PENGARUH UNSUR Zr TERHADAP PERUBAHAN SIFAT TERMAL BAHAN BAKAR DISPERSI U-7Mo-xZr/Al

Sari

ABSTRAK

PENGARUH UNSUR Zr TERHADAP PERUBAHAN SIFAT TERMAL BAHAN BAKAR DISPERSI U-7Mo-xZr/Al. Data sifat termal bahan bakar nuklir diperlukan sebagai data masukan untuk memprediksi fenomena perubahan sifat material selama proses fabrikasi maupun iradiasi di dalam reaktor nuklir. Penelitian pengaruh unsur Zr di dalam bahan bakar dispersi U-7Mo-xZr/Al (x = 1%, 2% dan 3%) terhadap perubahan sifat termal pada berbagai temperatur telah dikakukan. Tujuan penambahan unsur Zr pada penelitian adalah untuk meningkatkan stabilitas panas bahan bakar U-Mo. Analisis termal meliputi penentuan temperatur lebur, entalpi dan perubahan fasa dilakukan menggunakan Differential Thermal Analysis (DTA) pada rentang temperatur antara 30 °C hingga 1400 °C, sedangkan kapasitas panas paduan U-7Mo-xZr dan bahan bakar dispersi U-7Mo-xZr/Al menggunakan Differential Scanning Calorimeter (DSC) pada temperatur ruangan hingga 450 °C. Data analis termal dengan DTA diketahui bahwa ketiga komposisi kadar Zr menunjukkan fenomena yang mendekati sama. Pada temperatur antara 565,60 °C - 584,98 °C terjadi perubahan fasa a + d menjadi a + g, dan pada 649,22 °C - 650,13 °C terjadi peleburan matriks Al yang diikuti oleh reaksi antara matriks Al dengan U-7Mo-xZr pada temperatur 670,38 °C - 673,38 °C membentuk U(Al,Mo)_x-Zr. Sementara itu, perubahan fasa α+ β menjadi β + g terjadi pada temperatur 762,08 °C - 776,33 °C dan difusi antara matriks Al dengan U-7Mo-xZr terjadi pada 853,55 °C - 875,20 °C. Setiap fenomena yang terjadi, entalpi yang ditimbulkan relatif stabil. Peleburan uranium terjadi pada 1052,42 °C - 1104,99 °C dan reaksi dekomposisi U(Al,Mo)_x dan U(Al,Zr)_x menjadi (UAl₄, UAl₃, UAl₂), U-Mo, danUZr pada 1328,34 °C - 1332,06 °C. Keberadaan logam Zr di dalam paduan U-Mo meningkatkan kapasitas panas bahan bakar paduan U-7Mo-xZr/Al, semakin tinggi kadar Zr kapasitas panas meningkat yang disebabkan oleh interaksi antara atom Zr dengan matriks Al sehingga panas yang diserap oleh bahan bakar menjadi meningkat

Kata kunci: bahan bakar dispersi U-7Mo-xZr/Al, tranformasi fasa, entalpi, kapasitas panas.

ABSTRACT

EFFECT OF THE Zr ELEMENTS WITH THERMAL PROPERTIES CHANGES OF U-7Mo-xZr/Al DISPERSION FUEL. Thermal properties data of nuclear fuel is required as input data to predict material properties change phenomenon during the fabrication process and irradiated in a nuclear reactor. Study the influence of Zr element in the U-7Mo-xZr/Al (x = 1%, 2% and 3%) fuel dispersion to changes in the thermal properties at various temperatures have been stiffened. Thermal analysis includes determining the melting temperature, enthalpy, and phase changes made using Differential Thermal Analysis (DTA) in the temperature range between 30 °C up to 1400 °C, while the heat capacity of U-7Mo-xZr alloy and U-7Mo-xZr/Al dispersion fuel using Differential Scanning Calorimeter (DSC) at room temperature up to 450 °C. Thermal analyst data DTA shows that Zr levels of all three compositions showed a similar phenomenon. At temperatures between 565.60 °C – 584.98 °C change becomes a + d to a + g phase and at 649.22 °C – 650.13 °C happen smelting Al matrix Occur followed by a reaction between Al matrix with U-7Mo-xZr on 670.38 °C – 673.38 °C form U (Al, Mo)x Zr. Furthermore a phase change α + β becomes β + g Occurs at temperatures 762.08 °C – 776.33 °C and diffusion between the matrix by U-7Mo-xZr/Al on 853.55 °C – 875.20 °C. Every phenomenon that Occurs, entalphy posed a relative stable. Consolidation of uranium Occur in 1052.42 °C – 1104.99 °C and decomposition reaction of U (Al, Mo)_x and U (Al, Zr)_x becomes (UAl₄, UAl₃, UAl₂), U-Mo, and UZr on 1328,34 °C - 1332,06 °C , The existence of Zr in U-Mo alloy increases the heat capacity of the U-7Mo-xZr/Al, dispersion fuel and the higher heat capacity of Zr levels increased due to interactions between the atoms of Zr with Al matrix so that the heat absorbed by the fuel increase.

Keywords: U-7Mo-xZr/Al dispersion fuel, phase transformation, entalpy, heat capacity.