REGANGAN MIKRO DAN PENGARUHNYA TERHADAP MORFOLOGI MIKROSTRUKTUR HASIL OKSIDASI GAGALAN PELET SINTER UO2

Sari

ABSTRAK

REGANGAN MIKRO DAN PENGARUHNYA TERHADAP MORFOLOGI MIKROSTRUKTUR HASIL OKSIDASI GAGALAN PELET SINTER UO₂. Pada proses pembuatan pelet sinter uranium dioksida (UO₂) kadang dihasilkan pelet sinter yang tidak memenuhi spesifikasi yang telah ditetapkan, yang disebut dengan gagalan pelet sinter. Untuk memanfaatkan kembali gagalan tersebut maka dilakukan olah ulang melalui proses oksidasi dan reduksi sehingga dihasilkan serbuk uranium dioksida yang dapat digunakan kembali sebagai umpan pada pembuatan pelet bahan bakar. Pada penelitian ini telah dilakukan oksidasi gagalan pelet sinter UO₂ pada suhu 600 °C dengan lama pemanasan 1, 2, 3, 4 dan 5 jam dengan atmosfir udara. Hasil proses oksidasi menimbulkan perubahan regangan mikro pada pelet dan diduga berpengaruh terhadap morfologi mikrostruktur pelet UO₂ tersebut. Fenomena ini perlu dipelajari untuk melengkapi data yang ada sehingga menambah informasi proses olah ulang gagalan pelet sinter UO₂. Studi dilakukan menggunakan difraksi sinar-X dan metalografi dengan scanning electron microscopy (SEM) terhadap hasil oksidasi gagalan pelet sinter UO₂. Dari hasil percobaan diketahui bahwa regangan mikro semakin meningkat hingga mencapai 0,0071 pada selang waktu oksidasi 1 sampai 3 jam dan menurun menjadi 0,0027 pada selang waktu 4 sampai 5 jam. Demikian juga untuk ukuran dan aglomerasi butir meningkat hingga mencapai 1000 nm pada selang waktu 1 sampai 3 jam dan menurun drastis hingga setengahnya pada selang waktu 4 sampai 5 jam. Sementara itu peningkatan regangan mikro selama oksidasi berarti energi dalam yang terbentuk belum terkonversi menjadi energi untuk proses pembentukan kristal yang stabil pada pelet uranium oksida. Penurunan regangan mikro hingga menjadi 0,0027 memberikan indikasi bahwa proses kristalisasi pada pelet uranium oksida sudah terbentuk dan stabil dengan ukuran aglomerasi yang menurun dan ukuran butir semakin halus hingga diperoleh diameter butir sekitar 500 nm.

KATA KUNCI: regangan mikro, oksidasi UO₂, gagalan pelet sinter UO₂, mikrostruktur, kristalinitas uranium oksida

ABSTRACT

THE MICROSTRAIN AND ITS EFFECTS ON THE MICROSTRUCTURE MORPHOLOGY OF THE OXIDATION RESULTS OF REJECTED UO₂ SINTERED PELLETS. On fabrication of uranium dioxide (UO₂) sintered pellets, there are pellets that do not meet the specifications, called rejected sintered pellets. In order to reuse the rejected pellets, reprocessing was performed by means of oxidation and reduction to obtain uranium dioxide powder that can be reused as the raw material for fabrication of fuel pellets. In this research, rejected UO₂ pellets were oxidized at a temperature of 600 °C for 1, 2, 3, 4 and 5 hours in atmospheric condition. The oxidation process resulted in the change of microstrain in the pellets, and it was deemed to corellate with the microstructure morphology of the UO₂ pellets. This phenomenon was studied to complete the database, thus building up information on the reprocessing of rejected UO₂ sintered pellets The study was conducted using C-ray diffraction for phase determination and scanning electron microscopy (SEM) for metallography. From the experiment results, it was revealed that the values of the microstrain increased up to 0.0071 for the oxidation time from 1 to 3 hours, and decreased to 0.0027 for the oxidation time of 4 to 5 hours. Similarly, the size and the agglomeration of grains increased up to 1000 nm for the oxidation time between 1 to 3 hours and drastically reduced by half for the oxidation time between 4 to 5 hours. Meanwhile, the increasing microstrain during oxidation suggested that the internal energy that was built up had not yet been converted into the processing energy for the formation of stable crystals of uranium oxide. The smaller microstrain of 0.0027 indicated that the process of uranium oxide crystallization had been achieved and the crystal was stable, with smaller agglomerate sizes and finer grains of 500 nm in diameter.

FREE TERMS: microstrain, oxidation, rejected UO₂ sintered pellet, microstructure, uranium oxide crystallinity