Difusitas Dan Konduktivitas Panas

ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir IV PEBN-BATAN Jakarta, 1-2 Desember 1998

DIFUSIVITAS DAN KONDUKTIVITAS PANAS LOGAM PADUAN U-TH-ZR DAN U-TH-ZR-H

Hadi Suwarno Pusat Elemen Bakar Nuklir - BATAN

ABSTRAK

DIFUSIVITAS DAN KONDUKTIVI-TAS PANAS LOGAM PADUAN U-Th-Zr-DAN U-Th-Zr-H. Difusivitas panas logam paduan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H dengan rasio komposisi atom U:Th:Zr = 2:1:6, 1:1:4, 1:2:6 dan 1:4:10 serta U:Th:Zr:H = 2:1:6:13,3; 1:1:4:9,5; 1:2:6:15,2; dan 1:4:10:27 diukur dari suhu kamar sampai 1273 K dengan metoda laser flash, untuk maksud pengembangan bahan bakar reaktor baru. Konduktivitas panas logam paduan dihitung berdasarkan hasil pengukuran difusivitas panas, berat jenis dan kapasitas panas logam paduan tersebut. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa difusivitas panas logam paduan U-Th-Zr-H menunjukkan sifat yang sangat baik pada suhu kamar hingga sekitar 900 K. Setelah suhu 900 K, difusivitas panas logam paduan meningkat dengan tajam disebabkan oleh adanya dehidridasi. Untuk logam paduan U-Th-Zr, sifat panasnya tampak sebagai fungsi suhu. Namun, pada suhu sekitar 800 K kurva difusivitas panas menurun dengan tajam disebabkan oleh adanya perubahan fasa δ-UZr menjadi U(γ)Zr(β). Hasil penelitian menunjukkan bahwa logam paduan U-Th-Zr-H mempunyai konduktivitas panas stabil dan lebih baik dibanding dengan UO2 yang sudah umum digunakan sebagai elemen bakar reaktor sehingga paduan ini dapat dipromosikan sebagai bahan bakar reaktor baru.

ABSTRACT

THERMAL DIFFUSIVITY AND THERMAL CONDUCTIVITY OF U-Th-Zr AND U-Th-Zr-H ALLOYS. The thermal diffusivities of the U-Th-Zr and U-Th-Zr-H alloys with the atomic compositional ratio, U:Th:Zr = 2:1:6, 1:1:4, 1:2:6 and 1:4:10 and U:Th:Zr:H = 2:1:6:13.3, 1:1:4:9.5, 1:2:6:15.2 and 1:4:10:27 were measured from room temperature to around 1273 K using a laser flash technique, in order to develop new fission reactor fuel material. Thermal conductivities of the alloys were calculated based on the thermal diffusivity measurement results, densities and heat capacities of the alloys. It was shown that thermal diffusivity of the U-Th-Zr-H alloys exhibited a favorable thermal properties at elevated temperature from room temperature to about 900 K. After the temperature of 900 K, the thermal diffusivities of the alloys increases sharply due to the dehydriding. In case of the U-Th-Zr alloys, the thermal properties is the function of temperature. Nevertheless, at temperature of about 800 K the thermal diffusivity of the alloys decreased sharply due to the δ-UZr → U(γ)Zr(β) phase transition. From the thermal properties point of view, it has been demonstrated that the U-Th-Zr-H alloys have a better thermal properties than that of UO2 commonly used in the nuclear reactor. Consequently, it can be promoted as a new U-Th mixed hydride reactor fuel.

PENDAHULUAN

Senyawa hidrida untuk sistem U-Zr

mempunyai perhatian khusus dalam teknologi elemen bakar reaktor. Hal ini telah dibuktikan bertahun-tahun yang lalu dengan digunakannya paduan hidrida U-Zr-H tersebut, dalam bentuk U-ZrH1,6, sebagai elemen bakar reaktor TRIGA yang memiliki karakteristik dasar sebagai berikut[1,2,3]. Pertama, penggunaannya sebagai unsur elemen bakar padat-moderator yang kompak dan memiliki sifat koefisien reaktivitas negatif pada elevasi suhu reaktor. Hal ini berarti bahwa apabila reaktivitas reaktor meningkat secara mendadak, kenaikan suhu yang timbul akan dipadamkan oleh peranan hidrogen yang terkandung di dalam elemen bakar sehingga dapat dihindari terjadinya

kerusakan elemen bakar. Selain itu, kapasi-tas panas U-ZrH1,6 cukup besar sehingga ukuran elemen bakar relatif kecil dan harga fluks yang tinggi karena konsentrasi hidrogen yang tinggi. Kedua, seperti reaktor tipe MTR lainnya, TRIGA dirancang dengan sistem kolam terbuka dengan pendinginan konveksi alamiah maupun pendinginan paksaan, tergantung dari kapasitas reaktor. Ketiga, memiliki kemampuan pulsa yang sangat tinggi dengan insersi reaktivitas mencapai 3,2% δk/k ($4,60) dan tenaga puncak 6500 MW yang mampu menghasilkan fluks netron ∼ 1015 n/cm2 setiap pulsa.

Paduan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H

diukur harga difusivitas panas serta dihitung harga konduktivitas panasnya untuk menge-tahui sifat-sifat panas bahan paduan tersebut

145

Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir IV PEBN-BATAN Jakarta, 1-2 Desember 1998 ISSN 1410-1998

dalam rangka promosi penggunaannya sebagai elemen bakar baik reaktor riset maupun daya. Hingga saat ini belum dijumpai adanya data hasil percobaan paduan tersebut, sehingga data yang tersaji ini akan sangat bermanfaat bagi penelitian lanjut sifat panas paduan tersebut.

Dengan menggunakan teknik laser

flash pengukuran sifat difusivitas panas bahan/paduan dapat dilakukan dengan suhu pengukuran yang tinggi (mencapai 3000 K) dengan memakai detektor infra merah.

Pada percobaan ini, sifat difusivitas

panas paduan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H de-ngan komposisi komponen penyusun yang bervariasi dilakukan pada suhu kamar sampai 1273 K dilakukan dan didiskusikan dengan detil.

TATA-KERJA Penyiapan Paduan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H

Paduan logam U-Th-Zr dibuat dengan cara melebur paduan U-Th-Zr, komposisi atomik paduan U:Th:Zr = 2:1:6, 1:1:4, 1:2:6, dan 1:4:10, di dalam sebuah tungku lebur. Untuk menghindari terjadinya oksidasi selama peleburan, di dalam tungku lebur dilengkapi dengan busur listrik yang berfungsi menyerap oksigen yang dicurigai masih ada di dalam tungku.

Untuk memperoleh paduan

U-Th-Zr-H, paduan hasil leburan dihidridasi dengan menggunakan hidrogen di dalam sebuah sistem hidriding, pada suhu 1173 K. Hasil hidriding diperoleh paduan hidrida dengan komposisi U:Th:Zr:H = 2:1:6:13.3; 1:1:4:9,5; 1:2:6:15,2; dan 1:4:10:27.

Paduan logam, U-Th-Zr dan

U-Th-Zr-H, dipoles dengan mesin poles sampai diperoleh dimensi akhir spesimen bervariasi antara 1,6 ∼ 2,9 mm untuk tebal dan 4 ∼ 6 mm untuk panjang dan lebarnya. Pemolesan dilakukan dengan kertas poles dengan tingkat kekasaran bervariasi antara 400 ∼ 2000 grain dan pemolesan akhir dilakukan dengan serbuk Al2O3 dengan tingkat kehalusan 2500 grain.

Karakterisasi spesimen dilakukan

dengan difraksi sinar X yang dilakukan pada suhu kamar. Hasil analisis menunjukkan bahwa paduan U-Th-Zr terdiri atas senyawa

UZr2 dan logam Th, sedangkan paduan U-Th-Zr-H terdiri atas senyawa ThZr2H7+x, ZrH2-x dan logam U.

Pengukuran Difusivitas Panas

Pengukuran difusivitas panas dila-kukan dengan menggunakan Laser Flash Thermal Constant Analyzer, di Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI). Sebelum pengukuran semua spesimen uji dilapisi dengan serbuk grafit sedemikian rupa sehingga energi yang dipancarkan oleh sinar laser akan diserap seluruhnya oleh permuka-an spesimen uji. Prosedur percobaan adalah sebagai berikut. Spesimen uji diletakkan di dalam tungku pemanas dari sistem dan dipanaskan pada suhu yang diinginkan. Kemudian sepulsa laser ditembakkan ke permukaan spesimen yang suhunya dijaga konstan. Sebuah termokopel ditempelkan di “permukaan depan” spesimen untuk memonitor suhu permukaan spesimen yang ditembak dengan berkas laser. Difusivitas panas diukur menurut kenaikan suhu yang terjadi pada “permukaan belakang” spesimen yang dideteksi dengan menggunakan sebuah detektor Infrared In-Sb. Difusivitas panas spesimen dihitung dengan persamaan[4] :

απ

=137 2

20 5

.

,

Lt

(1)

Dalam hal ini α (cm2/detik) adalah difusivitas panas, L (cm) adalah tebal spesimen, t0,5 (detik) adalah selang waktu yang diperlukan untuk menaikkan suhu maksimum “permuka-an belakang” spesimen. Densitas Logam Paduan

Pengukuran densitas logam paduan dilakukan dengan menggunakan Bouyancy. Perlu dicatat di sini bahwa densitas paduan hidrida U-Th-Zr-H adalah densitas “terukur”. Densitas sebenarnya tidak diketahui karena porositas paduan tidak diketahui.

Konduktivitas Panas

Konduktivitas panas dihitung dengan menggunakan persamaan:

k Cp= αρ (2)

Dalam hal ini k (W/cm K) adalah konduktivitas panas, ρ (g/cm3) adalah berat jenis spesimen,

146


dan Cp (kal/mol K) adalah kapasitas panas spesimen. Mengingat tidak ada data Cp spesimen dan kami juga tidak mengukurnya, harga Cp spesimen diperoleh dengan perhitungan teoritis berdasarkan komposisinya. HASIL DAN BAHASAN

Di dalam karakterisasi termofisik suatu logam/logam paduan seperti sifat difusivitas panas, kapasitas panas, kerapat-an, dan ekspansi panas adalah besaran-besaran sangat penting. Data kapasitas panas sangat penting untuk konversi antara konduktivitas panas dan difusivitas panas. Gambar 1 menampilkan difusivitas panas spesimen dengan komposisi atomik U:Th:Zr = 2:1:6, 1:1:4, 1:2:6, dan 1:4:10. Kurva difusivitas panas logam paduan menunjukkan kecenderungan naik dengan kenaikan suhu. Kurva paling atas adalah kurva difusivitas panas untuk spesimen U:Th:Zr = 1:1:4, hampir berimpit dengan kurva untuk U:Th:Zr = 1:4:10, sedangkan kurva yang terletak ditengah adalah spesimen U:Th:Zr = 1:2:6, dan kurva paling bawah adalah U:Th:Zr = 2:1:6. Kurva paling bawah tidak komplit karena adanya data tak terukur pada suhu pengukuran antara 773 ∼ 875 K.

0

5

10

15

20

25

273 473 673 873 1073 1273 1473

UTh4Zr10

UThZr4

UTh2Zr6

U2ThZr6

Missing Data

α /

(10-2

cm2 /s

)

T / K

Gambar 1. Difusivitas panas logam paduan

U-Th-Zr

Secara umum kurva menunjukkan tendensi yang sama yaitu terjadi kenaikan harga difusivitas panas dengan naiknya suhu serta mengalami penurunan kurva yang tajam pada suhu sekitar 800 K. Perbedaan yang timbul kemungkinan disebabkan oleh perbedaan komposisi elemen di dalam logam paduan. Kecuali kurva paduan U:Th:Zr = 1:1:4, ketiga kurva lainnya menunjukkan keterkaitannya dengan logam thorium, yaitu semakin besar kandungan thorium semakin

besar pula harga difusivitas panas logam paduan. Kecenderungan ini erat kaitannya dengan tingginya difusivitas panas logam thorium.

Kurva mengalami penurunan difusi-

vitas panas yang tajam pada suhu sekitar 800 K yang diikuti oleh penaikan kurva kembali, suatu indikasi yang menunjukkan terjadinya perubahan fasa. Di dalam sistem terner U-Th-Zr, tidak dijumpai adanya fasa tunggal U-Th-Zr pada suhu 800 K [5]. Pada suhu tersebut, paduan yang ada untuk komposisi atomik U:Th:Zr = 2:1:6, 1:1:4, 1:2:6 dan 1:4:10 adalah δ1-UZr2, α-Th dengan kelarutan maksimum Zr sekitar 3 at. % dan α-Zr dengan kelarutan maksimum Th sekitar 1.5%. Ada sedikit kelarutan Th di dalam δ1-UZr2 seperti yang dilaporkan secara lengkap oleh Penulis[6]. Sementara itu, Takahashi dkk. melaporkan bahwa penurun-an tajam kurva difusivitas panas sistem U-Zr terjadi pada suhu sekitar 880 K[7]. Perbedaan suhu yang cukup besar ini kemungkinan disebabkan oleh konsentrasi zirkonium di dalam paduan U-Th-Zr yang cukup besar. Sesuai dengan diagram fasa U-Zr[8] yang sudah baku maka perubahan fasa yang terjadi adalah transisi (δ → U(γ)Zr(β)).

Gambar 2 menunjukkan kurva difusi-

vitas panas paduan hidrida U-Th-Zr-H. Berbeda dengan paduan U-Th-Zr, paduan hidrida ini memiliki sifat lebih stabil terhadap kenaikan suhu sampai suhu 900 K. Setelah suhu tersebut kurva difusivitas panas naik dengan tajam sampai suhu sekitar 1100 K dan setelah itu kurva kembali mendatar.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

200 400 600 800 1000 1200 1400

T / K

UTh2Zr6H15.2

U2ThZr6H13.3

UTh4Zr10H27

UThZr4H9.5

α /

(10-2

cm

2 / s)

Gambar 2. Difusivitas panas logam paduan

U-Th-Zr-H.

147


Kenaikan tajam kurva difusivitas panas paduan hidrida ini disebabkan oleh peristiwa dehidridasi. Perlu diketahui bahwa pengukuran sifat difusivitas panas dengan metoda laser flash dilakukan pada kondisi vakum dengan tingkat kevakuman sekitar 9∼ 11 x 10-6 Pa. Dalam kondisi operasi tersebut dan suhu tinggi akan mengakibatkan kestabilan senyawa hidrida di dalam paduan menjadi terganggu. Karena itu terjadilah migrasi hidrogen dari dalam logam paduan keluar sehingga kurva difusivitas panas bergerak naik. Setelah proses dehidridasi selesai, sekitar 1100 K, kurva membelok agak mendatar seperti kurva difusivitas panas logam paduan non-hidrida.

Paduan hidrida U-Th-Zr-H terdiri atas

α-U, ThZr2H7-x, dan δ-ZrH2-x. Adanya fase U bebas di dalam paduan hidrida secara teoritis akan mempengaruhi kurva difusivitas panas. Pada suhu sekitar 879 K seharusnya terjadi perubahan fasa α⇔β-U yang ditandai dengan penurunan tajam kurva, seperti dijumpai pada paduan non-hidrida. Tidak adanya perubahan kurva pada suhu tersebut dapat diterangkan sebagai berikut. Uranium bebas di dalam paduan terdispersi secara homogen sebagai komponen minoritas diantara senyawa ThZr2H7-x, dan δ-ZrH2-x sedemikian rupa sehingga panas yang diserap oleh perubahan fasa tersebut relatif kecil.

Tabel 1 menampilkan densitas

”terukur” logam paduan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H. Ditampilkan pula densitas logam murni dan UO2. Densitas dan kapasitas pa-nas spesimen diperlukan untuk memperkira-kan harga konduktivitas panas. Dibandingkan dengan densitas logam uranium, densitas spesimen non hidrida dan hidrida tampak lebih rendah, sementara dibandingkan dengan densitas UO2 sedikit lebih rendah. Hal ini mudah dipahami karena uranium memiliki densitas yang paling tinggi diantara komponen penyusunnya. Pada Tabel 1 terli-hat bahwa densitas logam paduan tergan-tung dari komponen penyusunnya, yaitu semakin tinggi kandungan uranium semakin tinggi densitas logam paduan. Dalam hal paduan hidrida, semakin tinggi kandungan hidrogen di dalam logam paduan, semakin rendah densitas paduan karena adanya hidrogen diperkirakan akan memperbesar porositas logam paduan, meskipun pernyata-an ini harus dibuktikan terlebih dahulu.

Perlu dicatat bahwa densitas paduan hidrida adalah densitas “terukur”. Densitas sebenarnya harus dikoreksi dengan porositas paduan. Adanya porositas di dalam paduan hidrida ini sangat menguntungkan karena diharapkan mampu mengakomodasi gas produk fisi.

Tabel 1. Densitas “terukur” paduan

U-Th-Zr, U-Th-Zr-H, dan UO2

Spesimen U:Th:Zr:H

U/M atau U/MH, %

Th/M atau Th/MH, %

H/MH %

Densitasg/cc

2:1:6:0 22.2 11.1 - 9.811 2:1:6:13,3 9 4.5 59.6 9.706

1:1:4:0 16.7 16.7 - 9.506 1:1:4:9,5 6.5 6.5 61.3 8.970 1:2:6:0 11.1 22.2 - 9.225

1:2:6:15,2 4.1 8.3 62.8 - 1:4:10:0 6.7 26.7 - 9.008

1:4:10:27 2.4 9.5 64.3 8.990 U, 25 oC - - - 19.1*) Th, 25 oC - - - 11.7**) Zr, 25 oC - - - 6.52**)

UO2, 25 oC - - - 10.8*)

**) [8], *) [9-10]

Kapasitas panas spesimen diperoleh

dengan cara estimasi karena tak ada infor-masi tentang hal ini di literatur dan Penulis juga tidak melakukan pengukuran langsung (dapat menggunakan DSC atau kalorimeter). Untuk mengestimasi kapasitas panas padu-an, dianggap bahwa paduan tersusun atas δ-UZr2+x dan Th untuk logam paduan non-hidrida dan tersusun atas logam U, senyawa ThH2, and ZrH2 untuk logam paduan U-Th-Zr-H. Cara ini ditempuh karena tak ada data kapasitas panas untuk senyawa ThZr2 and ThZr2H7+x. Data Cp untuk logam dan senyawa yang diasumsikan tersebut dapat diperoleh dari literatur[11-14]. Kapasitas panas spesimen dihitung dengan metoda Kubachewski, seperti tersebut dalam pers. (3,4), sebagai berikut[12]: Untuk logam paduan non-hidrida, U-Th-Zr:

Cpcamp = a CpUZr2 + b CpTh (3)

Untuk logam paduan hidrida, U-Th-Zr-H:

Cpcamp = a CpU-ZrH2 + b CpThH2 (4)

Dalam persamaan ini a dan b adalah ratio molar UZr2 (atau U-ZrH2), Th (atau ThH2) dan Zr di dalam logam paduan.

148


Gambar 3 dan 4 menampilkan konduktivitas panas logam paduan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H sebagai fungsi suhu dihitung dengan menggunakan pers. (3) dan (4) di atas. Konduktivitas panas adalah sifat bahan yang erat kaitannya dengan fluks panas (kecepatan perpindahan panas setiap unit luas) di dalam material disebabkan oleh gradien panas spatial. Khusus untuk elemen bakar nuklir sifat konduktivitas material yang tinggi merupakan hal yang sangat penting, khususnya ditinjau dari segi keselamatan dan ekonomi karena sifat ini merupakan faktor yang paling dominan di dalam menentukan nilai bakar maksimum suatu elemen bakar.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

200 400 600 800 1000 1200 1400

T / K

k /

(W/c

m K

)

UTh4Zr10

UThZr4

UTh2Zr6

U2ThZr6

Missing Data

Gambar 3. Konduktivitas panas logam

paduan U-Th-Zr.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

T / K

k /

(W/c

m K

)

UTh2Zr6H15.2

U2ThZr6H13.3

UTh4Zr10H27

UThZr4H9.5

UO2

Gambar 4. Konduktivitas panas logam

paduan U-Th-Zr-H dan UO2.

Dari hasil kalkulasi konduktivitas panas dan pengukuran difusivitas panas tampak bahwa logam paduan U-Th-Zr memiliki sifat konduktivitas panas yang tinggi. Namun, di sana ada transformasi fasa yaitu (δUZr → U(γ)Zr(β)) pada kenaikan suhu yang mengakibatkan penurunan harga difusivitas

spesimen. Transformasi fasa inilah yang menjadi alasan logam paduan U-Th-Zr tidak dapat digunakan langsung sebagai elemen bakar.

Dari Gambar 3 dan 4 terlihat bahwa

hidridasi menurunkan sifat konduktivitas panas paduan. Penurunan sifat panas ini dapat diterangkan sebagai berikut. Di dalam logam-logam paduan, panas dipindahkan oleh elektron (atau valensi) bebas, lattice waves, dan phonon (sebuah phonon ekivalen dengan sekuantum energi dalam bentuk suatu gelombang termoelastik dari suatu frekuensi tetap atau analog dengan suatu photon di dalam radiasi elektromagnetik). Sementara untuk paduan hidrida, apalagi yang memiliki kapasitas hidrogen yang tinggi, hidridasi mengakibatkan sifat panas logam paduan berubah menjadi material dielectric sehingga panas di dalam material hanya dipengaruhi oleh phonon saja[15,16].

Dibandingkan dengan konduktivitas

panas UO2 (100%TD)[17], seperti ditampilkan di Gambar 5, konduktivitas panas logam paduan hidrida U-Th-Zr-H tampak lebih tinggi dan ini merupakan suatu hasil yang baik. Untuk UO2 tampak bahwa sifat konduktivitas panasnya menurun dengan kenaikan suhu. Inilah yang menjadi salah satu kelemahan UO2 dalam penggunaannya sebagai elemen bakar. Sementara itu paduan U-Th-Zr-H menunjukkan kestabilannya dengan kenaikan suhu. Seperti telah dijelaskan sebelumnya dalam pengukuran difusivitas panas yaitu bahwa terjadinya migrasi hidrogen disebab-kan oleh kondisi vakum di dalam sistem. Apabila kondisi pengukuran tidak dalam kondisi vakum, kemungkinan dehidridasi tidak akan terjadi dan ini berarti bahwa konduktivitas paduan hidrida ini akan tetap stabil terhadap kenaikan suhu lebih besar dari 900 K.

SIMPULAN

Difusivitas panas telah diperoleh dengan metoda laser flash dari suhu kamar sampai dengan 1273 K untuk logam paduan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H. Konduktivitas panas dihitung dari hasil percobaan dan harga perkiraan kapasitas panas logam paduan yang dihitung dari suhu kamar sampai dengan 1273 K.

Diperoleh bahwa untuk logam

paduan U-Th-Zr, pada suhu sekitar 800 K

149


terjadi penurunan difusivitas panas paduan disebabkan oleh adanya transformasi fasa δUZr → U(γ)Zr(β). Paduan U-Th-Zr-H memiliki sifat konduksi panas yang baik dibandingkan dengan UO2 yang sudah umum digunakan di reaktor dan, karena itu, dapat dipromosikan sebagai elemen bakar reaktor tipe U-Th hidrid yang baru.

Penelitian sifat termal lanjutan masih

diperlukan, khususnya untuk mengukur secara langsung kapasitas panas logam paduan dan porositas logam paduan hidrida.

PUSTAKA [1]. SIMNAD, M.T., et al., Nuclear Technol.,

28(1976)31-56. [2]. SIMNAD, M.T and R. Chesworth,

TRIGA Research Reactor Experimental Ins-trumentation, Proc. Symp. Research Reactor Instrumentation, Tehran, Iran, IAEA, 1972.

[3]. SIMNAD, M.T, The U-ZrHx Alloy: Its Properties and Use in TRIGA Fuel, General Dynamics, General Atomic Division, Report GA-A16029, August 1980.

[4]. TAKAHASHI, Y. and M. J. MURABAYASHI, J. Nucl. Sci. and Technol., 12[3](1975)133-144.

[5]. Ivanov, O. S., T. A. Badaeva, R. M. Sofronova, V. B. Kishinevskii, N. P. Kusnir, Phase Diagrams of Uranium Alloys, Amerind Publ., New Delhi, 1983, p. 198.

[6]. SUWARNO, H., Doctoral thesis, Graduate School of Eng, Dept. of Quantum Eng. & Syst. Science, The Univ. Tokyo, February 1998.

[7]. TAKAHASHI, Y., M. YAMAWAKI, T. YAMAMOTO, J. of Nuc. Matls., 154(1988)141-144.

[8]. KATZ, J. J. and E. RABINOWITCH, The Chemistry of Uranium, Dover, New York, 1951, p. 183-213.

[9]. REND, M.H., et al., Thorium: Physico-chemical properties of its compounds and alloys, Special Issue no. 5, IAEA, Vienna, 1975.

[10]. ALCOCK, C. B., Zirconium: Physico-chemical properties of its compounds and alloys, Special Issue no. 6, IAEA, Vienna, 1976.

[11]. SIMNAD, M.T., Nucl. Eng. and Design, 64(1981)403-422.

[12]. KUBASCHEWSKI O., C. B. ALCOCK, P. J. SPENCER, Materials Thermodyna-mics, 6th Ed., Pergamon Press, 1993.

[13]. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 1996.

[14]. CHIOTTI, P., V. V. AKHACHINSKIJ, I. ANSARA, and M. H. RAND, The Chemical Thermodynamics of Actinides Elements and Compounds, Part 5, IAEA, Vienna, 1981, p. 197.

[15]. ECKERT, E.R.G., Analysis of Heat and Mass Transfer, McGraw Hill, 1987, p. 30-67.

[16]. MCCURDY, A. K., Phonon Conduction In Elastically Anisotropic Cubic Crystals, Thermal Conductivity 17, Proc. 17th. Int. Thermal Conductivity Conf., June 1983, pp. 63-70.

[17]. LUCUTA, P.G., H. MATZKE, R. A. VERRALL, J. of Nuc. Matls., 223(1995)51-60.

TANYA JAWAB

Asli Purba • Mohon dijelaskan perhitungan

difusivitas termal (α) dari data-data pengukuran laser flash.

Hadi Suwarno • Sudah dijelaskan dalam tata kerja

pengukuran difusivitas termal.

Utaja • Faktor yang disoroti pada bahan

bakar umumnya kemampuan muat U235, sedangkan pengaruh kondukti-vitas dapat dieliminasi dengan ukuran. Mohon dijelaskan.

Hadi Suwarno • Metode eliminasi artinya dengan

perhitungan desain elemen bakar. Pengukuran konduktivitas kemudian dibandingkan dengan konduktivitas UO2 merupakan cara umum yang dipakai dalam pengembangan ele-men bakar karena UO2 merupakan most common fuel for nuclear power plant. Dengan membandingkan sifat termal logam paduan ini dengan UO2 akan diperoleh gambaran yang jelas tentang kelayakan U-Th-Zr dan U-Th-Zr-H sebagai bahan bakar baru.

150


Supardi • Rasio komposisi atom U : Th : Zr =

2 : 1 : 6; 1 : 1 : 4; 1 : 2 : 6 dan seterusnya maksudnya untuk pengembangan elemen bakar reaktor baru. Mengapa dipilih cara tersebut. Bagaimana rasio komposisi atom sebelum dikembangkan.

Hadi Suwarno • Komposisi dipilih berdasarkan

spesifikasi bahan bakar TRIGA yaitu dipilih (U,Th)Zr = 1 : 2. Dipakai Th karena untuk menghindari problem TRU yang menghasilkan massa atom dengan umur panjang (Am, Np, Pu).

151

Documents

Difusitas Dan Konduktivitas Panas