Fabrikasi Inti Elemen Bakar dan Pelat Elemen Bakar U-6Zr-5Nb/Al

Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBBN) mempunyai tugas untuk
mengembangkan teknologi bahan bakar nuklir, baik untuk bahan bakar reaktor riset
maupun reaktor daya. Pengembangan bahan bakar reaktor daya diarahkan untuk
menguasai teknologi pembuatan bahan bakar prototype elemen bakar Pressurized Water
Reactor (PWR), berkas bahan bakar Heavy Water Reactor (HWR) dan bahan bakar reaktor
jenis lain seperti Reaktor Suhu Tinggi (RST). Di sisi lain, pengembangan bahan bakar
reaktor riset ditujukan untuk menguasai teknologi pembuatan bahan bakar reaktor riset
yang mempunyai densitas tinggi [1, 2]. Densitas bahan bakar berkaitan dengan muatan
uranium persatuan volume. Apabila densitas bahan bakar tinggi, maka jumlah uranium
yang dapat dimuatkan ke dalam bahan bakar persatuan volume menjadi lebih banyak [3].
Beberapa paduan uranium sedang dicoba untuk dikembangkan menjadi kandidat
bahan bakar reaktor riset, menggantikan paduan uranium silisida (U
3
Si
2
/Al) yang saat ini
masih digunakan. Paduan uranium yang dapat dikembangkan menjadi bahan bakar untuk
reaktor riset adalah paduan uranium yang mempunyai daerah fasa γ yang luas seperti U-Cr, U-Mo, U-Nb, U-Re, U-Ru, U-Ti, U-V dan U-Zr [4]. Paduan U-Zr merupakan salah satu
paduan yang dapat digunakan untuk membuat bahan bakar baik bahan bakar reaktor riset
maupun reaktor daya. Apabila digunakan untuk bahan bakar reaktor daya maka paduan
Zr dibuat dalam bentuk hidrida zirkonium (U-ZrH) atau dapat ditambahkan paduan logam
lain misalnya Pu, Th [5]. Sebagai contoh, pada reaktor cepat berpendingin sodium
(SFR = Sodium cooled Fast Reactor), menggunakan paduan U-Zr dan U-Pu-Zr sebagai
bahan bakarnya [6].

Paduan U-Zr digunakan sebagai bahan bakar reaktor riset perlu ditambahkan
logam pemadu untuk memperbaiki karakternya. Paduan U-Zr pada temperatur kamar
didominasi oleh fasa α yang tidak stabil, mudah terjadi swelling, sehingga harus diubah
agar menjadi fasa γ yang stabil [7]. Pengubahan fasa α menjadi fasa γ dapat dilakukan
dengan cara diquenching atau dengan menambahkan unsur logam atau dengan kombinasi
kedua-duanya [8]. Beberapa unsur atau logam dapat ditambahkan, diantarnya Ti, Mo dan
Nb [9].
Pada proses quenching serbuk bahan bakar paduan U-Zr-Nb dipanaskan hingga