ketebalan meat rerata, mm 0,64 0,57 0,60 Hasil  pengerolan  PEB  U-7Mo/Al
(menggunakan serbuk U-7Mo hasil hydride - dehydride - grinding mill ) dari ketebalan paket rol  8,55  mm  menjadi  1,30 ±0,07 mm  terjadi pemanjangan  IEB  dari  25  mm  menjadi  150 mm (hampir 5 x nya). PEB U-7Mo/Al dan data uji radiografi yang ditunjukkan pada Gambar 7,  terlihat  bahwa  distribusi  uranium  cukup homogen  dengan  ujung meat yang  cukup rata.
Gambar  7.  PEB  dan  radiografi  U-7Mo/Al (menggunakan serbuk hasil proses hydride - dehydride - grinding mill )
Hasil  pengukuran  tebal  kelongsong dan meat PEB  U-7Mo/Al  (menggunakan
serbuk  U-7Mo  hasil  proses hydride - dehydride - grinding  mill )  yang  dilakukan setiap jarak 1 mm ditunjukkan pada Gambar 7 dan Tabel 2. Data uji menunjukkan bahwa PEB  U-7Mo/Al  dengan  ketebalan  1,45  mm memiliki  tebal meat rerata  0,63  mm,  dan ketebalan  kelongsong  rerata  0,41  mm dengan ketebalan kelongsong minimum 0,15 mm  terdapat  di  daerah  sisi  dekat  bagian bawah PEB.
(a) (b) (c) Gambar  8.  Irisan  PEB  U-7Mo/Al,  densitas Uranium 7,0 gU/cm 3 menggunakan serbuk hasil proses hydride - dehydride - grinding mill [8]
(a) Sisi Dekat
(b) Tengah,
(c) Sisi Jauh x = tebal kelongsong,
y = tebal meat
(Supardjo, Agoeng Kadarjono, Boybul)
Tabel 2. Data uji tebal kelongsong dan meat PEB UMo-Al densitas uranium 7 gU/cm 3 , ketebalan PEB 1,45 mm (serbuk U-7Mo hasil proses hydride - dehydride - grinding mill ). Sisi Jauh Tengah Sisi Dekat Ketebalan kelongsong rerata, mm Ketebalan kelongsong rerata, mm Ketebalan kelongsong rerata, mm bag. atas bag. bawah bag. atas bag. bawah bag. atas bag. bawah 0,41 0,40 0,44 0,39 0,45 0,38 0,40 0,41 0,41 Ketebalan min. Tebal min. Ketebalan min. Ketebalan min.   Ketebalan min. Ketebalan min. 0,28 0,27 0,37 0,31 0,27 0,15 Meat Ketebalan meat rerata, mm Ketebalan meat rerata, mm Ketebalan meat rerata, mm 0,64 0,62 0,62 SIMPULAN Paduan U-7Mo hasil proses peleburan  sangat  ulet  sehingga  sulit  diubah langsung  menjadi  serbuk  secara  mekanik. Serbuk  U-7Mo  hasil  proses  kikir  berbentuk pipih,  sedangkan  hasil  proses hydride - dehydride - grinding mill cenderung equaksial.  Kedua  jenis  serbuk  U-7Mo tersebut  digunakan  sebagai  bahan  baku pembuatan IEB. U-7Mo/Al dan PEB U- 7Mo/Al  diperoleh produk dengan kualitas yang hampir sama.
Membandingkan data uji PEB U- 7Mo/Al dengan jenis serbuk U-7Mo  yang dibuat  dengan  metode  yang  berbeda,  tidak terdapat perbedaan kualitas yang signifikan. Berdasar  data  penelitian  yang  meliputi  data proses  dan  ujian  alisis  menunjukkan  bahwa penggunaan  serbuk  yang  dibuat  dengan teknik hydride - dehydride - grinding mill lebih disarankan  karena  prosesnya  sederhana, mudah  dilakukan  dan  impuritas  di  dalam serbuk U-7Mo dapat diminimalkan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  disampaikan kepada pegawai PTBBN - BATAN yang telah membantu  pelaksanaan  penelitian  hingga tersusunnya makalah ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Ki Hwan Kim. et. al, (1996),
“ Development  of  High  Loading  Alloy Fuel by Centrifugal Atomization ”, RERTR, Korea.
[2]  L. Olivares, et. al,
(2010)
” Microstructural Characterization Of Dispersion  Fuel  Miniplates  Made  Of Hydrided U+7wt%Mo Powder, ” International Meeting on RERTR, Lisabon.
[3]  Ivanov et. al, (1983), “ Phase Diagram of Uranium alloys ” , Amerind Publishing Co PVT.LTD, New Delhi.
[4]  Solonin, M.I, et. al, (2000),
” Development  of  the  Method  of  High Density  Fuel  Comminution  by  Hydride- Dehydride  Processing ”,  International Meeting on RERTR, Las Vegas.
[5]  Fabio  Branco,  et.  al,  (2007) ” Powder Formation  of  γ-Uranium-Molybdenum
Alloys  via  Hydration-Dehydration ”,  29 nd International Meeting on RERTR, Prague.
[6]  Oliveira, F.B.V. et. al, (2007), “ Methods For  Fabricating  Gamma –  Uranium  – Molybdenum  (γ-UMo)  Alloys  and  Their Influence  on  Powder  Obtention  by  the HDH  Technique ”,  submitted  to  the European  Nuclear  Conference  ENC, September, Brussel .
[7]  Fabio Branco, (2014), “ Relation Between  Gamma  Decomposition  and
Powder  Formation  of γ-U8Mo  Nuclear Fuel  alloys via  Hydrogen  Embrittlement and  Thermal  Shock ”,  World  Journal  of Nuclear Science and Technology, 4, 177
– 188 .
[8]  Supardjo.  et.  al,  (2012), “Pengaruh Fabrikasi Pelat Elemen Bakar U-7Mo/Al Dengan  Variasi  Densitas  Uranium
Terhadap  Pembentukan  Pori  di  Dalam Meat  dan  Tebal  Kelongsong ”,  Jurnal Teknologi Bahan Nuklir, Vol. 8 No 2 .
[9]  Supardjo.  et.  al, (2013),  ”Karakterisasi Ingot  Paduan  U-7Mo-xTi  Hasil  Proses Peleburan Menggunakan Tungku Busur Listrik ”,  Jurnal  Teknologi  Bahan  Nuklir, Vol. 9, no.2.
[10]  Aslina,  Br.  Ginting.  et.  al,  (2007), “Pengaruh  Temperatur  Terhadap  Sifat Termal  Paduan  U-Zr  dengan  Variasi Kandungan  Zr ”,  Buletin  Triwulan  Daur
Bahan  Bakar  Nuklir,  URANIA,  Vol.  13 No. 3.
[11]  A.  Soba,  A.  Denis,  (2007), “ An
Interdiffusional  Model  for  Prediction  of the  Interaction  Layer  Growth  in  the
System Uranium-Molybdenum-
Aluminium ” Journal of Nuclear Materials.
[12] E. Perez, Y.H, Sohn, D.D.Keiser, (2008),
” U-Mo/Al Alloys Diffusion Couples Fuel-
Cladding  Interactions ”,  NIST  Diffusion
Workshop,  May  12,  2008,  Idaho
National Laboratory, University of Central Florida.
[13]  J.  Allenou,  O.  Tougait,  M.  Pasturel,  X. Iltis,  F.  Charollais,  M.C.  Anselmet, P.Lemoine,
(2011), ” Interdiffusion Behaviors in Doped
Molybdenum
Uranium  and  Aluminium  or  Aluminium Siliocon Dispersion Fuel : Effects of the Microstructure ”,  Journal  of  Nuclear Materials.