KARAKTERISASI
INGOT
PADUAN
Zr-Nb-Sn
HASIL
PELEBURAN Sigit, Abdul Latief, YusufNampira PusbanglekBahanBakarNuklir don Daur Ulang-BATAN,KawasanPuspiplek.Serpong,Tangerang R. Didiek Herhady P3TM-BATAN,JI. BabarsariKolak Pas 1005, Yogyakarla55010
ABSTRAK KARAKTERISASI INGOT PADUAN Zr-Nb.Sn HASIL LEBURAN. Telah dilakukan karaktetisasi ingot paduan Zr-Nb-Sn hasil peleburan. Untuk memperoleh ingot paduan Zr-Nb. Sn, mula-mula dilakukan pencampuran serbuk Zr, Nb dan Sn dengan komposisi tertentu kemudian dikompaksi pada tekanan 4 -5 Mp hingga didapat peter mentah. Peter mentah tersebut kemudian dilebur dalam tungku busur listtik hingga diperoleh ingot hasil peleburan,. Peleburan dilakukan sebanyak 1 dan 3 kali. Ingot hasilleburan dikaraktetisasi guna mengetahui pengaruh peleburan ulang terhadap komposisi, kekerasan dan mikrostruktur. Hasil percobaan menunjukkan bahwa untuk unsur Nb, penurunan konsentrasi pada pe/eburan ke-1 relatit kecil, tetapi pada pe/eburan ke-3 relatit besar terutama sampel B dan C yang kandungan awal Nb relatit besar yaitu sampel A = 10 %, B = 40,59 % dan C = 36,96 %. Untuk Sn penurunan konsentrasi pada peleburan ke-1 cukup besar, apalagi pada peleburan ke-3; penurunan tersebut adalah sampel A = 49,33 %, B = 44,37 % dan C = 28,48 %. Pengaruh pengulangan pe/eburan terhadap kekerasan tampak pads sampel dengan kandungan swat Nb rendah 1,10 % dimana teljadi kenaikan kekerasan dati 805 VHN pads peleburan ke-1 menjadi 893 VHN pada peleburan ke-3.. Foto mikrostruktur yang diperoleh memperlihatkan struktur butir yang berbeda pada berbagai jenis perlakuan.
'ABSTRACT CHARACTERIZA TION OF MEL TING PRODUCT Zr-Nb-Sn ALLOY INGOT. Characterization of casting product Zr-Nb-Sn alloy ingot has been investigated. The Zr-Nb-Sn alloy ingot was obtained by the following steps.. mixing of Zr, Nb and Sn powder in certain composition, compaction at 4-5 Mp pressure to make green pellet, melting of the green pellet in arc fumace which was camed out for one and three times. The melting product ingot was characterized to study the effect of remelting to composition, hardness and microstructure. The experiments showed that decreasing of Nb composition at first melting was relatively small, but at third melting was relatively great especially for samplc Band C with large initial composition, i.e., sample A = 10 %, B = 40,59 % and C = 36,96 %. For Sn, decreasing of composition at first melting was great enough, moreover at third melting, i.e., sample A = 49,33 %, B = 44,37 % dan C = 28,48 %. Effcct of remelting against hardness was obseNed for sample with Sn initial composition was small i.e. 1.10 %, where hardness increased from 805 VHN at first melting to 893 VHN at third melting. Microstructure showed different grains at various treatment.
PENDAHULUAN P eningkatan jumlah
penggunaan pembangkit listrik tenaga nuklir (PL TN) pada akhir-akhir ini menyebabkan melonjaknya kebutuhan elemen bakar nuklir. Perkembangan elemen bakar nuklir dan daur bahan bakar sangat perlu untuk ditingkatkan karena
merupakan salah satu komponen reaktor yang terkritis dari segi keselamatan dan terpenting dari sisi ekonomi. Untuk menjaga kualitasnya, elemen bakar nuklir perlu ditingkatkan kinerjanya sejalan Prosiding
dengan peningkatan teknologi yang terkait seperti fabrikasi elemen bakar nuklir, disain teras reaktor dan daur bahan bakar nuklirllJ. Peningkatan kinerja elemen bakar nuklir tak lepas dari pengembangan teknologi paduan zirkonium yang digunakan sebagaibahan pembuatan kelongsong. Dalam sebuah reaktor PWR kapasitas 3040 GWd/t terjadi kenaikan laju oksidasi uniform yang dipengaruhi oleh suhu pendingin yang teramati pacta kelongsong baik yang terbuat dari zircaloy-4 standar maupun yang termodifikasi telah memberi batasanpada penggunaan bahan. Penggunaan bahan
Penemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan P3TM.BATAN Yogyakana. 25 -26 Juli 2000
dan Teknologi Nuklir
secara komersiil dengan ketahanan korosi yang tinggi adalah pada kelongsong dupleks(2). Teknologi ini merupakan perkembangan barn dalam pen emu an
paduan logam mutakhir
khususnya kelongsong
dupleks yang bagian luarnya dilapisi dengan bahan tahan korosi. Bahan tersebut dikenal dengan nama paduan zirlo yang telah digunakan oleh Siemens dan Westinghouse. Kelongsong dupleks atau Sn ekstra rendah (Extra Low Sn I ELS) adalah zircaloy-4 dengan lapisan luar paduan Sn-Fe-Cr setebal 100 ~.
dan
zirlo
dengan paduan
1%
Sn-l%
Nb.
Kelongsong dupleks telah mencapai 60 GWd/t dan zirlo 46 GWd/t dalam instalasi komersial dan 60 GWd/t dalam tes reaktor pada laju oksidasi lebih rendah dari8ada standar atau zircaloy-4 yang dimodifikasi 3). Paduan 1% Nb standar Rusia memiliki daya tahan korosi yang sangat tinggi dan telah digunakan pada reaktor VVER (Vodo Vodiany Energiticheski Reactor). Perkembangan selanjutnya adalah paduan 1% Sn-l % Nb untuk mengatasi kekurangan pada paduan 1% Nb[2].
Perkembangan pembuatan paduan logam mutakhir terns ditingkatkan mengingat masih adanya problem korosi pada zircaloy-4 terrnodifikasi yang terjadi pad a burn up 20-30 GWd/t pada kelongsong PWR SiemensI4]. Sementara itu paduan logam lain telah dikembangkan oleh peneliti General Electric dan Jepang untuk reaktor BWR, namun belum diaplikasikan secara komersial. Paduan logam yang dikembangkan adalah modifikasi zircaloy-2 dengan
cara menaikkan kandungan Fe, atau menaikkan kandungan Fe dan Ni, atau penambahan Nb. Dua jenis paduan lain yang dikembangkan adalah Zr yang mengandung Sn, Nb dan Mo serta Zr yang mengandung Nb dan BiIS].
Penggunaan zirkonium dalam
industri
nuklir
memberikan
dan paduannya nilai
ekonomis
tinggi dengan cara peleburan menggunakan tungku busur listrik tunggal, kemudian karakterisasi fisik, kimia, mekanik dan mikrostruktur dari ingot hasil leburan. Untuk itu dilakukan analisis unsur dengan XRF, uji kekerasan dengan VHN dan pengamatan mikrostruktur dengan mikroskop optik. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui karakteristik ingot hasil peleburan serta memperoleh ingot dengan komposisi tertentu yaitu Zr-l %NbI %Sn. Adapun hipotesa adalah : Selama pei11buatan ingot paduan Zr-Nb-Sn akan dilakukan peleburan ulang guna memperbaiki sifat-sifat bahan misalnya mikrosrtuktur dan kekerasan. Di samping itu selama peleburan ulang diduga terjadi perubahan komposisi un sur pemadu, kekerasan dan mikrostruktur.
TATA
KERJA
Bahan Bahan utama yang
digunakan
adalah
serbuk zirkonium (Zr), dan unsur pemadu serbuk niobium (Nb) dan serbuk timah putih (Sn). Untuk
peleburan dipakai gas argon, sedangkan guna keperluan metalografi digulJakan bahan resin dan cairan pengeras, kertas gerinda ukuran 180, 320, 400, 800, 1000, 1500, dan 2400, kain poles, pasta inlan I ~m, 0,25 ~m, dan bailan clsa HNOJ, HF, air suling. Untuk keperluan analisis diperlukan bahan standar Zr-11 JAERI.
Alat Alat homogenisasi serbuk, mesin Pres Komage kapasitas 50 ton, tungku busur listrik seri 5SA, mesin potong logam, mesin gerinda/poles, Alat cuci ultrasonik, mikroskop Optik, alat uji kekerasan, X-Ray Fluorescence
yang tinggi karena mempunyai daya tahan korosi yang sangat baik. Un sur pemadu berfungsi memberikan karakteristik barn yang lebih baik terhadap logam paduan yang dihasilkan. Fungsi masing-masing unsur pemadu berbeda satu dengan lainnya sehingga dalam pembuatan paduan perlu dipilih unsur-unsur pemadu yang memberikan sifat sesuai dengan yang diinginkan. Beberapa persyaratan yang diperlukan agar paduan zirkonium dapat digunakan sebagai material reaktor nuklir
adalah
bahwa
paduan
logam
harns
dapat
meningkatkan daya tahan korosi dalam uap air atau air dan mengurangi kecendernngan berinteraksi
dengan hidro~en dan mempunyai sifat mekanik yang baik dsb. 6] Guna
mengantisipasi
perkembangan
teknologi bahan kelongsong reaktor daya, dalam penelitian Zr-Nb-Sn
ini dipelajari pembuatan paduan logam sebagai bahan kelongsong untuk burn up
Metoda a. Dilakukan penyiapan bahan dengan menimbang serbuk Zr, Nb clan Sn masing-masing dengan "..berat tertentu; untuk Nb beratnya divariasi. b. Serbuk Zr, Nb clan Sn dihomogenisasi dengan cara dimasukkan ke dalam botol pencampur lalu diaduk selama 6 x 30 menit.
c. Campuran serbuk yang
sudah homogen
dikompaksi menggunakan mesin Press Komage pada tekanan 4-5 Mp, diameter dies 1,48 cm. Pelet mentah yang diperoleh ditentukan densitasnya (1 Mp =-0,5816 ton/cm1. d. Dilakukan peleburan pelet mentah di. dalam tungku busur listrik dengan arus 60 -65 A sampai pelet melebur semuanya menjadi ingot berbentuk kebulat-bulatan.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 25 -26 Juli 2000
,~I 1>;21 .
e. Ingot hasil leburan dinonnalisasi pada suhu 750°C selama 2 jam, di dalam tungku pemanas dalam atmosfer gas argon. f. Ingot hasil leburan dipotong-potong untuk keperluan pengujian. g. Penentuan komposisi kimia dilakukan dengan XRay Fluorescence menggunakan standar Zr-1 1 JAERI. h. Untuk keperluan uji metalografi, potongan, ingot hasil leburan dikungkung (mounting) menggunakan resin clan cairan pengeras, kemudian dihaluskan pennukaannya dengan amplas pada tingkat kekasaran 180, 320, 400, 800, 1000, 1500, 2400. Sampel kemudian dipoles dengan pasta intan 1 ~m clan 0,25 ~m lalu dibersihkan dengan pencuci ultrasonik. Setelah itu sampel di etsa dengan larutan pengetsa yang terdiri dari campuran 45 mi. HNO3 65 %, 45 mi. HF 40 % dan 10 mi. H2O. Selanjutnya sampel diambil gambar mikrostrukturnya dengan menggunakan mikroskop optik dan dicetak dalam film. i. Dilakukan pengujian kekerasan terhadap sampel menggunakan metoda Vickers DIN 50133
yaitu 1,50 %; sampel D adalah serbuk Zr" tanpa penambahan unsur pemadu. Masing-masing campuran serbuk tersebut dikompaksi menjadi pelet mentah yang kemudian dilebur di dalam tungku busur listrik hingga diperoleh ingot. Peleburan diulangi sampai 3 kali. Ingot basil leburan dikarakterisasi untuk mengetahui sifat-sifat ingot dari berbagai pengulangan peleburan. Data pengulangan peleburan terhadap komposisi kimia dan kekerasan ingot paduan Zr-Nb-Sn dapat dilihat pada Tabel 2.
Pengaruh dap
peleburan
komposisi
ulang
unsur
terha-
pemadu
Pengaruh peleburan ulang tt:rhadap komposisi Nb dan Sn dapat dilihat pada gambar I dan 2. Tampak bahwa untuk unsur pemadu Nb (gambar 1), penurunan konsentrasi pada peleburan ke-1 relatif kecil, sedangkan pada peleburan ke-3 penurunannya cukup besar khususnya sampel B dab C di mana kandungan awal Nb relatifbesar.
~
2,5
.c 2
z
HASIL
DAN PEMBAHASAN
-~ 1,5 "Vi
c:
Q)
Tabel.l.
If)
Komposisi awal serbuk
c:
~
No. 'Kode Sampel
1
0,5
0
-A
I
1
2 Ulangan
8
3
4
peleburan
GambarJ. Penurunankonsen/rasiNb pada proses peleburanulang
0 Tabel 2. Komposisi unsur pemadu (%) dan kekerasan (VHN) ingot basil peleburan ke-l dan ke-3.
Unsur lain(~)-j~I~
, KodeI Nb
r~n-
IPeleburan ke-1 jA1
-~-f05 1,68
I~
@
119
0,20 0;20
1,37
~-
9769 9713 96.16 _9~.ll-
805 927 927
W
IPeleburanke~
Q:gg--1Q:tr,-
I.A3
--~--
~-
1 98.04I
~
1,01 I 0.84 I 1,45 I. 1,08~ I
0,20
~
~
&~~ 927
T9];27-J 927 ~
<.:atatan: At: sampel A, peleburan 1 x A3 : sampel A, peleburan 3 x Komposisi awal hasil penimbangan dapat dilihat pactaTabel 1. Perbedaanjenis sampel terletak pacta kandungan Nb dalam komposisi paduan ZrNb-Sn yaitu sampel A = 1,10 %, B = 1,70 % dan C = 2,30 %, sedangkan kandungan Sn dibuat tetap
Gambar2. PenurunankonsentrasiSn pada proses pe/eburanu/ang Penurunan konsentrasi karena pengaruh pengulangan peleburan sampai 3 x adalah sampel A = 10 %, b = 40,59 % dan C = 36,96 %. Penurunan kandungan un sur pemadu pacta pembuatan pactuM perlu diketahui supaya komposisi akhir paduan dapat diperkirakan. Niobium sebagai bahan pemadu pada zirkonium mempunyai keunggulan yaitu dapat
Prosiding Per1emuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan P3TM-BATAN Yogyakar1a. 25 -26 Juli 2000
dan Teknologi Nuklir
Sigit. dkk
ISSN 0216-3128
/77 "'fa.
berfungsi untuk meningkatkan kekuatan baik pada suhu rendah maupun tinggi dan daya tahan korosi dalam air dan u'ap air. Pada oksidasi dalam uap air bersuhu 400 DC, paduan Zr-Nb mempunyai tiga daerah ketahanan korosi yaitu ; daerah I dengan Nb 0,5-2 %, daerah II dengan Nb 20-30 % clan daerah III dengan Nb 80-90 %[6]. Penggunaan Nb dalam paduan tergantung pada suhu operasi, misalnya Nb 0,2 % untuk suhu 350 DC,Nb 0,5 % untuk suhu 400 °c clan Nb I % untuk suhu 500 °c. Dengan keunggulannya tersebut, maka niobium banyak digunakan sebagai bahan pemadu pada zirkonium guna memperoleh paduan logam barn yang lebih tahan terhadap korosi. Namun demikian, niobium juga memiliki kelemahan yaitu terjadinya transformasi rasa IX ke rasa 13pada suhu 615 °c sehingga membatasi penggunaan niobium pada suhu tinggi. Untuk
Sn
(gambar
2),
penurunan
konsentrasi pada peleburan ke-l cukup tinggi yaitu untuk sampel A = 30 %, B = 21 % dan C = 9,27 %, apalagi
setelah
peleburan
ke-3
penurunannya
masing-masing adalah 49,33 %, 44,37 % dan 28,48 %. Penurunan konsentrasi ini dapat dipahami karena SIl mempunyai titik lebur rendah sekitar 232 DC, sehingga
pada proses peleburan dimungkinkan
Sn
menguap. Dengan diketahuinya penurunan kandungan Sn setelah peleburan 3 x, maka data ini dapat digunakan untuk prediksi pembuatan paduan dengan komposisi sesuai dengan yang diinginkan, mengingat bahwa unsur Sn dalam paduan zirkonium mempunyai
tujuan untuk peningkatan
kekuatan dan
daya tahan korosi tetapi tidak menambah absorpsi neutron termal. Adanya Sn akan mengurangi atau menetralkan pengaruh pengotor terutama nitrogen. Tetapi jika Sn ditambahkan pada zirkonium, justru akan mengurangi daya tahan korosi pada air dan uap air. Oleh karena itu penambahan Sn perlu diikuti oleh unsur pemadu yang lain. Pada perkembangan selanjutnya, paduan zirkonium yang mengandung Nb disebut zirlo. Adapun unsur lain (Fe) yang sebenamya tidak dikehendaki, namun temyata terdapat dalam bahan baku tidak mengalami perubahan konsentrasi baik pada peleburan ke- I maupun ke-3. Hal ini dapat dimaklumi karena besi mempunyai titik lebur
besarnya unsur pernadu dapat rneningkatkan kekerasan paduanoHal ini dapat dilihat pada sarnpel A dan B. Sarnpel A dengan kandungan Nb = 1,10% rnernpunyai kekerasan yang rendah jika dibandingkan dengan sarnpel B dengan kandungan Nb = 1,7%. Jika unsur pernadu Nb ditingkatkan (2,30%), rnaka tidak terjadi perubahan kekerasan. Pengaruh pengulangan peleburan terhadap rnikronstruktur ingot Zr, Zr-I,IO%Nb-l,50%Sn, ZrI,70%Nb-1 ,51 %Sn dan Zr-2,30%Nb-l ,51 %Sn untuk pengulangan peleburan Ix dan 3x dapat dilihat pada gambar 3 -9. Garnbar 3 adalah rnikrostruktur ingot Zr pada peleburan Ix. Butirbutir pada ingot tersebut berbentuk equiaxial, dengan besar butir yang harnpir seragam dengan kekerasan 841 VHN (rnakro). Jika logarn Zr dipadu dengan Nb 1,1%, 1,7%,2,3% dan Sn 1,51% rnaka setelah dilebur Ix, rnikrostruktumya terlihat seperti garnbar 4, 5 dan 6. Garnbar 4, adalah rnikrostruktur ingot Zr-l, 1%Nb-1 ,51 % Sn, rnernpunyai butir bentuk pelat yang berjajar, dan butir-butir yang equiaxial. Hal ini terjadi karena selarna peleburan terjadi pernanasanyang tak rnerata dan seolah-olah sebagian rnengalarni pendinginan cepat dan..bagian lain tidak rnengalarni pernanasan. Perubahan rnikrostruktur terjadi sebagaj akibat transpormasi rasa 13ke rasa a + 13.Pernanasanpada rasa 13yang dilanjutkan seolah-olah ada pendinginan cepat, rnaka tidak terjadi transformasi secara difusi dan rnenghasilkan rasa a rnartensit seperti gambar 3 (garis-garis). Sedangkan dibagian tengah, karena tidak rnengalarni pendingin cepat rnaka butimya equiaxial. Hal yang sarna terjadi seperti gambar 5, 6 (untuk Nb = 1,70% dan 2,30%). Narnun untuk Nb yang tinggi (gambar 6), butir yang terbentuk lebih bulat dan terjadi rasa ke-2 pada batas butir.
yang tinggi. Pengaruh terhadap
peleburan kekerasan
mikrosturktur
ingot
ulang dan
hasil
peleburan
Gambar3. Mikrostruktur ingot zirkonium pada peleburan J x (SampelD), Pembesaran JOOx.
Pengaruh pengulangan peleburan terhadap kekerasan ingot paduan Zr-Nb-Sn tertera pada Tabel 2. Pada tabel tersebut ditunjukkan adanya perubahan tingkat kekerasan. Pengulangan peleburan pertama, Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan P3TM-BATAN Yogyakarta, 25 -26 Juli 2000
dan Teknologi Nuklir
Gambar4. Mikrostruktur ingot Zr-Nb-Sn pada peleburan I x (SampelAI), konsentrasi awal Nb = I, IO%. PembesaranIOOx
pengulangan peleburan Ix. Banyaknya Nb juga mempengaruhi besar butir. Semakin besar Nb, maka butimya semakin kecil, dan apabila dilihat kekerasannya maka kadar Nb yang tinggi mempunyai kekerasan yang tinggi. Hal ini dapat dimaklumi karena semakin banyak butir, akan menambah batas butir sehingga gerakan dislokasi makin sulit sehingga kekerasanmeningkat. Pengaruh pengulangan peleburan terhadap kekerasan ingot paduan Zr-Nb-Sn seperti tertera pada Tabel 2 menunjukkan adanya perubahan tingkat kekerasan terutama untuk sampel A dimana kandungan awal Nb relatif rendah yaitu I, I 0%, sedangkan untuk sampel B dan C dengan kandungan awal Nb masing-masing I, 70.ro dan 2,30% tidak terjadi perubahan tingkat kekerasan. Dibandingkan dengan sampel D yang tidak mengandung un sur pemadu, yang kekerasannya hanya 841 VHN temyata adanya unsur pemadu, pengulangan peleburan memperbaiki sifat mekanik yang ditunjukkan dengan adanya peningkatan kekerasan.
Gambar5. Mikrostruktur ingot Zr-Nb-Sn pada pe/eburan 1 x (Sampe/81). konsentrasi awa/Nb = 1,70%.Pembesaran100x
Gambar7. Mikrostruktur ingot Zr-Nb-Sn pada peleburan3 x (SampelA3), konsentrasi awal Nb = 1.10%. Pembesaran1..00 x
Gambar6. Mikrostruktur ingot Zr-Nb-Sn pada pe/eburan / x (Sampe/Cl). konsentrasi awa/Nb = 2,30%.Pembesaran100x Pengulangan peleburan, dimaksudkan untuk memperoleh mikrostruktur yang lebih homogen. Pengulangan peleburan 3x untuk ingot Zr-l, IO%Nb-1 ,50%Sn, Zr-l, 70%Nb-1 ,51%Sn dan Zr-2,30%Nb-I,51%Sn diperlihatkan pada gambar 7, 8 dan 9. Pacta gambar tersebut tampak bahwa setelah pengulangan peleburan ke-3, butir-butimya lebih seragam jika dibandingkan dengan
Gambar8. Mikrostruktur ingot Zr-Nb-S'n pada pe/eburan3 x (Sampe/B3), konsentrasi awa/Nb = /,70 %. Pembesaran100 x
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta. 25 -26 Juli 2000
ISSN0216-3128
Sigit. dkk
/79 ,~
DAFTAR
Gambar 9. Mikrostruktur ingot Zr-Nb-Sn pada pe/eburan 3 x (Sampe/ C3), konsentrasi awa/Nb = 2,30%. Pembesaran /OOx
KESIMPULAN a. Pengulangan peleburan menyebabkan penurunan kandungan unsur pemadu baik Nb maupun Sn, tetapi penurunan kandungan Sn lebih besar dari pada Nb. Pada peleburan ke-3, penurunan konsentrasi Nb dalam paduan Zr-Nb-Sn dibandingkan kondisi awal adalah : sampel A = 10%, B = 40,59% dan C = 36,96%, sedangkan untuk Sn adalah : sampel A = 49,33%, B = 44,37% dan C = 28,48%. b. Pada sampel dengan kandungan Nb awal rendah (1,10%) terjadi kenaikan sifat mekanik khususnya kekerasan dari 805 VHN pada peleburan ke-1 menjadi 893 VHN pada peleburan ke-3, sedangkanuntuk sampel dengan kandungan Nb awal relatif tinggi (1,70% dan 2,30%) tidak terjadi perubahan tingkat kekerasan. c. Pengamatan mikrostruktur menunjukkan bahwa pada peleburan ke-3 butir-butir terdistribusi lebih merata clanhomogen dibandingkan dengan peleburan ke-i. d. Komposisi yang mendekati atau sesuai dengan yang diinginkan yaitu Zr-l %Nb-1 %Sn diperoleh pad a kondisi sebagai berikut : kandungan awal dalam campuran serbuk Nb = 1,70%, Sn = 1,51% dan peleburan I x.
UCAPAN
TERIMA
KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Saudara Ir. P. Zacharias, Ir. Rosika K., Slamet Pribadi, Ahmad Paid, Asep Sirnagan dan Martoyo yang telah membantu pelaksanaanpenelitian ini.
PUSTAKA
1. SOEDYARTOMO, S., "Evaluasi Kinerja Dan Disain Elemen Bakar Nuklir untuk Reaktor Air", PI -DBBN IV, PEBN BATAN, Jakarta, 1998 2. HARBOlTLE, J.E., STRASSER, A.A., "Towards Failure-free Fuel", A report from the ANS 1994 International Topical Meeting on LWR Fuel Performance, p. 28-30, Florida, 1994. 3. VAN SWAM, L.F., GARZAROLLI, F., STEINBERGE, E., "Advanced PWR Cladding", Proceedings 1994 International Topical Meeting on Light Water Reactor Fuel Performance, p.303-308, 1994. 4. BAUR, K, LISDAT, R., PUSCHEL, H., "Fuel Behaviour in Hight Performance PWRs", Proceedings 1994 International Topical Meeting on Light Water Reactor Fuel Performance, 1994. 5. ITO, K., SHIMADA, S., OGUMA, M., IKEDA, T., TAKEI, K., ISHII, Y., LEVIN, H.A., ADAMSON, R.B., CHENG, B., "Effect of Water Chemistry Impurities on Corrosion of ZrAlloys Under BWR Condition", Proceedings 1994 International Topical Meeting on Light Water Reactor Fuel Performance, p. 273 -277, 1994. . 6. PARFENOV, B.G., GERASIMOV, V.V., VENEDIKTOV A, G.I., "Corrosion of Zirconium and Zirconium Alloys", Israel Program for Scientific Translations, Cat. No. 5403, Jerusalem, 1969.
TANYA JAWAB Fathurrachman ~ Apakah dengan peleburan sampai 3 kali sudah mendapatkan paduan Zr-Nb-Sn yang seragam ? saya berpendapatsebaiknya dilakukan hingga 56 kali. Analisis data akan lebih baik hila ada titik lebih dari 5. ~ Karakterisasi yang dilakukan hanya 3. Apakah hal ini telah mewakili seluruh teknik karakterisasi yang ada clan apakah data yang diperoleh sudah sesuai dengan spesifikasi paduan tersebut sebagaikelongsong BB ? Slglt ..c..Dari fotomikrostruktur terlihat bahwa pada peleburan ke-3 bentuk butir lebih uniform/seragam. ..c..Peleburan 5-6 kali tentu saja akan membuat bentuk butir lebih seragam lagi dan
Prosiding Per1emuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yoovakar1a. 25 -26 Juli 2000
perbaikan sifal fisiko mekanik dsb. Telapi harus diingal bahwa pada pe/eburan berka/ika/i banyak unsur pemadu yang hi/ang. ..0..Karaklerisasi hanya di/akukan lerhadap komposisi kimia, mikroslruklur dan kekerasan. Unluk kearah spesifikasi ke/ongsong BB lenlu saja harus diuji pada sifal-sifal yang lain seperli sifal fisik, mekanik (keulelan, kekualan larik. injak dsb.)
Damunir ~ Pactadata yang Bapak sajikan terlihat kornposisi zircaloy yang diperoleh berbeda satu sarna lain. Jika dilihat pacta rota rnikrostruktumya tidak jelas tentang letak Zr-Nb-Sn. ~ Apakah acta pengaruh tentang ikatan logarn antara Zr, Nb dan Sn yang rnernbentuk struktur kristal. ~ Apakah sudah dilihat dengan X-ray Difraksi tentang struktur kisi kristal paduan logarnnya ?
Sigit ..0..Pada pe/eburan Zr-Nb-Sn lerbenluk/ah /arulan padal don Zr, Nb, Sn tersebul membenluk paduan baru yailu paduan Zr, Nb, Sn dimana paduan ini mempunyai karaklerislik lerlenlu. Pada folomikroslruklur lebih Zr,Nb,Sn lidak jelas karena pengamalannya menggunakan mikroskop oplik. ..0..Slruklur kisi kristallidak diamali.
Murdani S. ~ Untuk rnernperoleh Ingot ZrNbSn dipilih carnpuran Nb dan Sn, apa tujuan pencampuran tersebut ? apa acta bahan yang lebih baik dari penarnbahan Nb dan Sn ? Apa kelebihan dan kekurangan penarnbahan Nb dan Sn ?
..c..Penambahan Nb dan Sn mempunyai /ujuan/ujuan /er/en/u dian/aranya peningka/an ke/ahanan korosi, sifa/ fisik d//. Masingmasing unsur memi/iki fungsi yang berbeda-
beda. ..c..Ke/ebihan Nb, meningkatkan kelemahan baik pada suhu rendah maupun /inggi, meningka/kan daya /ahan korosi da/am air dan uapair. ..c..Kekurangan Nb, terjadi /ransformasi fasa a/fa ke beta pada suhu 615 °C sehingga memba/asi penggunaan Nb pada suhu /inggi. ..c..Ke/ebihan Sn, peningka/an daya tahan
korosi dan kekuatan paduan, mengurangi a/au mene/ralkan pengaruh peng%r terutama nitrogen. ..c..Kekurangan Sn, jika Zr dengan Sn saja jus/ru ketahanan korosi menurun, o/eh karena i/u per/II penambahan unsur /ain, da/am ha/ ini Nb.
Kasilani );- Hasil
peleburan
masing-masing
unsur
konsentrasinya berkurang kira-kira kehiJangan konsentrasi karena apa ? );- Pengukuran kekerasan dengan alat apa dan bentuk sampel padatan/pelet/butiran
?
Sigit
..c..Penurunan konsen/rasi disebabkan /erjadi penguapan unsur pemadu. Pe/eburan Zr-NbSn /erjadi pada suhu /inggi (>2000 "C) sehingga un/uk Sn yang /i/ik /eburnya 232 "C, /erjadi penguapan cukup banyak. ..c..Kekerasan diukur dengan r"ickers Hardnes Tes/ben/uk sampe/ adalah pada/an.
Sigit ..0..Supaya campuran serbuk Zr,Nb,Sn homogen
Prosiding Pertemuan danPresentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan P3TM.BATAN Yogyakarta, 25 -26 Juli 2000
dan Teknologi Nuklir
