## ANALISIS CACAT BLISTER PADA KELONGSONG BAHAN
BAKAR U 3 Si 2 /Al MENGGUNAKAN ULTRASONIC TEST
Muhammad Fauzi 1 , Roziq Himawan 2 , Helmi Fauzi Rahmatullah 1 , Setia Permana 1 , Antonio Gogo 1
1 Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir – BATAN
Kawasan Puspiptek Serpong Gd.20, Tangerang Selatan, Banten 15314
2 Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir – BATAN Kawasan Puspiptek Serpong Gd.80, Tangerang Selatan, Banten 15314 email: muhfauzi@batan.go.id (Naskah diterima: 09 −09−2017, Naskah direvisi: 12−10−2017, Naskah Disetujui:27−10−2017)

## ABSTRAK
ANALISIS CACAT
BLISTER PADA
KELONGSONG BAHAN BAKAR U 3 Si 2 /Al MENGGUNAKAN ULTRASONIC  TEST .  Integritas  bahan  bakar  adalah  salah  satu  aspek keselamatan  yang  harus  dipertimbangkan  selama  reaktor  nuklir  beroperasi.  Terbentuknya  cacat pada  bahan  bakar  setelah  digunakan  di  dalam  reaktor  tidak  diinginkan,  karena  dapat mempengaruhi unjuk kerja bahan bakar. Oleh karena itu, perlu dilakukan uji pasca iradiasi untuk menjamin integritas bahan bakar. Uji tak merusak menggunakan ultrasonic test adalah salah satu metode  alternatif  untuk  melakukan  uji  pasca  iradiasi.  Analisis  ini  bertujuan  untuk  mendeteksi adanya  cacat blister pada  kelongsong  bahan  bakar  nuklir  tipe  pelat.  Pada  uji  pasca  iradiasi menggunakan ultrasonic  test perlu  ditentukan  parameter  operasi  agar  diperoleh  hasil  yang akurat.  Penentuan  optimasi  parameter ultrasonic  test dilakukan  terhadap  kelongsong  bahan bakar  U 3 Si 2 /Al  yang  terdapat  cacat blister .  Pengujian  dilakukan  menggunakan  dua  teknik,  yaitu teknik pulse-echo dan through transmission . Dari hasil pengujian diperoleh display A-scan berupa sebuah  sinyal  yang  menunjukkan  adanya  cacat  atau  tidak.  Tingginya  sinyal  tersebut  kemudian dievaluasi  sehingga  diperoleh  parameter  optimal  untuk  penentuan  adanya  cacat.  Hasil  evaluasi menunjukkan bahwa cepat rambat gelombang longitudinal di medium air diperoleh sebesar 1545 m/s.  Jarak  optimal  antara probe terhadap  benda  uji  dengan  teknik pulse-echo adalah  20  mm. Jarak  optimal  antar  kedua probe dengan  teknik through  transmission adalah  40  mm.  Pengujian pada bagian blister dengan teknik pulse-echo terjadi penurunan sinyal luaran sebesar 19 %FSH, sedangkan  dengan  teknik through  transmission terjadi  penurunan  sinyal  luaran  sebesar  80 %FSH.  Berdasarkan  hasil  penelitian  dapat  disimpulkan  bahwa  metode ultrasonic  test dapat mendeteksi  adanya blister pada  pelat  elemen  bakar  secara  efektif.  Dari  kedua  teknik  yang digunakan  untuk  mendeteksi  adanya  cacat  di  dalam  kelongsong  bahan  bakar  diperoleh  hasil bahwa teknik through transmission menunjukkan perbedaan sinyal luaran yang lebih jelas antara bagian  normal  dengan  bagian blister pada  kelongsong  bahan  bakar  dibandingkan  teknik pulse- echo .  Parameter  optimal  dan  teknik through  transmission yang  diperoleh  selanjutnya  akan digunakan untuk menentukan cacat pada pelat elemen bakar pasca iradiasi.
Kata kunci : ultrasonic test , kelongsong AlMg2, blister , pulse-echo , through transmission .

## ABSTRACT
BLISTER  DEFECT  ANALYSIS  OF  U 3 Si 2 /Al  FUEL  CLADDING  BY  ULTRASONIC  TEST .  Fuel integrity is one of safety considerations during nuclear reactor operation. Any defect resulted after reactor  operation  should  be  avoided.  Thus,  in  nuclear  fuel  development,  post-irradiation examination  is  necessary  to  be  performed  to  ensure  fuel  integrity.  Non-destructive  test  using ultrasonic  method  is  one  of  alternative  methods  to  perform  post-irradiation  examination.  The objective  of  this  analysis  is  to  detect  blister  defect  in  cladding  of  plate  type  nuclear  fuel.  In  post irradiation examination (PIE) using ultrasonic method, the operation parameters are necessary to determine.  In  this  experiment,  this  analysis  method  was  conducted  on  U 3 Si 2 /Al  fuel  element cladding  consisting  blister  defect.  Ultrasonic  tests  were  done  using  two  techniques,  i.  e.  pulse- echo  and  through  transmission  techniques.  The  results  were  presented  in  A-scan  display.  The results  show  that  the  longitudinal  wave  speed  in  water  used  in  the  testing  is  1545  m/s.  The optimal  distance  between  the  probe  and  the  specimen  when  using  pulse-echo  technique  is  20 mm. The optimal distance between the two probes when using through transmission technique is 40 mm. Tests at blister area using pulse-echo technique caused output signal to decerease by 19 %FSH,  while  through  transmission  technique  caused  output  signal  to  decrease  by  80  %FSH. According  to  the  results  it  can  be  concluded  that  ultrasonic  test  is  effective  to  detect  a  blister defect  in  plate  type  nuclear  fuel,  and  through  transmission  technique  exhibited  a  clearer difference  between  normal  area  and  blister  area  in  fuel  cladding  when  compared  to  pulse-echo technique.
Keywords : ultrasonic test, U 3 Si 2 /Al fuel cladding, blister, pulse-echo, through transmission
.
(Muhammad Fauzi, Roziq Himawan, Helmi Fauzi Rahmatullah, Setia Permana, Antonio Gogo)

## PENDAHULUAN
Instalasi  Radiometalurgi  merupakan fasilitas yang berperan dalam kegiatan Post- Irradiation  Examination (PIE).  Kegiatan  PIE diperlukan  untuk  mengetahui  karakteristik dan  unjuk  kerja  bahan  bakar  yang  telah mengalami  irradiasi  dalam  reaktor  nuklir[1]. Elemen  bakar  nuklir  diiradiasi  di  dalam reaktor  dengan  fluks  neutron  10 14 n/cm 2 s, sebagai  akibatnya  akan  terjadi  perubahan komposisi  unsur  dan  sifat-sifat  kimia  di dalam  bahan  bakar  dan  material  pelapis bahan bakar (kelongsong). Tingkat
perubahan ini tergantung dengan daya yang dihasilkan oleh bahan bakar dalam mengoperasikan reaktor nuklir[2].
Perubahan  komposisi  unsur  dan  sifat-sifat kimia  di  dalam  bahan  bakar  dan  bahan kelongsong  akan  menyebabkan  perubahan sifat fisis, antara lain penurunan daya hantar panas  dan  perubahan  mikrostruktur  serta densitas  bahan  bakar[3].  Hal  ini  akan menyebabkan penurunan  unjuk kerja bahan bakar.  Data  pengujian  yang  diperoleh  dari kegiatan  PIE  digunakan  oleh  fabrikator bahan  bakar  dan  operator  reaktor  dalam rangka  perbaikan  dan  peningkatan  design bahan  bakar  dari  segi  keselamatan  dan ekonomi  bahan  bakar.  Selain  itu,  data kegiatan PIE digunakan oleh Badan
Pengawas Tenaga Nuklir (BAPETEN)
sebagai penilaian keselamatan dan keberlanjutan perizinan pengoperasian instalasi nuklir[4].
Salah  satu  kegiatan  PIE  di  Instalasi Radiometalurgi  (IRM) –  Pusat  Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBBN) adalah melakukan uji tak merusak ( Non-Destructive Test /NDT)  terhadap  bahan  bakar  tipe  pelat (pelat elemen bakar U 3 Si 2 /Al). Dalam bidang NDT,  X-ray  radiografi  dan ultrasonic  test
(UT) merupakan teknik uji tak merusak yang paling  sering  digunakan  untuk  mengetahui cacat  internal  pada  benda  uji[5] . Uji  tak merusak  pada  pelat  elemen  bakar  pasca iradiasi  menggunakan  UT dalam  kegiatan PIE  di  IRM  bertujuan  untuk  mendeteksi
adanya  anomali  atau  cacat.  Pengaruh iradiasi  pada  pelat  elemen  bakar  dapat menimbulkan  terjadinya  fenomena swelling (pembengkakan)[6]  dan  terbentuknya blister (lepuhan)[7]  pada  permukaan  pelat  elemen bakar.  Uji  tak  merusak  dilakukan  di  dalam hot  cell IRM,  sebelum  alat  UT  dipasang  di dalam hot  cell ,  perlu  dilakukan  optimasi parameter  pengoperasian  yang  tepat  agar alat  pengujian  tersebut  nantinya  dapat dengan  mudah  dioperasikan  oleh  operator dari operating  area menggunakan  tangan manipulator  serta  mampu  memperoleh  data hasil pengujian yang akurat.
Pada  saat  ini,  metode  yang  sering digunakan  oleh  beberapa  negara  dalam kegiatan  PIE  khususnya  dalam  bidang  NDT antara  lain  metode  visual,  pengukuran dimensi, gamma  scanning ,  X-ray  radiografi dan eddy current test [8], seperti  PIEF ( Post- Irradiation  Examination  Facility )  di  Korea Selatan, RIAR ( Research Institute of Atomic Reactors -Russia,  dan  INL  ( Idaho  National Laboratory )-USA[9].  Fasilitas  nuklir  untuk analisis PIE di Perancis saat ini sedang dan telah mengembangkan sistem pengujian tak merusak menggunakan ultrasonic test untuk kegiatan  PIE. Institute  of  Electronic  and Systems bekerja  sama  dengan Alternative Energies  and  Atomic  Energy  Comission (CEA)  Perancis  sedang  mengembangkan berupa  sistem  pengujian  berbasis ultrasonic test untuk  mengamati  perilaku  antarmuka pelet-kelongsong  bahan  bakar  PWR (Power Water  Reactor) tipe rod pasca  iradiasi  [10].
Sementara  itu,  fasilitas  LECA-STAR  di Perancis  telah  berhasil  melakukan  uji  tak merusak  berbasis ultrasonic  test pada bahan bakar LWR (Light Water Reactor) tipe rod pasca iradiasi untuk mengetahui analisis komposisi dan kandungan gas fisi[11].
Dalam  usaha  untuk  melakukan kegiatan  PIE  khususnya  uji  tak  merusak, maka  pada  kegiatan  ini  dipersiapkan langkah  langkah  untuk  pengoperasian  alat UT di  dalam hot  cell .  Langkah  awal  yang dilakukan  adalah  penentuan  parameter operasi  dan  analisis  cacat  pada  pelat
elemen  bakar  pra  iradiasi  di  luar hot  cell. Pengujian  dan  analisis  cacat  dilakukan dengan metode uji tak merusak menggunakan  UT  pada  kelongsong  bahan bakar  U 3 Si 2 /Al  menggunakan Ultrasonic Flaw  Detector tipe A-scan dengan  teknik pengujian water  immersion .  Teknik water immersion merupakan  salah  satu  teknik pengujian  pada  UT,  dimana  benda  uji  dan probe dimasukkan  ke  dalam  air  pada  saat pengujian.  Teknik water  immersion dipilih karena  pelat  elemen  bakar  pasca  iradiasi memiliki tingkat paparan radiasi yang sangat tinggi,  sehingga probe tidak  boleh  kontak langsung  dengan  benda uji. Pada penelitian ini  digunakan  dua  jenis  teknik  pengujian, yaitu  teknik pulse-echo dan  teknik through transmission .  Teknik  pengujian pulse-echo menggunakan  satu  unit probe ,  dimana probe tersebut  dapat  berfungsi  sebagai transmitter dan receiver .  Prinsip  kerja  dari teknik  ini  adalah probe memancarkan gelombang ultrasonik dan merambat melalui medium  air  hingga  menyentuh  permukaan atas benda uji.Ketika gelombang menyentuh permukaan  atas  benda  uji  maka  akan muncul sinyal pertama yang disebut dengan initial  entry ,  yang  merupakan  gelombang
pantul dari permukaan benda uji. Gelombang  merambat  masuk  ke  dalam benda  uji  hingga  menyentuh  dasar  benda uji,  sehingga  muncul  sinyal  kedua  yang disebut backwall  echo .  Apabila  terdapat cacat  pada  benda  uji  maka  akan  muncul sinyal  diantara initial  entry dan backwall echo yang  disebut  dengan flaw  echo [12] . Teknik  pengujian through  transmission menggunakan  dua  unit probe ,  dimana  satu probe berfungsi sebagai transmitter dan satu probe lainnya  berfungsi  sebagai receiver . Prinsip  kerja  dari  teknik  ini  adalah probe transmitter memancarkan
gelombang ultrasonik  dan  merambat  melalui  medium air, ketika menemui benda uji  yang berbeda jenis material, gelombang tersebut ditransmisikan  hingga  keluar  dari  benda  uji dan  diteruskan  menuju probe  receiver . Gelombang  yang  diterima probe  receiver, selanjutnya ditampilkan pada display A-scan berupa  sebuah  sinyal.  Apabila  terdapat cacat  pada  benda  uji  maka  akan  terjadi penurunan  sinyal  pada display .  Mekanisme pengolahan  sinyal  gelombang  ultrasonik teknik pulse-echo dan through  transmission ditampilkan pada Gambar 1 dan 2.
Gambar 1. Mekanisme pengolahan sinyal gelombang ultrasonik dengan teknik pulse-echo.
(Muhammad Fauzi, Roziq Himawan, Helmi Fauzi Rahmatullah, Setia Permana, Antonio Gogo)
Gambar 2. Mekanisme  pengolahan  sinyal  gelombang  ultrasonik dengan teknik through transmission
Lingkup penelitian ini terdiri dari dua tahap  kegiatan,  yaitu  penentuan  parameter operasi  pengujian  dan  analisis  sinyal  luaran pengujian[13]. Penentuan parameter operasi pengujian  dimaksudkan  untuk  memperoleh parameter  operasi  yang  akan  digunakan selama proses pengujian dilakukan. Parameter  operasi  tersebut  nantinya  juga akan  digunakan  sebagai  parameter  operasi untuk  pengujian  di  dalam hot  cell .    Tahap analisis  sinyal  luaran  dimaksudkan  untuk menentukan  jenis  teknik  pengujian  yang akan memberikan kemudahan bagi operator dalam menginterpretasikan data hasil pengujian,  yaitu  menentukan  ada  tidaknya cacat blister pada  kelongsong  bahan  bakar U 3 Si 2 /Al.

## METODOLOGI
Secara umum skema tahapan kegiatan penentuan cacat pada bahan bakar seperti ditunjukkan seperti Gambar 3. Bahan uji  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  sampel  kelongsong  bahan  bakar yang  berupa  paduan  AlMg2  (material pembentuk  kelongsong  pelat  elemen  bakar U 3 Si 2 /Al)[14] dengan ketebalan 1,3 mm yang mengandung  cacat  berupa blister pada permukaan  benda  uji.  Jenis probe yang digunakan  adalah probe  immersion dengan fokus  berbentuk  lingkaran  dengan  diameter
3 mm; frekuensi 5 MHz; dan diameter probe 5,5 mm. Jarak fokus dari probe ke benda uji adalah  19,5  mm.  Jenis  penayangan  sinyal gelombang ultrasonik yang digunakan adalah  tipe A-scan .  Alat  yang  digunakan adalah Ultrasonic Flaw Detector Sonoscreen ST10 dengan  spesifikasi  sebagai  berikut,
gain 38  dB; voltage 200  V; pulse  width 90 ns;  PRF  2  kHz.  Pengujian  menggunakan jenis gelombang longitudinal.
Gambar 3. Skema tahapan penelitian
Penentuan cepat rambat gelombang dilakukan  untuk  menentukan  cepat  rambat gelombang  dalam  medium  air  yang  akan digunakan  selama  pengujian,  baik  dengan teknik pulse-echo maupun  teknik through transmission .  Penentuan  cepat  rambat gelombang  dilakukan  dengan  cara  menguji sampel  pada  bagian  tanpa  cacat,  dimana jarak antara probe terhadap benda uji diatur pada  jarak  20  mm.  Sinyal  pantul  pertama hasil  pengujian  ditetapkan  berjarak  20  mm dari initial  pulse .  Hasil  penetapan  jarak tersebut  menghasilkan  nilai  sesungguhnya dari cepat rambat gelombang dalam medium air  tersebut.  Penentuan  jarak  optimal probe pada  teknik pulse-echo dilakukan  dengan cara  mengatur  jarak  antara probe terhadap benda  uji  dari  6 –  32  mm,  dengan  variasi jarak  2  mm.  Jarak  optimal  diperoleh  ketika sinyal  pantul  mencapai  tinggi  maksimum. Penentuan  jarak  optimal probe pada  teknik through transmission dilakukan dengan cara mengatur  jarak  antar  kedua probe dari  36 mm  hingga  42  mm  dengan  variasi  jarak sebesar1 mm. Jarak optimal diperoleh ketika sinyal transmisi yang diterima probe receiver mencapai tinggi yang maksimum. Tinggi dan besarnya  amplitudo  sinyal  luaran  yang dihasilkan  dari  hasil  pengolahan  gelombang ultrasonik direpresentasikan  oleh  ketinggian sinyal  luaran  pada display  A-scan dalam satuan  % full  screen  height (FSH).  Semakin besar  nilai  %FSH  maka  energi  gelombang ultrasonik  yang  diterima  oleh probe  receiver juga semakin besar. Setelah diperoleh jarak optimal  dari  masing-masing  teknik  tersebut, selanjutnya dilakukan pengujian pada benda uji  dengan  cara scanning dari  bagian  tanpa cacat  menuju  bagian  yang  terdapat  cacat. Hal  ini  didukukung  oleh  analisis  metalografi pada kelongsong AlMg2 untuk memverifikasi adanya cacat blister
pada sampel kelongsong bahan bakar U 3 Si 2 /Al.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  yang  menunjukkan  adanya cacat  dan  tanpa  cacat  pada  kelongsong
pelat  elemen  bakar  U 3 Si 2 /Al  ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Tampak atas blister pada sampel benda uji
a)  Penentuan cacat dengan teknik pulse- echo
Hasil penentuan cepat rambat gelombang  diperoleh  bahwa  cepat  rambat gelombang  optimal  dalam  medium  air  yang digunakan sebesar 1545  m/s. Cepat rambat gelombang  sebesar  1545  m/s  selanjutnya digunakan untuk parameter penentuan jarak optimal  pengujian  cacat  pada  kelongsong bahan bakar.
Penentuan  jarak  optimal probe dilakukan  untuk  menentukan  jarak  antara probe terhadap  benda  uji  yang  dapat menghasilkan  ketinggian  sinyal  luaran  yang maksimal.  Hasil  penentuan  jarak  optimal probe . dengan  teknik pulse-echo ditampilkan pada Gambar 5.
Gambar 5.  Hubungan  jarak probe -benda uji  terhadap  amplitudo  dengan teknik pulse-echo
(Muhammad Fauzi, Roziq Himawan, Helmi Fauzi Rahmatullah, Setia Permana, Antonio Gogo)
Dari  Gambar  5  diketahui  bahwa jarak yang relatif baik antara probe terhadap benda  uji  diperoleh  pada  20  mm.  Semakin besar  jarak probe terhadap  benda  uji, menyebabkan sinyal luaran menjadi semakin  besar  hingga  jarak  pada  20  mm yaitu  mencapai  63  %FSH,  tetapi  setelah lebih  besar  dari  20  mm,  diperoleh  jarak probe terhadap benda uji semakin besar dan sinyal  luaran  yang  dihasilkan  semakin  kecil. Oleh  karena  itu,  dapat  disimpulkan  bahwa jarak yang relatif baik probe terhadap benda uji  yang  dapat  menghasilkan  pembentukan sinyal tertinggi dan mudah untuk melakukan interpretasi sinyal berada pada jarak 20 mm.
Jarak  antara probe terhadap  benda uji  yang  optimal  pada  20  mm,  selanjutnya digunakan  untuk  pengujian  cacat  pada kelongsong  bahan  bakar  pada  bagian normal (tanpa blister ) dan pada bagian cacat (terdapat blister ). Hasil pengujian cacat pada kelongsong bahan bakar tersebut diperlihatkan pada Gambar 6 dan 7.
Gambar 6.  Sinyal  luaran  pengujian  sampel kelongsong
pada
bagian normal  dengan  teknik pulse- echo.
Gambar 7.  Sinyal  luaran  pengujian  sampel kelongsong  pada  bagian blister dengan teknik pulse-echo
Dari  Gambar  6  diketahui  sinyal  luaran pengujian  sampel  kelongsong  pada  bagian normal  terlihat  bahwa  letak  antara initial entry dan backwall  echo saling  berhimpitan. Hal ini disebabkan karena ketebalan sampel uji (kelongsong AlMg2) sangat tipis yaitu 1,3 mm,  sehingga  setelah  terjadi  pembentukan initial  entry akibat  pantulan  dari  permukaan benda uji, secara langsung diikuti pembentukan backwall echo akibat pantulan dari  dasar  benda  uji.  Ketinggian sinyal  yang maksimum  dihasilkan  mencapai  86  %FSH. Sementara itu, pada Gambar 7 menunjukkan  bahwa  sinyal  luaran  yang dihasilkan  pada  bagian blister terlihat  sulit untuk  dibedakan  antara initial  entry dan backwall  echo .  Hal  ini  disebabkan  adanya cacat blister menyebabkan  sebagian  besar gelombang  ultrasonik  memantul  kembali menuju probe lebih cepat dibandingkan saat pengujian  bagian  normal  dan  sebagian gelombang  lainnya  diteruskan.  Akibatnya terjadi interferensi atau superposisi
gelombang antara initial entry , pantulan  dari blister dan backwall echo [15]. Fenomena ini mengakibatkan  terjadinya  penurunan  sinyal luaran  yaitu  maksimum  ketinggian  sinyal menjadi  67  %FSH.  Penurunan  sinyal  ini terjadi disebabkan ketika gelombang ultrasonik  merambat  pada  antarmuka  pada dua  jenis  material  yang  memiliki  perbedaan impedansi  akustik,  maka  sebagian  dari energi gelombang dipantulkan dari permukaan antarmuka tersebut dan sebagian  energi  lainnya    ditransmisikan  ke dalam  material  kedua[12,16].  Besarnya gelombang  ultrasonik  yang  dipantulkan tersebut  disebut  dengan  koefisien  refleksi (R), sedangkan besarnya gelombang ultrasonik  yang  dapat  ditransmisikan  ke dalam material lain disebut koefisien transmisi (T). Melalui persamaan (1) dan (2) besarnya  koefisien  refleksi  dari  kelongsong AlMg2 terhadap blister (udara) adalah 99,99 %,  sedangkan  koefisien  transmisi  antar kedua  material  tersebut  adalah  0,01  %. Kandungan blister adalah udara mengakibatkan hampir seluruh energi
gelombang  dipantulkan  menuju probe atau dengan  kata  lain backwall  echo tidak  lagi berasal  dari  dasar  benda  uji  melainkan berasal dari permukaan blister .

## b)  Penentuan cacat dengan teknik through transmission
Penentuan  jarak  optimal probe dilakukan  pada  cepat  rambat  gelombang dalam medium air sebesar 1545 m/s dengan menentukan  jarak  antar  kedua probe pada saat  pengujian  yang  dapat  menghasilkan ketinggian  sinyal  luaran  yang  maksimal. Hasil penentuan jarak optimal probe dengan teknik through  transmission dapat  dilihat pada Gambar 8 .
Gambar 8.  Hubungan  jarak  antar probe terhadap amplitudo dengan teknik through transmission
Gambar  8  menunjukkan  bahwa ketika  jarak  antar  kedua probe sebesar  36 mm,  maka  pembentukan  sinyal  maksimal mencapai  sekitar  34  %FSH,  namun  ketika jarak  antar  kedua probe diperbesar  hingga jarak  40  mm  terjadi  pembentukan  sinyal semakin  besar  hingga  sinyal  maksimum mencapai  85  %FSH.  Bila  jarak  antar  kedua probe diperbesar  lagi  menjadi  41  dan  42 mm,  maka  terjadi  penurunan  pembentukan sinyal.  Pada  jarak  sebesar  41  dan  42  mm diperoleh pembentukan  sinyal masing- masing  maksimum  sebesar  77  %FSH  dan 54 %FSH. Dari hasil analisis ini menunjukkan  bahwa  jarak  optimal  antar
kedua probe yang  dapat  menghasilkan pembentukan  sinyal  tertinggi  berada  pada jarak 40 mm.
Besarnya  jarak  optimal  antar  kedua probe , selanjutnya digunakan sebagai parameter untuk pengujian cacat
kelongsong  bahan  bakar  pada  bagian normal (tanpa blister ) dan pada bagian cacat (terdapat blister ).  Hasil  pengujian  adanya cacat pada kelongsong bahan bakar
diperlihatkan pada Gambar 9.
Gambar  9.  Sinyal  luaran  pengujian  sampel
kelongsong dengan teknik through transmission.
Berbeda  dengan  teknik pulse-echo , sinyal  luaran  pengujian  sampel  kelongsong AlMg2  dengan  teknik through  transmission hanya  menghasilkan  satu  sinyal  yang merupakan  representasi  besarnya  energi gelombang  ultrasonik  yang  diterima  oleh probe  receive r  setelah  melewati  suatu material.  Dari  Gambar  9  terlihat  bahwa  ada perbedaan  yang  signifikan  antara  sinyal luaran  yang  dihasilkan  pada  bagian  normal dengan  bagian blister .  Pada  saat probe melakukan scanning pada  bagian  normal dihasilkan  maksimum  sinyal  hingga  85 %FSH, dan ketika probe melakukan scanning pada bagian blister terjadi penurunan  sinyal  yang  cukup  signifikan, ketingian maksimum sinyal hanya mencapai 5  %FSH.  Hal  tersebut  disebabkan  karena ketika proses scanning pada bagian normal, seluruh gelombang ultrasonik yang dipancarkan  oleh probe  transmitter dapat ditransmisikan melalui benda uji dan selanjutnya  diterima  oleh probe  receiver ,
(Muhammad Fauzi, Roziq Himawan, Helmi Fauzi Rahmatullah, Setia Permana, Antonio Gogo)
sedangkan  ketika  proses scanning pada bagian blister gelombang  ultrasonik  yang dipancarkan oleh probe transmitter , sebagian  besar  gelombang  dipantulkan kembali  menuju probe  transmitter. Hal  ini
meyebabkan hanya
sebagian kecil
gelombang
ultrasonik
yang
dapat
ditransmisikan  melalui  sampel  uji  dan diterima  oleh probe  receiver .  Gelombang ultrasonik  dapat  dipantulkan  balik  oleh blister karena  kandungan  dalam blister tersebut merupakan  udara  dimana  koefisien refleksi  kelongsong  AlMg2  terhadap  udara adalah 99,99 %. Skema presentase refleksifitas  dan  transmisi  pengujian  bagian blister dengan  teknik through  transmission ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10.  Skema refleksifitas dan transmisi pengujian bagian blister
Koefisien  refleksi  dan  transmisi dipengaruhi  oleh  impedansi  akustik  masing- masing  material.  Impedansi  akustik  adalah kemampuan  suatu  sampel  uji  atau  material untuk  menghantarkan  gelombang  suara. Melalui  persamaan  (3)  dapat  dihitung besarnya  impedansi  akustik  kedua  material tersebut  yaitu  impedansi  akustik  AlMg2 sekitar  1,72  x  10 6 g/cm 2 s,  sedangkan
besaran  impedansi  akustik  udara  sekitar 0,000033  x  10 6 g/cm 2 s.  Impedansi  akustik (Z) adalah hasil kali antara densitas material (  )  dan  cepat  rambat  gelombang  dalam material (v) [17].
Berdasarkan  fenomena  yang  terjadi pada persamaan (3), maka ketika gelombang ultrasonik yang dipancarkan oleh probe mengenai blister hanya sebagian kecil gelombang yang dapat ditransmisikan masuk  ke  dalam  sampel  uji  dan  diterima oleh probe receiver .
Pengujian  cacat  pada  kelongsong bahan  bakar  dengan  kedua  teknik  di  atas dapat  dibedakan  dengan  jelas  antara  sinyal luaran  yang  dihasilkan  melalui  teknik pulse- echo dan teknik through transmission . Sinyal luaran  yang  dihasilkan  dengan  teknik through  transmission lebih  mudah  untuk diinterpretasikan  dibandingkan  sinyal  luaran yang  dihasilkan  dengan  teknik pulse-echo dalam  melakukan  deteksi  adanya blister . Pada  teknik through  transmission tejadi penurunan  sinyal  yang  signifikan  ketika pengujian pada bagian blister , yaitu sebesar 80  %FSH,  sedangkan  menggunakan  teknik pulse-echo hanya  terjadi  penurunan  sinyal 19 %FSH. Selain itu,pada teknik pulse-echo mempuyai kesulitan dalam melakukan identifikasi jenis sinyal luaran hasil pengujian yaitu initial  entry dan backwall  echo .  Hal  ini disebabkan    karena  sampel  uji  (kelongsong AlMg2)  yang  sangat  tipis,  terutama  jika terdapat blister di  dalamnya.  Bagi  operator di hot cell ,  pengujian  dengan  teknik through transmission dinilai lebih  mudah  untuk menginterpretasikan  sinyal  luaran  ketika melakukan  pengujian  kelongsong  pelat elemen  bakar  di  dalam hot  cell ,  terutama untuk mendeteksi adanya cacat pada bahan bakar tersebut.
Hasil  penelitian  ini  didukung  oleh peneliti
Wrobel dan Pawlak yang menggunakan  teknik  pengujian pulse-echo dan through  transmission untuk  mengetahui
adanya  cacat  pada  bahan  bakar  nuklir[18]. Hasil  dan  kesimpulan  yang  diperoleh  relatif sama  yang  menyatakan  bahwa  proses interpretasi sinyal luaran dari teknik pengujian through transmission lebih mudah dan  cepat  dilakukan  dibandingkan pulse- echo .  Hal  ini  disebabkan  karena  identifikasi jenis  sinyal  luaran  yang  dihasilkan  dari proses  pengujian  dengan  teknik pulse-echo mempunyai  tingkat  kesulitan,  sehingga pengujian  adanya  cacat  pada  kelongsong bahan  bakar  menggunakan  teknik through transmission lebih direkomendasikan, karena  mampu  menghasilkan  sinyal  luaran yang  lebih  mudah  dan  cepat  untuk diinterpretasikan[18].  Begitu  juga  dengan hasil  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Idaho National  Laboratory  (IDL)  yang  melakukan pengujian untuk mendeteksi adanya anomali
dan  rongga  ataupun blister pada  pelat elemen  bakar  menggunakan  teknik through transmission .  Hasil  pengujian  menunjukkan bahwa terlihat perubahan sinyal yang sangat jelas  ketika  terdeteksi  adanya blister pada pelat elemen bakar, sedangkan teknik pulse- echo hanya  digunakan  oleh  IDL  untuk menentukan  ketebalan  kelongsong  bahan bakar[6].
Dalam  usaha  untuk  memverifikasi adanya  cacat blister di  dalam  sampel  uji kelongsong  bahan bakar dengan metode uji tak  merusak  ( Non-Destructive  Test ),  pada penelitian ini dilakukan juga analisis metalografi  ( Destructive  Test )  pada  sampel yang  sama.  Hasil  analisis  metalografi tersebut ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar 11. Mikrostruktur penampang melintang sampel kelongsong bahan bakar
Gambar  11  menunjukkan  bahwa analisis  mikrostruktur  kelongsong  bahan bakar  U 3 Si 2 /Al  yang  terdapat blister di dalamnya.  Cacat blister ditunjukkan  berupa rongga  yang  di  dalamnya  terdapat  udara yang  terperangkap.  Pembentukan blister terdapat  pada  antarmuka  lapisan  atas  dan tengah  dari  kelongsong  AlMg2.  Fenomena blister ini  terjadi  kemungkinan  pada  saat
pembuatan  pelat  elemen  bakar,  inti  elemen bakar  (lapisan  tengah)  dimasukkan  ke dalam  pelat  bingkai  di  atas  pelat  tutup (kelongsong  bawah)  dan  pelat  tutup  kedua (kelongsong atas) ditangkupkan membentuk komposit  tiga  lapis.  Komposit  tersebut kemudian  dilas,  dipanaskan  dan  dirol. Terbentuknya blister dapat terjadi pada saat pelat elemen bakar hasil rol,  karena adanya
(Muhammad Fauzi, Roziq Himawan, Helmi Fauzi Rahmatullah, Setia Permana, Antonio Gogo)
kegagalan  ikatan  antara  bahan  kelongsong dengan  inti  elemen  bakar  akibat  adanya udara  yang  terperangkap.  Salah  satu  cara untuk  mencegah  terbentuknya  blister  pada pelat  elemen  bakar  adalah  pada  saat pengerolan  panas  tahap  pertama  harus dilakukan  reduksi  ketebalan  yang  cukup besar,  agar  terbentuk  ikatan  yang  baik antara  kelongsong  AlMg2  dengan  inti elemen  bakar,  tidak  bergeser  dan  tidak  ada udara  yang  terperangkap  di  dalam  zona bahan bakar[19].

## SIMPULAN
Uji tak  merusak  menggunakan ultrasonic  test dapat  mendeteksi  adanya cacat blister pada  kelongsong  bahan  bakar U 3 Si 2 /Al  telah  berhasil  dilakukan.  Parameter optimal  yang  diperoleh  untuk  melakukan pengujian  adanya  cacat  antara  lain  cepat rambat  gelombang,  jarak  optimal probe dan teknik  pengujian.  Cepat  rambat  gelombang di  medium  air  diperoleh  optimal  sebesar 1545  m/s,  jarak  optimal  antara probe
terhadap benda uji dengan teknik pulse-echo adalah 20 mm dan jarak optimal antar  kedua probe dengan  teknik through transmission adalah  40  mm.  Pengujian blister pada  kelongsong  AlMg2  dengan teknik through transmission terjadi penurunan sinyal luaran sebesar 80 % FSH, sedangkan  pada  teknik pulse-echo hanya terjadi  penurunan  sinyal  19  %.  Interpretasi sinyal untuk mendeteksi adanya cacat blister pada  kelongsong  bahan  bakar  dengan teknik through  transmission lebih  mudah dilakukan dibandingkan dengan teknik pulse-echo. Parameter optimal
yang diperoleh dengan
teknik
through transmission selanjutnya  digunakan  untuk menentukan ketebalan dan cacat pada pelat elemen bakar pasca iradiasi.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada  Ibu  Aslina  Br.Ginting  sebagai
penanggung  jawab  dan  pengelola  kegiatan “ Pengujian  Pra  Dan  Pasca  Iradiasi    Bahan Bakar  Reaktor  Riset”  yang  dibiayai  oleh DIPA  2017 . Selain  itu,  ucapan  terima  kasih juga  disampaikan  kepada  Suhardyo  dan Purwanta  yang  telah  membantu  dalam persiapan  peralatan  penelitian,  kepada Maman  Kartaman,  M.T,  Ely  Nurlaily,  A.Md dan  Anditania  Sari,  A.Md  yang  telah membantu dalam kegiatan metalografi benda  uji,  serta  kepada  Kepala  Bidang Pengembangan
Fasilitas
Keselamatan Reaktor-PTKRN  yang  telah  mengizinkan penggunaan peralatan NDT di Laboratorium NDT.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Y.  Nampira,  S.  Ismarwanti,  A.
Sufmawan, dan K. Mustofa, Pemanfaatan  gamma  spektrometri untuk
pengamatan distribusi pembelahan  dalam  pelat  elemen bakar  nuklir ,  Urania ,  vol.  20,  no.  2, hal. 84 –91, 2014.
[2] Y.  N ampira  dan  S.  Ismarwanti,  “Uji tidak  merusak  bahan  bakar  U 3 Si 2 /Al tingkat  muat  uranium  4,8  gU/cm 3 pasca  iradiasi  fraksi  bakar  20%  Dan 40%,” Jurnal Teknologi Bahan Nuklir , vol. 10, no. 2, hal. 53 –63, 2014.
[3] S.  Van, C.  Detavernier, A.  Leenaers, dan L. San nen,  “From high enriched to  low  enriched  uranium  fuel  in research r eactors,” Advance in Science and Technology , vol. 73, hal.
78 –90, 2010.
[4] V.  Kumar, Nuclear  Fuel  Cycle . Mumbai:  Bhabha  Atomic  Research Centre, 2007.
[5] M.  Willcox  dan  G.  Downes,  “A  brief description  of  NDT  t echniques,” Bedford, Insight NDT, 2003, hal. 21.
[6] N.  E.  Woolstenhulme,  S.  C.  Taylor, G.  A.  Moore,  dan  D.  M.  Sterbentz, “Non-Destructive examination of Fuel plates for the RERTR fuel development  e xperiments,”  Idaho
Falls,  Idaho  National  Laboratory,
2012. [7] S. J. Miller dan H. Ozaltun,
“Evaluation  of  U 10 Mo  fuel  plate irradiation behavior via numerical and e xperimental Benchmarking,” dipresentasikan  pada ASME  2012 International  Mechanical  Engineering Congress & Exposition , Texas,
November 2012.
[8] A.  Alghem,  M.  Kadouma,  dan  R. Benaddad, “NDT as a tool , for post-
irradiation e xamination,” dipresentasikan  pada 17th  World Conference on non destructive
Testing ,  Shanghai,  Oktober  2008,
International  Committee  for  Non- Destructive  Testing  (  ICNDT  ),  hal.
25 –28.
[9] T.V.  Li,  K.  Coleman,  dan  R.
Adamson, Hot  Cell  Post-Irradiation
Examination , vol. II, Mölnlycke:
Advanced Nuclear Technology International , 2016.
[10] H.  Saikouk,  D.  Laux,  B.  Lacroix,  E. Federici,  E.  Le  Clézio,  dan  G. Despaux,  “High  frequency  accoustic microscopy imaging of pellet/cladding interface  iIn  nuclear  fuel  r ods,”
dipresentasikan pada HOTLAB conference , Karlsruhe, Oktober
2016, SCK-CEN,hal. 1 –6.
[11] J.  Y.  Ferrandis,  E.  Rosenkrantz,  dan G.  Lévèque,  “Accoustic  sensors devoted  to  non-destructive  fission gas  characterization  of  LWR  nuclear rod in hot lab f acilities,” dipresentasikan pada Hotlab Conference , Leuven, September
2015, SCK-CEN.
[12] A.  M.  Safi,  M.  A.  S.  Akanda,  J. Sadique,  dan  S.  Alam,  “Non- destructive evaluation of spot weld in stainless steel using ultrasonic
immersion m ethod,” Procedia Engineering ,  vol.  90,  hal.  110 –115,
2014.
[13] M.  Sobek  dan    A.  Baier,  “Defect detection  of  fiberglass  composite laminates ( FGCL ) with ultrasonic A- Scan  signal  m easurement,” Material Science  Engineering ,  vol.  114,  hal.
1 –7, 2016.
[14] A.  B.  Ginting,  M.  Kartaman,  dan Supardjo,  “Interaksi  bahan  bakar
U 3 Si 2 /Al  dengan  kelongsong  pasca i radiasi,” Urania ,  vol.  21,  hal.  9 –18, 2015.
[15] N.  Pérez,  F.  Buiochi,  D.  Yamashita, M. A. Andrade, dan J. C. Adamowski, “Evaluation  of  multiple  reflections  in the  characterization  of  anisotropic materials  by  through  transmission ultrasonic
t echnique,” Physics Procedia ,  vol.  70,  hal.  402 –405, 2015.
[16] R. Hi mawan dan Farokhi, “Monitoring proses  creep  secara  tak  rusak dengan  metode  u ltrasonik,” Jurnal Teknologi  Bahan  Nuklir ,  vol.  4,  hal.
91 –100, 2008.
[17] C. Ch ong dan F. Zhang, “Preparatory notes  for  ASNT  NDT  Level  III Examination- Ultrasonic  Testing,  UT,” Academia ,  2014.  [Online].  Available:
www.academia.edu.
[18] G.  Wróbel  dan  S.  Pawlak,  “A comparison  study  of  the  pulse-echo and  through-transmission  ultrasonics in  glass/epoxy  c omposites,” JAMME , vol. 22, no. 2, hal. 51 –54, 2007.
[19] Supardjo  dan  Boybul,  “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,” Urania , vol. 14, no. 3, hal. 106 –117, 2008.