## PENGARUH PEMANASAN KERNEL UO

## 2 DALAM MEDIUM GAS ARGON TERHADAP SIFAT FISIS KERNEL UO
2 SINTER
Damunir, Sri Rinanti Susilowati, Ariyani Kusuma Dewi Pusat Sains Dan Teknologi Akselerator - BATAN Jl. Babarsari No.2, P.O. Box 6101 ykbb, Yogyakarta, Indonesia e-mail: damunir1953@gmail.com
(Naskah diterima : 19-08-2015, Naskah direvisi: 18-09-2015, Naskah disetujui: 23-09-2015)

## ABSTRAK
PENGARUH PEMANASAN KERNEL UO 2 DALAM  MEDIUM GAS  ARGON TERHADAP SIFAT FISIS  KERNEL  UO 2 SINTER. Pengaruh  pemanasan  kernel  UO 2 dalam  medium  gas  argon terhadap  sifat fisis  kernel  UO 2 sinter  telah  dipelajari.  Pemanasan  dilakukan  dalam  reaktor  sinter tipe  bed.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  memperoleh  sifat  fisis  kernel  UO 2 sinter  sesuai  dengan persyaratan penggunaan sebagai bahan bakar nuklir. Sampel yang digunakan adalah kernel UO 2 hasil reduksi pada 800 o C selama 3 jam yang mempunyai densitas sebesar 8,13 g/cm 3 ; porositas sebesar  0,26;  rasio  O/U  sebesar  2,05;  diameter  sebesar  1146  µm  dan  kebulatan  sebesar  1,05. Sampel dimasukkan ke dalam reaktor sinter, lalu divakumkan untuk mengusir udara dan pengotor dalam  reaktor.  Setelah  itu  dialirkan  air  pendingin  dan  gas  argon  pada  tekanan  5  mPa  dengan kecepatan  1,5  liter/menit  secara  kontinyu.  Temperatur  reaktor  dinaikkan  dengan  variasi  pada 1200 –  1500 o C  dan  waktu  divariasi  selama  1 –  4  jam.  Kernel  UO 2 sinter  yang  dihasilkan, dianalisis  sifat  fisisnya  meliputi  densitas,  porositas,  diameter,  kebulatan  dan  luas  muka  spesifik. Densitas  dianalisis  menggunakan  piknometer  dengan  larutan  CCl 4 ,  porositas  ditentukan menggunakan  persamaan  Haynes.  Diameter  dan  kebulatan  diamati  menggunakan  mikroskop Dino-lite. Luas muka spesifik ditentukan menggunakan surface area meter Nova-1000. Hasil yang diperoleh  menunjukkan  bahwa  pemanasan  kernel  UO 2 dalam  medium  gas  argon  perpengaruh terhadap sifat fisis kernel UO 2 sinter. Sifat fisis kernel UO 2 relatif baik diperoleh pada temperatur pemanasan  1400 o C  selama  2  jam  dan  dihasilkan  kernel  UO 2 sinter  dengan  densitas  sebesar 10,14 g/mL, porositas sebesar 7 %, diameter sebesar 893 µm, kebulatan sebesar 1,07 µm, luas muka spesifik sebesar 4,68 m 2 /g dan penyusutan padatan sebesar 22,08 %. Besaran sifat fisis ini hampir sama dengan sifat fisis kernel UO 2 yang digunakan sebagai bahan bakar nuklir .
Kata kunci: Kernel  UO 2 ,  pemanasan,  sifat  fisis,  densitas,  porositas,  luas  muka  spesifik  dan kebulatan.

## ABSTRACT
THE  HEATING  OF  UO 2 KERNELS  IN  ARGON  GAS  MEDIUM  ON  THE  PHYSICAL PROPERTIES OF SINTERED UO 2 KERNELS. The heating of UO 2 kernels in argon gas medium on  the  physical  properties  of  sinter  UO 2 kernels  was  conducted.  The  heated  of  the  UO 2 kernels was conducted in a sinter reactor of a bed type. The sample used was the UO 2 kernels resulted from the reduction results  at  800 o C temperature for  3 hours  that  had the density of  8.13 g/cm 3 ; porocity of 0.26; O/U ratio  of 2.05; diameter of 1146 µm and sphericity of 1.05.  The sample was put into a sinter reactor, then it was vacumed by flowing the argon gas at 180 mmHg pressure to drain  the  air  from  the  reactor.  After  that,  the  cooling  water  and  argon  gas  were  continuously flowed  with  the  pressure  of  5  mPa  with  1.5  liter/minutes  velocity.  The  reactor  temperature  was increased and variated at 1200-1500 o C temperature and for 1-4 hours. The sinters UO 2 kernels resulted  from  the  study  were  analyzed  in  term  of  their  physical  properties  including  the  density, porosity,  diameter,  sphericity,  and  specific  surface  area.  The  density  was  analyzed  using pycnometer  with  CCl 4 solution.  The  porosity  was  determined  using  Haynes  equation.  The diameters and sphericity were showed using the Dino-lite microscope. The specific surface area was  determined  using  surface  area  meter  Nova-1000.  The  obtained  products  showed  tha  the heating of UO 2 kernel in argon gas medium were influenced on the physical properties of sinters UO 2 kernel. The condition of best relatively at 1400 o C temperature and 2 hours time. The product resulted  from  the  study  was  relatively  at  its  best  when  heating  was  conducted  at  1400 o C temperature and 2 hours time, produced sinters UO 2 kernel with density of 10.14 gr/ml; porosity of 7 %; diameters of 893  µm; sphericity of  1.07 and specific surface area  of 4.68  m 2 /g with solidify shrinkage of 22 %.
Keywords : UO 2 kernel , heating, physical properties, density, porosity, specific surface area and sphericity.
(Damunir, Sri Rinanti Susilowati, Ariyani Kusuma Dewi)

## PENDAHULUAN
Kernel  oksida  uranium  dioksida (UO 2 )  keramik  untuk  elemen  bahan  bakar reaktor  temperatur  tinggi  berbentuk  bola ( pebble ) dapat dibuat  melalui proses sintering.  Proses  sintering  adalah  proses pemanasan  kernel  UO 2 pada  temperatur tinggi yang mendekati titik leleh UO 2 . Proses pemanasan  dilakukan  di  lingkungan  gas inert seperti  gas  hidrogen  (H 2 ),  gas  argon
(Ar) atau campurannya menggunakan tungku  pemanas  reaktor  tipe  bed.  Pada pemanasan  ini  terjadi  penguapan  dan pelepasan  senyawa  kimia  dalam  butiran kernel  UO 2 kemudian  penyusutan  sambil membentuk  ikatan  atom-atom  yang  lebih kuat  dengan  menghasilkan  kernel  UO 2 sinter [1,2] . Pemanasan kernel UO 2 dalam medium  campuran  gas  H 2 dan  Ar  pada temperatur  tinggi  (1600  -  1700 o C)  dapat menghasilkan  kernel  UO 2 sinter  berderajat nuklir yang mempunyai densitas lebih besar,
> 95 DT dan dimensi padatan dan porositas lebih  kecil  tetapi  kernel  UO 2 sinter  yang dihasilkan tidak stokiometris. Hal ini dikarenakan  terjadi  reaksi  antara  molekul UO 2 dengan  H 2 menghasilkan  beberapa struktur  molekul  uranium  oksida  seperti kernel  UO 2 sinter  stokiometris  dengan  rasio O/U  =  2,  kernel  UO 2 sinter  hipostokiometris dengan rasio O/U < 2 dan kernel UO 2 sinter hiperstokiometris dengan rasio O/2 >2 [3,4] . Pemanasan kernel UO 2 dalam medium  gas  argon  pada  temperatur  1100- 1600 o C terjadi penyusutan pori-pori kemudian  perubahan  dimensi  diameter, kebulatan dan luas muka menjadi lebih kecil.
Kernel UO 2 sinter yang dihasilkan mempunyai  densitas  lebih  besar  >  95  DT, diameter  butiran,  porositas  dan  luas  muka butiran  lebih  kecil.  Gas  argon  yang digunakan dalam pemanasan harus mempunyai kemurnian tinggi dan tidak boleh mengandung  zat  oksidator  seperti  gas  O 2 karena  dapat  mengoksidasi  molekul  UO 2 menjadi  molekul  U 3 O 8 sehingga  dapat
menurunkan  kualitas  kernel  UO 2 sinter. Menurut  Abdel  Halim,  A.S.,  Afifi,  Y.K.,  El- Adham,  K.A(1987),  pemanasan  kernel  UO 2 medium  gas  argon  pada  1100 o C  selama  2 jam  dapat  menghasilkan  kernel  UO 2 sinter yang  mempunyai  densitas  >  95  %  DT  dan luas muka spesifik 10-12 m 2 /g [5,6] . Pada  tahun  2010 [7] Pusat  Sains  dan Teknologi  Akselerator  (PSTA)  -  BATAN Yogyakarta  telah  merancang  reaktor  tipe bed.  Reaktor  ini  beroperasi  pada  1500 o C sehingga  dapat  digunakan  sebagai  tungku pemanasan  ( sintering )  kernel  UO 2 untuk menghasilkan  kernel  UO 2 sinter  yang  baik.
Permasalahannya  adalah  reaktor  sinter tersebut  belum  digunakan  oleh  peneliti sebelumnya  untuk  pembuatan  kernel  UO 2 sinter  karena  proses  vakumnya  yang  belum sempurna.  Apabila  menggunakan  medium gas  H 2 atau  campuran  gas  H 2 dan  argon akan  terjadi  kebocoran,  gas  H 2 yang  keluar dari  reaktor  akan  bereaksi  dengan  gas  O 2 dari  udara  sehingga  dapat  menimbulkan bahaya  seperti  ledakan  atau  kebakaran. Pada  penelitian  ini  akan  digunakan  gas argon sebagai medium pada proses pemanasan  kernel  UO 2 yang  menggunakan reaktor  sinter  tersebut  karena  gas  argon tidak  bereaksi  dengan  gas  O 2 dan  tidak menimbulkan  bahaya  jika  terjadi  kebocoran. Sampel  yang  digunakan  adalah  kernel  UO 2 hasil  reduksi  kernel  U 3 O 8 dengan  gas  H 2 . Kernel UO 2 sinter yang diperoleh dari proses pemanasan  kernel  UO 2 perlu  dikarak- terisasi  sifat  fisisnya  meliputi  densitas, diameter, kebulatan dan luas muka spesifik. Karakterisasi  dilakukan  untuk  mengetahui sifat  fisis  kernel  UO 2 sinter  agar  sesuai dengan  persyaratan  penggunaan  sebagai bahan  bakar  nuklir.  Hasil  karakterisasi  sifat fisis  tersebut  diharapkan  dapat  diperoleh kondisi  relatif  baik  yang  optimum  pada setiap  perubahan  temperatur  dan  waktu pemanasan.
Temperatur pemanasan dapat mempengaruhi  laju  pemadatan  (densifikasi) dan  penyusutan  pori-pori  kernel  UO 2 . Prihastono [8] ,  menyatakan  bahwa  pemana-
san  kernel  UO 2 dalam  medium  gas  argon dapat dilakukan pada 1100-1600 o C. Proses ini  mampu  menghasilkan  kernel  UO 2 sinter dengan  densitas  sebesar  95-98  %  densitas kernel  UO 2 teoritis  (DT),  10,96  g/mL, porositas sebesar 5 - 20 %, diameter antara 200 - 1000 µm dan kebulatan  <  1,1 [9] . Pada temperatur  lebih  besar  1600 o C  akan  terjadi penerimaan  panas  cukup  besar  oleh  kernel UO 2 sehingga  terjadi  penutupan  pori-pori butiran.  Gas  yang  terperangkap  didalamnya keluar  dari  dalam  kernel  UO 2 dengan  cara menembus dinding butiran sehingga dinding kernel  UO 2 menjadi  retak  atau  pecah dengan  membentuk  pori-pori,  sedangkan pada  temperatur  lebih  rendah  dari  1100 o C, terjadi  pertumbuhan  densifikasi  padatannya men-jadi lambat dan kernel UO 2 sinter  yang dihasilkan mempunyai densitas lebih rendah dari densitas kernel UO 2 teoritis.
Parameter  waktu  sangat  dibutuhkan pada pemanasan kernel UO 2 pada temperatur  tinggi  supaya  terjadi  penyusutan pori-pori  dan  peningkatan  densifikasi  kernel UO 2 . Menurut Kuncoro, B [10] , waktu pemanasan  berpengaruh  terhadap  kualitas kernel  UO 2 sinter  yang  dihasilkan.  Waktu pemanasan terlalu cepat akan menyebabkan  terjadi  keretakan  dengan menghasilkan  kernel  UO 2 sinter  yang mempunyai  pori-pori lebih  besar  dan densitas  kernel  UO 2 sinter  yang  dihasilkan lebih  rendah  dari  densitas  kernel  UO 2 teoritis. Sementara itu, pada waktu pemanasan terlalu lama akan terjadi pembesaran  volume  padatan  ( swelling ) dengan  menghasilkan  kernel  UO 2 sinter dengan  densitas  juga  lebih  rendah  dari densitas kernel UO 2 teoritis.
Karakterisasi sifat fisis yang meliputi densitas, diameter, kebulatan dan luas muka spesifik  dapat  dilakukan  dengan  menggu- nakan  beberapa  peralatan.  Densitas  kernel UO 2 sinter  dianalisis  menggunakan  pikno- meter  dengan  larutan  CCl 4 .  Diameter  dan kebulatan  diamati  menggunakan  mikroskop optik Dino-Lite, luas muka spesifik ditentukan menggunakan alat surface
areameter dan porositas ditentukan ditentukan dengan metode Haynes Mikail [11] .

## METODOLOGI
Bahan yang digunakan dalam penelitian  adalah  kernel  UO 2 hasil  reduksi kernel U 3 O 8 pada temperatur 800 o C selama 3 jam  yang mempunyai densitas 8,13 g/mL, porositas  0,26,  diameter  1146  µm  dan kebulatan 1,05. Kernel UO 2 tersebut selanjutnya  dipisahkan  antara  berbentuk bulat dengan yang tidak bulat menggunakan alat  getar  dengan  kemiringan  20 o .  Setelah itu  dipilih  butiran  berbentuk  bulat  yang  tidak pecah,  dan  masing-masing  sampel  yang akan diproses disiapkan sebanyak 1,5 g.
Gambar . 1. . Proses  pemanasan  kernel  UO 2 menggunakan  reaktor  sinter  tipe bed.
Keterangan:
1. Air pendingin,
2. Pompa,
3. Tabung gas N2,
4. Volve tabung gas,
5. Volve saluran vakum,
6. Volve saluran air,
7. Monometer,
8. Flow meter,
9. Volve gas masuk,
10. Volve saluran air,
11. Monometer,
12. Penutup alat sintering,
13. Pipa aluminium (alat sintering),
14. Furnace,
15. Tempat sampel,
16. Termokopel,
17. Monometer,
18. Volve gas keluar,
(Damunir, Sri Rinanti Susilowati, Ariyani Kusuma Dewi)

## 19. Benjana pembuangan gas, dan
20. Panel control.
Proses pemanasan dilakukan sesuai dengan  kondisi  proses  yang  diperoleh  dari uji fungsi reaktor sinter yang telah dilakukan. Peralatan  pemanasan yang  digunakan dalam  penelitian  ini  terdiri  dari  seperangkat reaktor  sinter  tipe  bed  buatan  Pusat  Sains dan  Teknologi  Akselerator  (PSTA)-BATAN Yogjakarta seperti pada Gambar 1. Parameter  operasi  reaktor  sinter  yang digunakan  adalah  tekanan  vakum  sebesar 180  mmHg,  laju  alir  gas  argon  yang digunakan sebesar 1-1,5 liter/menit, tekanan gas  dalam  reaktor  sebesar  5  mPa,  laju kenaikan  temperatur  sebesar  10 o C/menit dan  laju  penurunan  temperatur  pendinginan sebesar  10 o C/menit.  Proses  pemanasan kernel  UO 2 dalam  medium  gas  argon dilakukan dengan variasi temperatur berturut-turut  1200 o C;  1300 o C;  1400 o C dan  1500 o C  dan  menggunakan  waktu dengan  variasi  selama  1  jam;  2  jam;  3  jam dan 4 jam.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar  2  menunjukkan  bahwa perubahan  densifikasi  kernel  UO 2 pada temperatur  1200 –  1300 o C  relatif  kecil dengan  laju  perubahan  densitas  sebesar 0,29 g/mL. Hal ini terjadi karena panas yang diterima oleh kernel UO 2 selama pemanasan  sangat  kecil  dan  tidak  merata. Perubahan  densifikasi  (pemadatan)  dari kernel  UO 2 pada  temperatur  1400 o C  relatif lebih  baik  apabila  dibandingkan  dengan hasil pemanasan pada temperatur lebih kecil atau  lebih  besar  dari  1400 o C.  Pada  kondisi ini  terjadi  peningkatan  densitas  kernel  UO 2 sinter dengan laju sebesar 1,05 g/mL hingga mencapai  densitas  maksimal  sebesar  10,14 g/mL,  karena  panas  yang  diterima  oleh kernel  UO 2 cukup  besar  dan  merata.  Pada temperatur  1500 o C  panas  yang  diterima oleh  karnel  UO 2 sangat  besar  sehingga tejadi pembesaran
volume
padatan ( swelling ) dan
keretakan
dengan
membentuk pori-pori (poros) seperti ditunjukkan  pada  Tabel  1.  Pada  kondisi  ini terjadi penurunan densitas kernel UO 2 sinter dengan  laju  sebesar  0,11  g/mL.  Perubahan densitas  kernel  UO 2 sinter  tersebut  kecil sekali dan dapat diabaikan.
Gambar . 2. . Pengaruh  temperatur  pemana- san  butiran  UO 2 selama  2  jam dalam medium gas argon terhadap  densitas  kernel  UO 2 sinter
Hasil  analisis  luas  muka  kernel  UO 2 menggunakan alat surface areameter diperoleh hubungan antara temperatur pemanasan  dengan  luas  muka  spesifik kernel  UO 2 sinter  seperti  ditunjukkan  pada Gambar  3.  Dari  Gambar  3  terlihat  bahwa hubungan  antara  temperatur  pemanasan dengan  luas  muka  spesifik    mempunyai persamaan  garis  lurus  y  =  -  0,003x+9,678 dengan  koefisien  regresi  R  =  0,996  dan tangensial  negatif.  Hal  ini  disebabkan  oleh terjadinya  pengecilan  pori-pori  kernel  UO 2 sinter  yang  ditunjukkan  dengan  penurunan luas muka spesifik kernel UO 2 sinter sebagai akibat kenaikan temperatur.
Gambar . 3. . Pengaruh temperatur pema- nasan  butiran  UO 2 terhadap  luas muka spesifik kernel UO 2 sinter
Perbedaan luas muka spesifik kernel  UO 2 sinter  yang  dihasilkan  dari temperatur 1200 o C sampai temperatur 1500 o C sangat kecil sehingga tidak tampak pada perubahan densitas kernel UO 2 sinter.
Tabel  1  menunjukkan  hasil  proses pemanasan  kernel  UO 2 pada  temperatur 1200 o C, 1300 o C dan 1400 o C selama 2 jam terjadi  penurunan  porositas,  diameter  dan penyusutan  kernel  UO 2 sinter  secara signifikan.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa panas  yang  diterima  oleh  kernel  UO 2 mampu  meningkatkan  proses  densifikasi padatan.  Pada  temperatur  1500 o C  jumlah panas  yang  diterima  oleh  kernel  UO 2 cukup besar  sehingga  menyebabkan  pembesaran volume padatan. Terjadinya kenaikan
porositas  kernel  UO 2 dan  diameter  kernel UO 2 sinter  diikuti  penurunan  penyusutan butiran  yang  signifikan,  tetapi  temperatur pemanasan  pada  1500 o C  tidak  merubah kebulatan  ( sperisitas )  kernel  UO 2 ,  hal  ini ditunjukkan  oleh  deviasi  standar  relatif sebesar  1,19  %.  Fenomena  ini  disebabkan karena  kernel  UO 2 sinter  yang  dianalisis adalah  butiran  yang  bulat  dan  hasil pemisahan butiran dilakukan dengan menggunakan  alat  ayakan  dengan  getar elektrik,  selanjutnya  besar  porositas  kernel UO 2 sinter  ditentukan  dengan  metode Haynes menggunakan persamaan: π = ( DT – Da)/ (DT) x 100 %,
DT = densitas teoritis, dan Da = densitas hasil analisis [11] .
Tabel  1.  Pengaruh  temperatur  pemanasan  kernel  UO 2 terhadap  porositas,  diameter,  kebulatan dan   penyusutan kernel UO 2 sinter
Tempe ratur ( o C) Porositas kernel UO 2 sinter (%) Diameter kernel UO 2 (µm ) Kebulatan kernel UO 2 sinter Penyusutan kernel UO 2 sinter (%) Umpan Sinter 1200 1300 1400 1500 20 17 7 8 1146 1146 1146 1146 1029 980 893 951 1,04 1,06 1,07 1,06 10,21 14,48 22,08 17,02
Gambar  4  menunjukkan  bahwa bentuk  butiran  kernel  UO 2 sinter  hasil pengamatan  dengan  mikroskop  Dino-Lite pada pembesaran 50 kali. Kernel UO 2 sinter hasil  pemanasan  pada  temperatur  1200 o C dan  1300 o C  selama  2  jam  masing-masing ditunjukkan pada Gambar 4.a dan 4b.
Kernel  UO 2 sinter  hasil  pemanasan berbentuk relatif bulat dan terdapat serpihan dipermukaan  butiran.  Hal  ini  disebabkan karena panas yang diterima selama pemanasan  relatif  kecil  sehingga  laju perubahan  densifikasi  dan  penyusutan  pori- pori  butiran  sangat  lambat.  Bentuk  kernel UO 2 sinter hasil pemansan pada temperatur 1400 o C  selama  2  jam  ditunjukkan  pada Gambar  4c,  terlihat  kernel  UO 2 sinter  hasil pemanasan  mempunyai  bentuk  bulat  dan terdapat  sedikit  serpihan  di  permukaan butiran. Hal ini dikarenakan laju perubahan
densifikasi  kernel  UO 2 pada  temperatur 1400 o C relatif lebih baik dari hasil pemanasan pada temperatur lebih kecil atau lebih besar dari 1400 o C.
Gambar . 4. . Bentuk  kernel  UO 2 sinter  hasil pemanasan  kernel  UO 2 dalam medium gas argon selama 2 jam.
(Damunir, Sri Rinanti Susilowati, Ariyani Kusuma Dewi)
Keterangan: a : Kernel UO 2 sinter hasil sintering 1200 o C selama 2 jam b : Kernel UO 2 sinter hasil sintering 1300 o C selama 2 jam c : Kernel UO 2 sinter hasil sintering 1400 o C selama 2 jam d : Kernel UO 2 sinter hasil sintering 1500 o C selama 2 jam
Bentuk  kernel  UO 2 sinter  hasil pemanasan pada temperatur 1500 o C ditun- jukkan pada Gambar 4d. Bentuk kernel UO 2 sinter  hasil  pemanasan  relatif  bulat  dan terdapat  serbihan  cukup  banyak  karena panas yang diterima oleh karnel UO 2 sangat besar  sehingga  tejadi  pembesaran  volume padatan  ( swelling )  dan  keretakan  pada  per- mukaan butiran.
Dari  variasi  hasil  pemanasan  terha- dap kernel UO 2 diperoleh kondisi kernel UO 2 relatif  baik  adalah  pada  kondisi  pemanasan dengan  temperatur  1400 o C.  Pada  kondisi ini  dihasilkan  kernel  UO 2 sinter  yang mempunyai  porositas  dan  diameter  kernel UO 2 sinter  paling  kecil  dan  penyusutan paling  besar.  Hasil  analisis  sifat  fisis  ini hampir  sama  dengan  sifat  fisis  kernel  UO 2 yang  digunakan  sebagai  bahan  bakar  nuklir yaitu  porositas  antara  5  %  sampai  20  %, diameter antara 200-1000 µm dan kebulatan < 1,1 [9] .
Gambar  5  menunjukkan  bahwa densitas  kernel  UO 2 yang  diperoleh  dari hasil  pemanasan  pada  temperatur  1400 o C dalam  medium  gas  argon  selama  1  jam relatif kecil karena panas yang diterima oleh kernel  UO 2 lebih  kecil  dan  tidak  merata, sehingga menyebabkan pertumbuhan densifikasi  menjadi  lambat.  Densitas  kernel UO 2 yang  diperoleh  dari  hasil  pemanasan pada  temperatur  1400 o C  selama  2  jam relatif  lebih  baik  dari  hasil  pemanasan  lebih kecil  atau  lebih  besar  dari  2  jam.  Pada kondisi  ini  terjadi  peningkatan  densitas kernel  UO 2 sinter  dengan  laju  sebesar 0,45 g/mL hingga mencapai densitas maksimal sebesar 10,14 g/mL. Hal ini terjadi karena panas yang diterima oleh kernel UO 2 cukup  besar,  sehingga  laju  pertumbuhan
densi-fikasi dan penyusutan pori-pori butiran cukup  besar  dan  merata.  Sementara  itu, densitas  kernel  UO 2 yang  diperoleh  dari hasil pemanasan selama 3 jam hingga 4 jam terjadi  penurunan  densitas  secara  signifikan dengan  laju  penurunan  sebesar  0,19  g/mL hingga  0,92 g/mL.  Kondisi  ini  dikarenakan panas yang diterima oleh kernel UO 2 sangat besar  sehingga  terjadi  pembesaran  volume dengan  membentuk  pori-pori  (poros)  lebih besar  dibandingkan  dengan  pori-pori  kernel UO 2 yang terbentuk selama 2 jam.
Gambar . 5. . Pengaruh waktu pemanasan kernel  UO 2 pada  temperatur 1400 o C terhadap densitas kernel UO 2 sinter.
Gambar . 6. . Pengaruh waktu pemanasan kernel  UO 2 terhadap  luas  muka spesifik kernel UO 2 sinter.
Hubungan antara waktu pemanasan dengan luas muka spesifik kernel UO 2 sinter ditunjukkan  pada  Gambar  6.  Gambar  6 menunjukkan pendekatan berupa garis lurus dengan  persamaan  y  =  0,033x + 4,59  dan koefisien regresi R = 0,528 dengan besaran tangansial  positif.  Hal  ini  dikarenakan adanya  sedikit  pembesaran  pori-pori  kernel UO 2 sinter yang ditunjukkan oleh perubahan luas muka spesifik kernel UO 2 sinter sebagai akibat  kenaikan  waktu  pemanasan  pada
temperatur  yang  sama.  Perbedaan  luas muka  spesifik  kernel  UO 2 sinter  yang dihasilkan  dari  waktu  pemanasan  selama  1 jam  hingga  4  jam  relatif  kecil  dibandingkan dengan perubahan luas muka spesifik kernel UO 2 hasil pemanasan pada setiap perubahan  temperatur  diatas.  Perubahan luas  muka  spesifik  tersebut  juga  tidak tampak  pada  perubahan  densitas  kernel UO 2 sinter.
Hasil proses pemanasan kernel UO 2 pada temperatur 1400 o C selama 1; 2; 3 dan 4  jam  ditunjukkan  pada  Tabel  2.  Pada proses pemanasan tersebut terjadi perubahan  porositas,  diameter,  kebulatan dan  penyu-sutan  kernel  UO 2 sinter  secara signifikan.  Kernel  UO 2 sinter  mengalami penurunan porositas pada temperatur pemanasan  1400 o C  selama  2  jam  apabila dibandingkan  dengan  pemanasan  selama 1 jam.  Hal  ini  diikuti  penurunan  diameter kernel  UO 2 sinter  dari  975  µm  menjadi  893
µm  dan  mengalami  kenaikan  penyusutan butiran  dari  14,92  %  hingga  mencapai 22,08 %.  Hasil  kernel  UO 2 sinter  pada pemanasan  selama  3  jam  hingga  4  jam mengalami kenaikan porositas dan diameter butiran yang terjadi sangat signifikan bahkan bila  dibandingkan  dengan  porositas  kernel UO 2 yang  dilakukan  pemanasan  pada temperatur
1400 o C selama 2 jam. Perubahan  diameter  kernel  UO 2 tidak signifikan,  demikian  juga  dengan  proses penyusutan  kernel  UO 2 .  Sebaliknya  waktu pemanasan  juga  tidak  merubah  kebulatan ( sperisitas )  kernel  UO 2 ,  hal  ini  ditunjukkan dengan  besaran  deviasi  standar  relatif  yang diperoleh  sebesar  1,97  %.  Fenomena  ini dikarenakan kernel UO 2 sinter yang dianalisis  adalah  butiran  yang  bulat  dan merupakan hasil pemisahan dengan menggunakan  alat  dengan  cara  yang  sama seperti diatas.
Tabel  2.  Pengaruh  waktu  pemanasan  kernel  UO 2 terhadap  luas  muka  spesifik,  porositas, diameter, . kebulatan dan penyusutan kernel UO 2 sinter.
Waktu (Jam) Porositas Kernel UO 2 sinter (%) Diameter kernel UO 2 (µm) Kebulatan kernel UO 2 sinter Penyusutan kernel UO 2 sinter (%) Umpan Sinter 1 2 3 4 13 7 10 18 1146 1146 1146 1146 975 893 954 951 1,03 1,07 1,03 1,06 14,92 22,08 16,73 17,02
Gambar  7  menunjukkan  bahwa bentuk  butiran  kernel  UO 2 sinter  yang merupakan hasil pengamatan dengan mikroskop  Dino-Lite  pada  pembesaran 50 kali.  Kernel  UO 2 sinter  hasil  pemanasan pada  temperatur  1400 o C  selama  1  jam ditunjukkan  pada  Gambar  7a.  Terlihat  jelas butiran  kernel  UO 2 sinter  berbentuk  relatif bulat  dan  terdapat  serpihan  di  permukaan butiran, karena panas  yang diterima selama pemanasan  relatif  kecil  sehingga  laju perubahan  densifikasi  dan  penyusutan  pori- pori butiran lambat. Bentuk kernel UO 2 sinter hasil  pemanasan  selama  2  jam  ditunjukkan pada Gambar 7b. Kernel UO 2 hasil sinter
mempunyai  bentuk  bulat  dan  terdapat sedikit  serpihan  di  permukaan  butiran.  Hal ini  dikare-nakan  laju  perubahan  densifikasi kernel  UO 2 relatif  lebih  baik  dari  hasil pemanasan  pada  waktu  lebih  kecil  atau lebih  besar  dari  2  jam.  Bentuk  kernel  UO 2 sinter  hasil  pemanasan  pada  temperatur 1400 o C selama 3 jam dan 4 jam ditunjukkan pada  Gambar  7c  dan  7d.  Kernel  UO 2 sinter diperoleh berbentuk relatif bulat dan terdapat  serbihan  cukup  banyak  karena panas yang diterima oleh karnel UO 2 sangat besar  sehingga  tejadi  pembesaran  volume padatan  ( swelling )  dan  keretakan  pada permukaan  butiran.
(Damunir, Sri Rinanti Susilowati, Ariyani Kusuma Dewi)
Gambar . 7. . Bentuk  butiran  kernel  UO 2 sinter hasil  pemanasan  pada  tempe- ratur 1400 o C selama 1- 4 jam.
Keterangan: a  :  Kernel  UO 2 sinter  hasil  sintering  selama
1 jam pada temperatur 1400 o C b  :  Kernel  UO 2 sinter  hasil  sintering  selama 2 jam pada temperatur 1400 o C c : Kernel UO 2 sinter hasil sintering selama 3 jam pada temperatur 1400 o C
d  :  Kernel  UO 2 sinter  hasil  sintering  selama 4 jam pada temperatur 1400 o C
Kondisi  waktu  pemanasan  kernel UO 2 relatif  baik  adalah  selama  2  jam.  Pada kondisi  ini  menghasilkan  kernel  UO 2 sinter yang  mempunyai  porositas  dan  diameter kernel UO 2 sinter paling kecil dan penyusutan paling besar.

## SIMPULAN
Temperatur  pemanasan  kernel  UO 2 dalam  medium  gas  argon  berpengaruh terhadap sifat fisis kernel UO 2 sinter. Kondisi temperatur pemanasan relatif baik diperoleh pada  1400 o C  dengan  waktu  pemanasan selama  2  jam.  Parameter  sifat  fisis  kernel UO 2 sinter  sebagai  hasil  pemanasan  pada temperatur  1400 o C  selama  2  jam  diperoleh kernel  UO 2 sinter  dengan  densitas  sebesar 10,14  g/mL,  porositas  sebesar  7  %, diameter  sebesar  893  µm,  kebulatan sebesar  1,07  µm,  luas  muka  spesifik sebesar  4,68  m 2 /g dan  penyusutan  padatan sebesar  22,08  %.  Besaran  sifat  fisis  ini hampir  sama  dengan  sifat  fisis  kernel  UO 2
yang  digunakan  sebagai  bahan  bakar  nuklir yang  mempunyai  porositas  antara  5  % sampai 20 %, diameter antara 200-1000 µm dan kebulatan < 1,1.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan
banyak terima kasih kepada saudara Moch. Qoyum,
mahasiswa tugas akhir STTN-BATAN, Sudaryo,  Moch.  Setyadji,  Triyono,  Parimun, Saudari  Fitrotun  Alliyah  (mahasiswa  S-2 UGM)  dan  semua  pihak  yang  telah  banyak membantu  sehingga  makalah  ini  dapat diselesaikan,  semoga  terjalin  kerjasama yang baik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Kang,  S,  (2005), Sintering,  Densi- fication,  Grain  Growth,  and  Micro- structure .  Oxford:  Elsevier  Butterworth- Heinemann.
[2]  Charollais.F,  Fonquernie.S,  Perrais.Ch, Peres.M,  Celler.  Fr,  Harbonier,  G, (2004), CEA and Areva R&D HTR Fuel Fabrication  &  Presentation  of  the  GAIA Experimental  Manufacturing  Line , 2nd International  Topical  Meeting  on  High
Temperature
Reactor Technology Beijing, 1-11.
[3]  Han,  J.K,  W.K,  Park,  S.K.  Kim,  (1983), The  Sintering  Behavior  of  The  Hyper stoichiometric  uranium  dioxide  in  the Oxidative  Atmosphere .  Journal  of  The Korean Society, 15.
[4]  Freitas,  C.  T,  (1980), Uraium  Dioxide Sintering  Kinetics  and  Mechanisms Under  Controlled  Oxygen  Potentials . Sao  Paulo,  Brasil:  Institute  De  Energia Atomica.
[5]  Damunir,  Setyadji.  M,  (2007),  Aspek Kinetika  Reaksi  Kernel  U 3 O 8 dengan Gas  H 2 terhadap  Karakteristik  Energi Aktivasi,  Laju  Reaksi  dan  Rasio  O/U Kernel  UO 2 .  Jurnal  Teknologi  Bahan Nuklir-BATAN, 3, 49-109.
[6]  Damunir,  Setyadji.  M,  (2012),  Karak- teristik  Indek Sintering ,  Mikrostruktur
dan  Marfologi  Kernel Sintering Kernel UO 2 secara Fluidisasi. Jurnal Teknologi
Bahan Nuklir, Volume 8 (1), 1-66.
[7]  Setyadji,  M.,  S.  Atmojo,  A.  Triyono,
(2010),  Analisis  Rancangan  dan  Pem- buatan  Reaktor  Sinter  Kernel  UO 2 .
Jurnal  IPTEK  Nuklir  Ganedra,  12,  37- 45.
[8]  Prihastono.  H,  (2004),  Pembuatan
Kernel  U 3 O 8 dengan  Proses  Gelasi Internal-Dehidrasi dalam Medium 2-Etil- heksanol, Yogyakarta.
[9]  IAEA.  (2010), High  Temperature  Gas Cooled  Reactor  Fuel  and  Material , International  Atomic  Energy,  VIENNA, IAEA-TECDOC-1645, 10-30.
[10]  Kuncoro.  B,  (2006),  Pengaruh  Tempe- ratur  dan  Waktu Sintering terhadap
Kualitas  Kernel  UO 2 dalam Furnace
Jenis Fluidized Bed , Yogyakarta.
[11]  Qoyum.  H,  (2013), Sintering Kernel UO 2 Hasil  Reduksi  dalam  Medium  Gas Argon  Terhadap  Sifat  Fisis  Kernel  UO 2
Sinter,  Tugas  akhir  Sekolah  Tinggi Teknologi Nuklir, BATAN - Yogyakarta.
[12]  IUPAC,  (1994), Recomendations  for The  Characterization  of  Porous  Solids . Physical  Chemistry  Division  Commis- sion On Colloid And Surface Chemistry.
International  Union  Of  Pure  And Applied Chemistry.
[13]  Rahaman.  M,  (2006), Ceramic  Proces- sing  and  Sintering .  Boca  Raton:  Taylor
& Francis Group.
[14]  Sugondo,  (2000),  Analisis  Pemadatan, Pengkerutan,  dan  Pertumbuhan  Butir Sintering UO 2 .  Jurnal  Daur  bahan Bakar “URANIA”.
[15] Thridandapani  R,  (2010), The  Effect  of Microwave Energy on Sintering . Disser- tation,  Virginia  Polytechnic  Insti-tute and State University, Blackburg, Virginia.
[16]  Xiao-dong,  Y.,  G.  Jia-cheng,  W.  Yong, (2008), Low-Temperature Sintering Pro- cess  for  UO 2 Pellets  in  Partially- oxidative  Atmosphere .  Trans.  Nonfer- rous Met. Soc. China.
[17]  Kim  Yeoku.,  Jeong  Kyung  Chai.,  Oh Seung Chul., Cho Moonsung., Na Sang Ho.,  Lee  Youn  Woo.,  Chang  Wha., (2005), A Basic Study on Spherical UO 2 Kernel  Preparation  using  The  Sol-Gel Method ,  Journal  of  the  Korean  ceramic society, Vol 42, 9 , page 1-13.
[18]  Chai  Jeong,  K  et  al,  (2007), ADU compound  Particle  Preparation  for HTGR  Nuclear  Fuel  in  Korea ,  J.
Ind.Eng. Cheme . Vol 13, No 5.
[19]  Damunir, (2010), Pengaruh konsentrasi PVA,  Konsentrasi  Uranium, pH Larutan Uranil Nitrat dan Waktu Ageing Larutan Sol  Uranium  Terhadap  Viskositas  Sol Uranium, Jurnal IPTEK Nuklir
GANENDRA.  ISSN  140-6957.  Vol  3, No.1.
[20]  Kitamura  N.,  Watarumi  K.,  Sata  K, (2003), Nuclear  fuel  industries  Ltd,
Naka  Ibaki  Japan;  Present  status  initial core  fuel  fabrication  for  HTR ,  Article  in IAEA-TECDOC-988:  Vienna  373  -383.