1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah Sumber energi nuklir merupakan sumber energi yang potensial untuk dimanfaatkan pada masa yang akan datang. Sumber energi ini diharapkan dapat menggantikan sumber energi yang berasal dari fosil (misalnya minyak bumi, batu bara dan lain-lain) sebagai sumber energi utama yang digunakan di dunia saat ini. Sumber energi nuklir dihasilkan dalam suatu reaktor nuklir dan membutuhkan bahan bakar agar reaktor nuklir ini dapat beroperasi. Biasanya material yang dijadikan sebagai bahan bakar nuklir yaitu unsur-unsur berat seperti
U dan
Pu (Anonim,
2006). Disamping manfaatnya yang sangat besar sebagai sumber energi masa kini dan masa yang akan datang, bahan-bahan ini juga mempunyai potensi yang membahayakan. Oleh orang yang tidak bertanggung jawab dapat dijadikan sebagai senjata pemusnah dalam bentuk bom. Selain itu, limbah dari reaktor nuklir juga dapat menjadi masalah yang rumit. Karena reaktor nuklir menghasilkan limbah plutonium (Pu) yang banyak maka akan terjadi penumpukan dan hal ini dapat mambahayakan bagi makhluk hidup. Pengolahan limbah nuklir juga merupakan masalah yang pelik karena pada umumnya limbah-limbah ini mempunyai waktu paruh yang panjang sehingga perlu waktu lama untuk dimusnahkan (Anonim, 2006).
2
Untuk mengatasi permasalahan limbah tersebut maka langkah yang perlu dilakukan adalah mengurangi produksi limbah plutonium. Salah satu caranya ialah dengan membuat bahan bakar matriks inert (Anonim,2006). Matriks inert dapat dijadikan sebagai tempat pembakaran plutonium sehingga jika bahan bakar itu telah habis digunakan maka limbah yang tersisa sedikit jumlahnya. Agar matriks inert berfungsi dengan baik, ada beberapa syarat yang perlu dipenuhi oleh suatu matriks inert, yaitu (Dani Gustaman, 2009): a. Mempunyai titik leleh yang tinggi, b. Inert terhadap neutron, c. Inert terhadap air pendingin, d. Mempunyai konduktivitas panas yang baik, e. Inert terhadap kelongsongnya (tempat matriks inert). f. Sifat mekanik yang baik. g. Memiliki Kerapatan yang tinggi
Beberapa material dapat dijadikan sebagai matriks inert, salah satunya adalah keramik MgAl2O4 karena material ini mempunyai syarat-syarat yang telah disebutkan di atas terutama nilai konduktivitas termalnya yang besar (Dani Gustaman, 2009). Pada penelitian ini akan dilakukan penambahan ZrO2 pada MgAl2O4. Penambahan ini dilakukan dengan harapan meterial yang terbentuk akan menambah ketangguhan patah karena ZrO2 mempunyai ketangguhan yang tinggi. Secara hipotetis ZrO2 akan tersebar pada struktur mikro MgAl2O4 sehingga akan mempertangguh keramik
3
tersebut. Beberapa parameter akan mempengaruhi sifat-sifat keramik, salah satu diantaranya yaitu suhu sinter. Suhu sinter berpengaruh penyusutan ukuran keramik, sehingga berpengaruh juga pada rapat massa (Barsoum,1997). Oleh karena itu, pada penelitian ini akan dilakukan studi pengaruh suhu sinter pada karakteristik keramik MgAl2O4. Untuk mengetahui karakteristik dari suatu keramik maka perlu dilakukan beberapa pengujian. Pengujian yang dilakukan diantaranya adalah analisis dengan Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), uji visual, uji kerapatan, uji keras/ketangguhan patah serta uji inertness dengan air (Dani Gustaman, 2009).
Berdasarkan latar belakang tersebut maka penelitian yang akan dilakukan yaitu “ Pengaruh suhu sinter terhadap rapat massa dan sifat mekanik keramik MgAl2O4 dengan penambahan 5 % ZrO2.” 1.2 Perumusan Masalah Untuk memperjelas arah penelitian yang akan dilakukan, maka perlu dibuat perumusan masalah berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan di atas. Perumusan masalah dari penelitian ini yaitu “Bagaimana pengaruh suhu sinter terhadap rapat massa, struktur mikro dan sifat mekanik keramik MgAl2O4 dengan penambahan ZrO2?”
4
1.3 Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian akan dilakukan pembatasan sebagai berikut: a. Penambahan ZrO2 pada keramik MgAl2O4 ditetapkan sebesar 5%. Penambahan 5% ZrO2 dimaksudkan agar sifat konduktivitas termal yang rendah dari zirkonia ini tidak terlalu besar berpengaruh pada Keramik MgAl2O4 (Dani Gustaman, 2009). Karena untuk matriks inert dibutuhkan konduktivitas termal yang tinggi. b. Suhu penyinteran diberikan secara bervariasi pada kisaran 1400˚C, 1500˚C, dan1600˚C, yang diperkirakan merupakan kisaran suhu sintering dengan hasil yang optimal pada keramik MgAl2O4 dengan penambahan 5% ZrO2 sebagai matriks inert. c. Untuk mengetahui karakteristik dari keramik MgAl2O4 dengan penambahan 5% ZrO2 maka perlu dilakukan beberapa pengujian. Pengujian yang dilakukan diantaranya adalah analisis dengan SEM, XRD, uji visual, uji kerapatan, uji keras/ketangguhan patah serta uji inertness dengan air.
1.4 Tujuan Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui bagaimana pengaruh suhu sinter terhadap rapat massa, struktur mikro dan sifat mekanik keramik MgAl2O4 dengan penambahan 5% ZrO2.
5
1.5 Manfaat Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan harapan dapat memperkaya khazanah keilmuan fisika dan penulis mendapatkan pengalaman dalam melakukan penelitian. Dari penelitian ini juga kita berharap akan didapatkan data mengenai pengaruh suhu sinter terhadap sifat mekanik dan kerapatan pada keramik MgAl2O4. Selain itu, datadata tersebut diproyeksikan dapat digunakan oleh peneliti lain sebagai data untuk mendapatkan bahan-bahan baru sebagai matriks inert.
