Perpustakaan Digital ITB

Paduan zirconium seperti: zircalloy1, zircalloy 2, zircalloy 3 dan zircalloy 4 serta Zr-2,5Nb telah lama digunakan sebagai kelongsong elemen bakar nuklir pembangkit listrik tenaga nuklir. Pemakaian zircalloy untuk kelongsong elemen bakar nuklir karena paduan zircalloy mempunyai penampang serapan netron yang rendah, sifat mekanik dan ketahanan korosi yang baik pada selang suhu tinggi yaitu 350-380 ºC pada kondisi reaktor beroperasi normal. Selanjutnya pada kondisi reaktor sudah beroperasi dalam jangka waktu lama maka komponen reaktor tersebut akan mengalami aging. Aging komponen kritis dari reaktor nuklir akan menentukan umur pakai reaktor ( life time service). Komponen-komponen kritis reaktor tersebut meliputi: fuel cladding, coolant chanel dan pressure tube dimana komponen tersebut terbuat dari bahan paduan logam zircalloy. Mekanisme aging komponen kritis reaktor tersebut adalah PCI ( Pellet Clading Interaction ), WSCI ( Waterside cladding interaction ), LOCA ( Loss of Cooling Accident ), HID (hydrogen induced damage) dan Radiation damage. Pemakaian paduan zirconium pada jangka waktu yang lama mempunyai keterbatasan karena rentan terhadap penggetasan oleh hidrogen dengan terbentuknya hidrida, penurunan sifat mulur, dan ketahanan oksidasi yang kurang baik. Untuk meningkatkan ketahanan oksidasi dan hidrogen diperlukan pembuatan paduan dengan komposisi baru yaitu paduan Zr- 2,5%Nb-Y. Penambahan yttrium pada paduan Zr-2,5%Nb akan meningkatkan ketahanan oksidasi paduan dan penetrasi hidrogen. Sintesis material baru yaitu Zr-2,5%Nb-Y telah berhasil dilakukan oleh peneliti. Sintesis dilakukan dengan teknik peleburan busur listrik. Hasil peleburan paduan Zr-2,5%Nb-Y mendapat perlakuan panas pada suhu 900oC selama 4 jam kemudian di quenching di air. Setelah itu paduan logam di hot roll. Dengan reduksi 30% pada suhu 900oC. Setelah di hot roll paduan dioksidasi dan hidrogen charging pada suhu tinggi . Penambahan yttrium pada paduan Zr-2,5%Nb meningkatkan ketahanan oksidasi paduan karena terbentuknya lapisan oksida Y2O3 sehingga perubahan berat pada semua suhuiii dan waktu hasil oksidasi lebih kecil. Harga konstanta parabolik paduan Zr- 2,5%Nb lebih tinggi bila dibandingkan dengan paduan dengan penambahan Y. Untuk Paduan Zr-2,5%Nb sebesar 0,0002 pada suhu 600 dan 0.1624 pada suhu 800oC. Sedangkan untuk paduan Zr-2,5%Nb-0,5%Y adalah 0.00001 dan 0.0838 masing-masing pada suhu 600oCdan 800oC. Harga koefisien difusi oksigen (D) pada lapisan oksida paduan logam Zr-2,5%Nb lebih besar bila dibandingkan dengan paduan Zr-2,5%Nb-1,5Y yaitu pada suhu 800oC sebesar 3x10-7 cm2/s dan pada paduan Zr-2,5%Nb-1,5%Y sebesar 7x10-8 cm2/s Penambahan Y pada paduan logam Zr-2,5%Nb akan menurunkan nilai energi aktifasi pembentukan lapisan oksida sebesar 5.7 Kj/mol karena terbentuknya lapisan oksida Y2O3 Penambahan yttrium pada paduan logam Zr-2,5%Nb akan meningkatkan ketahanan paduan terhadap penetrasi hidrogen yaitu dengan turunnya jumlah fasa ? yang terbentuk dipermukaan paduan. Dari data difraksi sinar x diperoleh harga 32,53% untuk paduan Zr-2,5%Nb dan 25,42% serta 11,55% masing-masing untuk paduan Zr-2,5%Nb-0,5%Y dan Zr- 2,5%Nb-1,5%Y Pembentukan Y2O3 pada lapisan oksida paduan Zr-2,5%Nb-Y akan meningkatkan ketahanan lapisan oksida terhadap penetrasi hidrogen. Data difraksi sinar x dan struktur mikro tidak ada hidrida yang terbentuk dibawah permukaan lapisan oksida Sedangkan paduan Zr-2,5%Nb terdapat fasa ? hasil analisa dengan difraksi sinar x.