SINTESA DAN KARAKTERISASI PADUAN ZrNbMoGe UNTUK MATERIAL KELONGSONG BAHAN BAKAR NUKLIR

Abstract

Sintesa paduan ZrNbMoGe untuk material kelongsong dilakukan dengan proses peleburan dan pengerolan panas untuk menghasilkan pelat tipis dengan ketebalan 1,4 mm. Proses peleburan dilakukan dengan melebur unsur pemadu ZrNbMoGe dalam dapur busur listrik dengan komposisi (prosen berat) 97,5% Zr, 1% Nb, 1% Mo dan 0,5% Ge. Proses pengerolan panas dilakukan pada temperatur 800 ^oC dan 850 ^oC dengan rasio reduksi 5 % untuk tiap langkah. Hasil karakterisasi menunjukkan kekerasan ingot dan pelat paduan ZrNbMoGe masing-masing sebesar 199 VHR dan 188 VHR, lebih tinggi dibandingkan kekerasan bahan kelongsong Zirkaloi-4. Peningkatan kekerasan diperkirakan terjadi akibat terbentuknya presipitat keras Zr3Ge dalam ingot selama proses peleburan, yang telah diamati dari hasil uji presipitat dengan SEM-EDX dan uji XRD. Hasil uji korosi dalam lingkungan air aqua bidistillate menunjukkan laju korosi yang cukup rendah sebesar 0,0457 MPY, sedangkan hasil uji oksidasi suhu tinggi pada temperatur 800 ^oC selama 36 jam memberikan pertambahan berat sebesar 0,0959 mg/cm2, mendekati harga pertambahan berat untuk bahan Zirkaloi-4 sebesar 0,1105 mg/cm².

Kata kunci : sintesa, zirkonium, kelongsong, rol.

Synthesis of ZrNbMoGe alloy used for nuclear fuel cladding material was performed by melting and hot rolling processes to produce thin plates of 1.4 mm thickness. The melting process was done by melting the elements of ZrNbMoGe alloy using an arc melting furnace with compositions (weight percentage) of 97.5% Zr, 1% Nb, 1% Mo and 0.5% Ge. The hot rolling process was done at temperatures of 800 ^oC and 850 ^oC with reduction ratios of 5% for each step. Result of the characterizations showed that the hardness of ingot and plate of ZrNbMoGe alloy were 199 VHR and 188 VHR respectively. These are higher than the hardness of the cladding material of Zircaloi-4. Increasing of hardness was believed due to the formation of hard precipitates of Zr3Ge in the ingot during the melting process which was observed by precipitate analysis using SEM-EDX and XRD tests. The corrosion tests in deminwater environment showed relatively low corrosion rate of 0.0457 MPY, while the high temperature oxidation test at 800 ^oC for 36 hours gave additional weight of 0.0959 mg/cm2, similar to that of zirkaloi-4 at 0.1105 mg/cm².

Keywords : synthesis, zirconium, cladding , roll.