MIKROSTRUKTUR DAN KOMPOSISI FASA PELET SINTER UO2 DENGAN PENAMBAHAN DOPAN LOGAM ZIRKONIUM

ABSTRAK
MIKROSTRUKTUR DAN KOMPOSISI FASA PELET SINTER UO2 DENGAN PENAMBAHAN
DOPAN LOGAM ZIRKONIUM. Telah dilakukan karakterisasi pelet UO2 sebagai bahan bakar
PWR dengan penambahan dopan logam zirkonium pada pelet UO2 . Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui pengaruh penambahan logam zirkonium terhadap mikrostruktur dan komposisi fasa
pelet UO2 maupun stoikiometri (O/U) ratio. Logam zirkonium yang ditambahkan diharapkan
terdistribusi merata dalam pelet UO2 sehingga dapat meningkatkan kualitas pelet UO2. Pelet UO2
difabrikasi dengan cara kompaksi dan penyinteran pada variasi penambahan logam zirkonium
sebesar 0,3%, 0,5% dan 0,9%berat. Pelet UO2 hasil kompaksi kemudian disinter pada temperatur
1700 oC dengan laju pemanasan 250 oC/jam selama 3 jam dalam media campuran gas hidrogen.
Pelet UO2 hasil sinter dikarakterisasi meliputi pengamatan visual, pengukuran densitas,
pengamatan mikrostruktur menggunakan mikroskop optik dengan perbesaran 500x dan analisis
fasa dengan difraksi sinar-X (XRD). Hasil analisis menunjukkan bahwa dengan penambahan
dopan logam Zr sebesar 0,3%; 0,5% dan 0,9%berat tidak terdapat cacat maupun retak pada
pelet UO2 hasil sinter . Pelet sinter mempunyai rentang densitas 91%–93% TD dan memenuhi
persyaratan sebagai bahan bakar PWR. Sementara itu, hasil analisis mikrostruktur pelet UO2
dengan variasi persentase logam zirkonium diketahui bahwa keberadaan logam zirkonium tidak
dapat dikonfirmasikan. Sementara itu, hasil evaluasi data uji XRD menggunakan perangkat lunak
HighScore melalui pencocokan kurva hasil uji dengan struktur dari data base diperoleh struktur
dan komposisi fasa dalam pelet hasil sinter. Fasa yang terbentuk pada pelet sinter UO2 tanpa
penambahan Zr dan dengan variasi penambahan Zr adalah senyawa UO2 dan UO3. Fraksi
senyawa UO3 dalam pelet sinter UO2 berbanding lurus dengan persentase penambahan
zirkonium yang ditunjukkan oleh stoikiometrinya (O/U) berdasarkan fraksi fasa yang terbentuk.
Kata kunci: pelet UO2 , logam Zr, densitas, mikrostruktur, komposisi fasa.

ABSTRACT
MICROSTRUCTURE AND PHASE COMPOSITION OF SINTERED UO2 PELLET DOPED WITH
ZIRCONIUM. Characterization of zirconium-doped UO2 pellet for PWR fuel has been done. The
investigation aims to study the influence of zirconium doping on microstructure, phase
composition and stoichiometric (O/U) ratio. Homogenous distribution of zirconium metal is
expected in order to enhance UO2 pellet quality. The UO2 pellet was fabricated by compaction and
sintering with varied zirconium addition of 0,3, 0,5 and 0,9 wt%. Sintering was done at 1700 oC
with heating rate of 250 oC/hour for 3 hours in hydrogen medium. Characterization of the sintered
pellet includes visual examination, density measurement, microstructure examination with optical
microscope at 500x magnification and phase analysis by X-ray diffraction (XRD) method. Analysis
results show that the addition of varied Zr of 0,3, 0,5 and 0,9 wt% did not cause defect or crack of
the sintered UO2 pellet. Microstructure examination with optical microscope, however, could not
visually confirm the existence of zirconium. The evaluation of XRD data was done with HighScore
software by conforming peaks data of the test sample with peaks data of a reference database.
The phase of UO2 pellet without zirconium addition was confirmed to be UO2 and UO3. The phase
of UO2 pellet with zirconium addition, on the other hand, shows that the UO3 fraction increases
linearly with the percentage of zirconium added, which is indicated by the value of stoichiometric
(O/U) ratio.
Keywords: UO2 pellet, Zr, PWR, microstructure, phase.