KORELASI KOMPOSISI UNSUR TERHADAP SIFAT TERMAL SERBUK BAHAN BAKAR U-ZrHX

Sari

ABSTRAK

KORELASI KOMPOSISI UNSUR TERHADAP SIFAT TERMAL SERBUK BAHAN BAKAR      U-ZrH_x. Telah dilakukan analisis untuk menentukan korelasi komposisi terhadap sifat termal pada serbuk bahan bakar U-ZrH_x. Serbuk U-ZrH_x dibuat dari proses hidriding ingot U-Zr, dimana ingot U-Zr merupakan hasil peleburan logam U dan Zr. Dalam percobaan ini dibuat tiga variasi serbuk yaitu U-35ZrH_x, U-45ZrH_x, dan U-55ZrH_x. Perlunya dilakukan penentuan kadar Zr terhadap sifat termal adalah untuk mengetahui pengaruh kadar Zr terhadap sifat transformasi panas dari bahan bakar tersebut. Mula –mula dilebur logam U dan Zr didalam tungku peleburan busur listrik hingga menghasilkan ingot U-Zr. Ingot U-Zr selanjutnya dibuat serbuk dengan teknik hidridring-milling hingga menghasilkan serbuk U-Zr. Serbuk U-Zr dianalisis komposisi dengan menggunakan teknik sepektroskopi serapan atom (SAA) dan sepektroskopi UV-Vis. Hasil analisis komposisi menunjukkan bahwa pada analisis untuk menentukan kandungan U dan Zr hampir semua sampel uji yang dianalisis mempunyai perbedaan yang cukup besar antara kandungan U dan Zr yang ditentukan dengan hasil analisis U dan Zr terkecuali hasil analisis pada serbuk U-45Zr yang hanya berbeda 0,609 %. Dari hasil pengujian unsur pengotor diperoleh bahwa semua unsur pengotor yang ada masih memenuhi persyaratan untuk bahan. Pengujian kapasitas panas yang dilakukan pada rentang temperatur 35ºC hingga 437ºC memperlihatkan bahwa nilai kapasitas yang paling besar adalah serbuk U-35ZrH_x dengan nilai kapasitas panas sebesar 0,13 J/g.^oC. Sementara itu dari pengujian transisi perubahan fasa diperoleh bahwa pada U-45ZrH_x mengalami dua tahapan reaksi disertai perubahan fasa. Dapat disimpulkan apabila dilihat dari kandungan U dan Zr  belum bisa digunakan untuk bahan bakar, sedangkan dari analisis kandungan unsur pengotor diperoleh bahwa semua unsur yang ada masih  memenuhi persyaratan untuk bahan bakar kecuali unsur Fe. Sementara itu hasil analisis sifat termal yaitu kapasitas panas diperoleh nilai kapasitas panas tertinggi pada serbuk U-35ZrH_x, sedangkan dari pengujian transisi perubahan fasa diperoleh bahwa pada U-45ZrH_x mengalami dua tahapan reaksi disertai perubahan fasa. Terdapat pengaruh komposisi terhadap sifat termalnya, dimana semakin tinggi kandungan Zr maka nilai kapaistas panas hidrida uranium zirkonium semakin rendah.

Kata kunci: komposisi, sifat termal, bahan bakar, U-ZrH_x.

ABSTRACT

COMPOSITION CORRECTION ON THE THERMAL PROPERTIES OF U-ZrH_X FUEL POWDERS. Analysis has been conducted to determine the composition correlation on the thermal properties of the powder fuel U-ZrHx. U-ZrHx powder made from the process hidriding U-Zr ingot, where the ingot is the result of U-Zr and Zr U metal melting. In this experiment made three variations of powders, namely U-35ZrHx, U-45ZrHx, and U-55ZrHx. Need for determination of the thermal properties of Zr was to determine the effect of the nature of the transformation of Zr levels of heat from the fuel. At first, U and Zr metal is melted in electric arc furnaces to produce ingot U-Zr. U-Zr ingot then made powder with hidridring-milling techniques to produce U-Zr powder. U-Zr powder composition analyzed using techniques sepectroscopy atomic absorption (AAS) and UV-Vis spectroscopy. The results of composition analysis showed that the analysis to determine the content of U and Zr nearly all the test samples analyzed have quite a big difference between the content of U and Zr as determined by the results of the analysis of U and Zr exception analysis result in powder U-45Zr which differ only 0.609%. From the analysis of impurities obtained that nearly all the impurities that exist still meet the requirements for fuel unless the elements Fe, where elements of the existing Fe amounted to 382.912 g/g while the requirement of £ 250 mg /µg. Testing conducted heat capacity in the temperature range 35 ° C to 437 ° C showed that the capacity were greatest powder 35ZrH_x U-with a value heat capacity of 0.13 J / g.^oC. Meanwhile, test results obtained transition phase change that the U-45ZrHx undergo two stages of reaction with phase change. It can be concluded when seen from the content of U and Zr can not be used for fuel, while the analysis of the content of impurities found that all the elements that are still eligible for the fuel unless the element Fe. For the analysis of the thermal properties are the heat capacity of the heat capacity of the highest values obtained in powder U-35ZrHx, while the transition from the testing phase changes shows that the U-45ZrHx undergo two stages of reaction with phase change. There is an effect of the composition on the thermal properties, where the higher the content of Zr, the value of uranium zirconium hydride heat capacity is lower.

Keywords: composition, thermal properties, fuels, U-ZrHx.