analisis pemadatan, pengkerutan, dan pertumbuhan butir sintering uo2
Post on 13-Apr-2018
223 Views
Preview:
TRANSCRIPT
7262019 Analisis Pemadatan Pengkerutan Dan Pertumbuhan Butir Sintering UO2
httpslidepdfcomreaderfullanalisis-pemadatan-pengkerutan-dan-pertumbuhan-butir-sintering-uo2 14
ISSN 0852-4777 ANALISIS SINTEBING
ANALISIS PEMADA TAN PENGKERUT AN DAN
PERTUMBUHA~J BUTIR SINTERING UO2
Sugondo
ABSTRAK
Analisis didasarkan pada loncatan acak atom difusi atom pada padatan dan gelembung sabun
Suhu sinter ditentukan sesuai yang dilakukan dalam laboratorium yaitu 1600oC dan diperoleh waktu
pemadatan sempurna ialah 3016 detik Pada kondisi tersebut terjadi pengkerutan panjang 1133
dan perubahan ukuran butir sebesar 568 pm Hasillaboratoirum yang pernah dikarakterisasi pada
suhu 1650degC dan waktu 2 jam diperoleh ukuran butir sebesar 50-70ilm dan pengkerutan 155
Perbedaan hasil teoritis dan laboratorium terletak pada anggapan bahwa secara teoritis susunan
atom dan kisi kristal UO2 dianggap sempurna Pada sintering di laboratoirum terjadi penyimpangan
susunan atom dan kisi kristal yang disebabkan oleh porositas rasio OU cacat krista pengotor dan
atmosfir lingkungan
PENDAHULUAN
sintering Densitas adalah ciri karakteristik
pemadatan pengkerutan merupakan karakte-
ristik bahan dan mikrostruktur adalah
visualisasi karakteristik bahan secara
menyeluruh
Sintering adalah proses pembakaran dan
pemadatan sesuatu yang dibentuk dari partikel
serbuk Pada pemadatan terjadi proses ikatan
antar partikel dan partikel yang sudah berikatan
tumbuh bergerak mendesak porositas atau
rongga antar partikel [1 Pem-bakaran
dimaksudkan untuk meningkatkan energi
aktivitasi dan energi transportasi atom
TEORI SINTERING
Tujuan sintering adalah untuk memper-
kuat ikatan partikel hasil pengompakan melalui
perpindahan atom Perpindaham atom terjadi
karena adanya difusi atom aliran panas
susunan kristal dan pertumbuhan butir Difusi
yang dimaksud adalah pergerakan atom atau
kekosongan sepanjang permukaan atau batas
butir atau menembus volume bahan
Proses sintering dipakai untuk pemadatan
pelet mentah hasil kompakan bahan bakar
nuklir uranium dioksida (UO2) Pelet ini
berbentuk silinder yang mempunyai rasio tinggi
pelet terhadap garis tengahnya sarna dengan
satu
Daya dorong sintering adalah perbedaan
energi bebas atau potensia kimia antar
permukaan partikel yang dipusatkan pada titik
kontak partikel berdekatan Meknisme yang
mudah difahami adalah pertama partikel saling
kontak kedua melalui difusi ketiga
penggabungan (Necking) keempat pertum-
buhan butir
Jika energi aktivasi beras~1 dari panas
maka terjadi pemindahan massa antar butir
melalui mekanisme difusi dengan pergerakan
loncatan acak Partikel atau butir yang sudah
bergabung akan tumbuh dan menuju sJatu
bentuk yang mempunyai luas permukaan
terendah misalnya bentuk bola yang
merupakan suatu bentuk ideal dan bentuk
poligon yang mempunyai sisi paling banyak (11
Kesempurnaan proses penggabungan
kedua partikel dikarakterisasi oleh rasio leher
(neck) yaitu jari-jari kontak kedua partikel x)
terhadap jari-jari serbuk (r) Rasio ini (xr)
berbanding langsung dengan tegangan antar
Parameter yang digunakah untuk
mengendalikan proses sintering adalah densi-
tas laju pemanasan suhu dan waktu
-~
URANIA No 21-22ThnVIJanuari-April 2000
45
7262019 Analisis Pemadatan Pengkerutan Dan Pertumbuhan Butir Sintering UO2
httpslidepdfcomreaderfullanalisis-pemadatan-pengkerutan-dan-pertumbuhan-butir-sintering-uo2 24
Analisis Pemadatan Pengkerutan dan Pertumbuhan Butir Sintering OU2
SUGONDO
daya dorong Mobilitas (Mb) adalah kecepatan
persatuan daya dorong Jika daya dorong
sarna dengan tegangan antar maka persatuan
volume (J m-3) maka mobilitas mempunyai
satuan (ms1)(Jm-3) atau m4 J-1 Dengan
asumsi butir berbentuk bola maka formulasi
matematisnya adalah
muka (y) jarak yang ditempuhtebal batas butir
(8) laju difusi (0) volume atom laquop) waktu
sintering (t) dan berbanding terbalik dengan
suhu (T) Berdasarkan pada korelasi tersebut
maka diperolehformulasi sebagai berikut(1)
(xr =[192E+6 y cpDOpr4)
kT
(1)
(3)
2 902 = 2 Mb y
Keterangan
9 = diameter butir cm
Mb= mobiltas cm4j-1
Keterangan
x = jari-jari kontak partikel (Ieherneck) cm
r = jari-jari serbuk cm
k = adalah konstanta Boltzmann JK-1
0 = konstanta difusi cm2s-1
) = lebar batas butir cm
y = tegangan mukaJcm-2
(Igt volume atom cm3
t = waktu 5
T = suhu K
Mobilitas atom yang bergerak menyebe-
rangi batas butir adalah
(4)
b = (0 lt1raquo(8k T)
Jika volume atom laquop) batas butir (8) suhu
(T) dan konstanta Boltzmann (k) dianggap
konstan maka difusi (0) yang variatif
tergantung pada suhu
Pengkerutan yang terjadi masih mengi-
kuti formulasi di atas Kemiripan formulasi
didasarkan pada kesamaan antara mekanis-
medifusi kekosongan dan difusi atom
METODE
Formulasi untuk pengkerutan adalah
Analisis dilakukan berdasarkan model
matematis eksperimental dan teoritis dengan
dukungan konstanta yang diperoleh dari acuan
Konstanta difusi (0) dihitung berdasarkan
rumusan aktivasi Arhenius melalui mekanisme
loncatan acak Volume atom UO2 dihitung
berdasarkan model geometris partikel bola
Pertumbuhan butir didasarkan pada
penggabungan dua partikel bola Oiasumsikan
suhu sintering 1600 DCdan waktu 2 jam
(3 E+5 0 0 y ltp)(kT) ] (tIr4
11)6=
(2)
Keterangan
L = besar butir cm
0 = konstanta difusi cm2s-1
8 = lebar batas butir cm
y = tegangan muka Jcm-2
~ = volume atom cm3
r = diameter serbuk cm
t = waktu s
T = suhu K
K = konstanta Boltzmann JK
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pertumbuhan butir didasarkan pada
pe1gurangan energi di batas butir dan permu-
kaan butir sebagai akibatrl~a luas permukaan
total murni Sebagai das8r perubahan adalah
teorr gelembung sabun menurut teori ini daya
dorong sebanding dengan tegangan antar
muka dikalikan luas Pertumbuhan butir dika-
rakterisasi dengan kecepatan tumbuh Seba-
gai batasan kecepatan adalah mobilitas dan
Untuk menyelesaikan perkiraan waktu
pemadatan dengan persamaan-1 diperlukan
konstanta difusi (0) sebagai fungsi SUhU[2]
seperti tertera dalam persamaan berikut
D = 26 E-5 exp (- 29876T) cm2 S1 (5)
Sesuai dengan suhu sintering 1600degC
(1873 OK)maka
7262019 Analisis Pemadatan Pengkerutan Dan Pertumbuhan Butir Sintering UO2
httpslidepdfcomreaderfullanalisis-pemadatan-pengkerutan-dan-pertumbuhan-butir-sintering-uo2 34
SUGONDO
Analisis Pemadatan Pengkerutan dun PertumbuhanButir Sintering OU2
= 56800 ~lm
D = 30732 E-11 cm2 s
Pemadatan untuk setiap butir serbuk UO2
yang bergabung adalah 75 maka waktu yang
diperlukan 632 Sosedangkan untuk bergabung
sempurna (xr = 1) maka waktu yang
diperlukan selama 3016 s Dalam percobaan
umumnya setelah disinter selama 2 jam butir
kristal sudah terlihat artinya butir serbuk tidak
terlihat lagi
Tebal batas butir1] kurang lebih 5 nm (5E-
7cm)
Volume atom untuk U02 dengan jari-jari
ion[3] U+4 = 097 Ao dan 0-2 = 140 AO dan
partikel U02 berbentuk bola maka
= 43 7t r3
= 43 7t (O97)3 + 2(1 40)3
= 268111 E-24 cm3
Pengkerutan sebagai hasil perhitungan
ialah 1133 Hasil percobaan pad a kondisi
sinter 1600oc selama 2 jam UO2 pelet
mengalami pengkerutan ke arah tinggi sebesar
155 Perbedaan teoritis dan hasil labora-
torium menunjukkan perbedaan 30 Perbe-
daan ini mungkin dapat difahami dari penataan
atom dan kisi yang secara teoritis diarlggap
sempurna sedangkan hasil percobaan merll-
pakan realistis yang ditentukan oleh porositas
OU cacat kristal pengotor dan atmosfir
lingkungan
Tegangan antar muka[4) pad a suhu 1770
k sebesar 075 J m-2 (75 E-5 Jcm-1
Serbuk UO2 mempunyai kehalusan 400
mesh (625 E-3 cm)
Jika rasio leher penggalTbungan terhadap
partikel sebesar 075 maka waktu yang
diperlukan adalah
t = (xr)6(r4) [ (kT)(192 E+2 Y p D8) = (075)6
(625 E-3)4 (13806 E-23) (192 E+6) (75 E-5)
(268111 E-24) (30732 E-11) (5 E-7) = 632 s
Dari pustaka 5 didapat ukuran butir UO2
hasil sinter paja suhu 1650degC selama 2 jam
sebesar 50-70 Ilm dengan densitas 983
Dari perhitungan diperoleh ~g = 568 ~lm Jika
go dianggap diameter butir serbuk UO2 sebesar
625 ~lm maka pad a suhu sinter 1600degC dan
selama 20 jam diameter butir serbuk UO2 (g)
menjadi 6818 Ilm Hasil perhitungan ini
terlihat sudah mendekati hasil percobaan
pustaka 5 di atas
Untuk (xr) = 1 artinya kedua partikel berga-
bung sempurna diperlukan waktu 3016 s
Perkiraan pengkerutan
(~UL)6 = (3E+5) (5E-7)(3O732 E-11 )(75 E-5)
(268111 E-24) (9000) (13806 E-23)
(625 E-3)4 = 21143 E-6
~UL = 01133
KESIMPULAN
Perkiraan pertumbuhan butir
c Berdasarkan perhitungan teoritis pad a
kondisi suhu 1600degC dan waktu pemanasan
20 jam maka diperoleh waktu solidifikasi
sempurna 3016 s menyebabkan pembesaran
butir sebesar 568 ~lm dan mengalami
pengkerutan 1133
Mb = (30732 E-11) (268111 E-24) I (5E-7)
(13806 E-23) (1873) = 63728 E-8 cm4 s-J-1
Ukuran butir yang diperoleh dari
perhitungan masuk ke dalam interval hasil
Perubahan ukuran butlr (g-go)
9 2 -902 = 2 Mb y t
1 9 = ( 2 Mb Jt) 12
= [(2) (63728 E-8) (75 E-5)
(9000)r2
= 56800 E-4 cm
= 56800 E-3 mm = 568 ~lm
47
RANIA No 21-22ThnVIJanuari-ApriI2000
7262019 Analisis Pemadatan Pengkerutan Dan Pertumbuhan Butir Sintering UO2
httpslidepdfcomreaderfullanalisis-pemadatan-pengkerutan-dan-pertumbuhan-butir-sintering-uo2 44
SUGONDO
Analisis Pemadatan Pengkerutan dan Pertumbuhan Butir Sintering OUz
percobaan yaitu berdiameter antara 50-70 Jlm
sedangkan untuk pengkerutan diperoleh
perbedaan 30
Analisis teorotis pemadatan pengkerutan
dan pertumbuhan butir sintering UO2
apakah secara praktis dapat digunakan
Sugondo
DAFTAR PUSTAKt
Pertama menentukan dimensi pelet
mentah untuk dimensi pelet matang yang
diinginkan
Kedua menentukan waktu dan suhu sinter
untuk memperoleh ukuran butir yang
diinginkan
2 Yu5uf Nampira
Apakah perumusan tersebut dapat
digunakan untuk seramik secara umum
Jenis kristal sebelum dan sesudah sintering
tetap apakah selama siintering terjadi
perubahan fasa
Sugondo
1 CHIANG YM BERNIE DP and
KINGERY WD Physical Ceramic John
Wiley amp Sons Inc New York 1996 p351-
501
2 CAHN RV HMSEN P and KRAMER
EJ Materials Science and Technology
VCH Verlagesell Schaft mbH Vol 10A
Part1 p142-148
3 KITTEL C Introduction to Solid State
Physics 4th ed John Wiley amp Sons Inc
New Y ork~ 1971 p442-465
4 MATZKE HJ and INOUE T The Surface
Energy of UO2 as Determined by Hertzian
Identation Journal of NIJclear Materials 91
(1980) p205-220
5 BECVAR J lAf)DSPERSKY H
URBANEK V DOLEZPL J Comparison
of properties and structure of sintered UO2
prepared as pellets with those of UO2
microspheres prepared by the sol-gel
technique Proceedings of an International
Sympsium on water reactor fuel element
fabrication 6-10 November 1978 IAEA
V ENA 1979 p192
Perumusan ini dapat digunakan untuk
seramik secara umum
Tidak terjadi perubahan rasa tetapi terjadi
pertumbuhan butir melalui difusi loncatan
acak
Penulis adalah
Pejabat Fungsional Peneliti dan
Stat Bidang Teknologi Bahan Bakar
Reaktor Daya P2TBDU BATAN
TANYAJAWAB
1 Hadi Hartuyo
Kembali ke Jurnal
7262019 Analisis Pemadatan Pengkerutan Dan Pertumbuhan Butir Sintering UO2
httpslidepdfcomreaderfullanalisis-pemadatan-pengkerutan-dan-pertumbuhan-butir-sintering-uo2 24
Analisis Pemadatan Pengkerutan dan Pertumbuhan Butir Sintering OU2
SUGONDO
daya dorong Mobilitas (Mb) adalah kecepatan
persatuan daya dorong Jika daya dorong
sarna dengan tegangan antar maka persatuan
volume (J m-3) maka mobilitas mempunyai
satuan (ms1)(Jm-3) atau m4 J-1 Dengan
asumsi butir berbentuk bola maka formulasi
matematisnya adalah
muka (y) jarak yang ditempuhtebal batas butir
(8) laju difusi (0) volume atom laquop) waktu
sintering (t) dan berbanding terbalik dengan
suhu (T) Berdasarkan pada korelasi tersebut
maka diperolehformulasi sebagai berikut(1)
(xr =[192E+6 y cpDOpr4)
kT
(1)
(3)
2 902 = 2 Mb y
Keterangan
9 = diameter butir cm
Mb= mobiltas cm4j-1
Keterangan
x = jari-jari kontak partikel (Ieherneck) cm
r = jari-jari serbuk cm
k = adalah konstanta Boltzmann JK-1
0 = konstanta difusi cm2s-1
) = lebar batas butir cm
y = tegangan mukaJcm-2
(Igt volume atom cm3
t = waktu 5
T = suhu K
Mobilitas atom yang bergerak menyebe-
rangi batas butir adalah
(4)
b = (0 lt1raquo(8k T)
Jika volume atom laquop) batas butir (8) suhu
(T) dan konstanta Boltzmann (k) dianggap
konstan maka difusi (0) yang variatif
tergantung pada suhu
Pengkerutan yang terjadi masih mengi-
kuti formulasi di atas Kemiripan formulasi
didasarkan pada kesamaan antara mekanis-
medifusi kekosongan dan difusi atom
METODE
Formulasi untuk pengkerutan adalah
Analisis dilakukan berdasarkan model
matematis eksperimental dan teoritis dengan
dukungan konstanta yang diperoleh dari acuan
Konstanta difusi (0) dihitung berdasarkan
rumusan aktivasi Arhenius melalui mekanisme
loncatan acak Volume atom UO2 dihitung
berdasarkan model geometris partikel bola
Pertumbuhan butir didasarkan pada
penggabungan dua partikel bola Oiasumsikan
suhu sintering 1600 DCdan waktu 2 jam
(3 E+5 0 0 y ltp)(kT) ] (tIr4
11)6=
(2)
Keterangan
L = besar butir cm
0 = konstanta difusi cm2s-1
8 = lebar batas butir cm
y = tegangan muka Jcm-2
~ = volume atom cm3
r = diameter serbuk cm
t = waktu s
T = suhu K
K = konstanta Boltzmann JK
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pertumbuhan butir didasarkan pada
pe1gurangan energi di batas butir dan permu-
kaan butir sebagai akibatrl~a luas permukaan
total murni Sebagai das8r perubahan adalah
teorr gelembung sabun menurut teori ini daya
dorong sebanding dengan tegangan antar
muka dikalikan luas Pertumbuhan butir dika-
rakterisasi dengan kecepatan tumbuh Seba-
gai batasan kecepatan adalah mobilitas dan
Untuk menyelesaikan perkiraan waktu
pemadatan dengan persamaan-1 diperlukan
konstanta difusi (0) sebagai fungsi SUhU[2]
seperti tertera dalam persamaan berikut
D = 26 E-5 exp (- 29876T) cm2 S1 (5)
Sesuai dengan suhu sintering 1600degC
(1873 OK)maka
7262019 Analisis Pemadatan Pengkerutan Dan Pertumbuhan Butir Sintering UO2
httpslidepdfcomreaderfullanalisis-pemadatan-pengkerutan-dan-pertumbuhan-butir-sintering-uo2 34
SUGONDO
Analisis Pemadatan Pengkerutan dun PertumbuhanButir Sintering OU2
= 56800 ~lm
D = 30732 E-11 cm2 s
Pemadatan untuk setiap butir serbuk UO2
yang bergabung adalah 75 maka waktu yang
diperlukan 632 Sosedangkan untuk bergabung
sempurna (xr = 1) maka waktu yang
diperlukan selama 3016 s Dalam percobaan
umumnya setelah disinter selama 2 jam butir
kristal sudah terlihat artinya butir serbuk tidak
terlihat lagi
Tebal batas butir1] kurang lebih 5 nm (5E-
7cm)
Volume atom untuk U02 dengan jari-jari
ion[3] U+4 = 097 Ao dan 0-2 = 140 AO dan
partikel U02 berbentuk bola maka
= 43 7t r3
= 43 7t (O97)3 + 2(1 40)3
= 268111 E-24 cm3
Pengkerutan sebagai hasil perhitungan
ialah 1133 Hasil percobaan pad a kondisi
sinter 1600oc selama 2 jam UO2 pelet
mengalami pengkerutan ke arah tinggi sebesar
155 Perbedaan teoritis dan hasil labora-
torium menunjukkan perbedaan 30 Perbe-
daan ini mungkin dapat difahami dari penataan
atom dan kisi yang secara teoritis diarlggap
sempurna sedangkan hasil percobaan merll-
pakan realistis yang ditentukan oleh porositas
OU cacat kristal pengotor dan atmosfir
lingkungan
Tegangan antar muka[4) pad a suhu 1770
k sebesar 075 J m-2 (75 E-5 Jcm-1
Serbuk UO2 mempunyai kehalusan 400
mesh (625 E-3 cm)
Jika rasio leher penggalTbungan terhadap
partikel sebesar 075 maka waktu yang
diperlukan adalah
t = (xr)6(r4) [ (kT)(192 E+2 Y p D8) = (075)6
(625 E-3)4 (13806 E-23) (192 E+6) (75 E-5)
(268111 E-24) (30732 E-11) (5 E-7) = 632 s
Dari pustaka 5 didapat ukuran butir UO2
hasil sinter paja suhu 1650degC selama 2 jam
sebesar 50-70 Ilm dengan densitas 983
Dari perhitungan diperoleh ~g = 568 ~lm Jika
go dianggap diameter butir serbuk UO2 sebesar
625 ~lm maka pad a suhu sinter 1600degC dan
selama 20 jam diameter butir serbuk UO2 (g)
menjadi 6818 Ilm Hasil perhitungan ini
terlihat sudah mendekati hasil percobaan
pustaka 5 di atas
Untuk (xr) = 1 artinya kedua partikel berga-
bung sempurna diperlukan waktu 3016 s
Perkiraan pengkerutan
(~UL)6 = (3E+5) (5E-7)(3O732 E-11 )(75 E-5)
(268111 E-24) (9000) (13806 E-23)
(625 E-3)4 = 21143 E-6
~UL = 01133
KESIMPULAN
Perkiraan pertumbuhan butir
c Berdasarkan perhitungan teoritis pad a
kondisi suhu 1600degC dan waktu pemanasan
20 jam maka diperoleh waktu solidifikasi
sempurna 3016 s menyebabkan pembesaran
butir sebesar 568 ~lm dan mengalami
pengkerutan 1133
Mb = (30732 E-11) (268111 E-24) I (5E-7)
(13806 E-23) (1873) = 63728 E-8 cm4 s-J-1
Ukuran butir yang diperoleh dari
perhitungan masuk ke dalam interval hasil
Perubahan ukuran butlr (g-go)
9 2 -902 = 2 Mb y t
1 9 = ( 2 Mb Jt) 12
= [(2) (63728 E-8) (75 E-5)
(9000)r2
= 56800 E-4 cm
= 56800 E-3 mm = 568 ~lm
47
RANIA No 21-22ThnVIJanuari-ApriI2000
7262019 Analisis Pemadatan Pengkerutan Dan Pertumbuhan Butir Sintering UO2
httpslidepdfcomreaderfullanalisis-pemadatan-pengkerutan-dan-pertumbuhan-butir-sintering-uo2 44
SUGONDO
Analisis Pemadatan Pengkerutan dan Pertumbuhan Butir Sintering OUz
percobaan yaitu berdiameter antara 50-70 Jlm
sedangkan untuk pengkerutan diperoleh
perbedaan 30
Analisis teorotis pemadatan pengkerutan
dan pertumbuhan butir sintering UO2
apakah secara praktis dapat digunakan
Sugondo
DAFTAR PUSTAKt
Pertama menentukan dimensi pelet
mentah untuk dimensi pelet matang yang
diinginkan
Kedua menentukan waktu dan suhu sinter
untuk memperoleh ukuran butir yang
diinginkan
2 Yu5uf Nampira
Apakah perumusan tersebut dapat
digunakan untuk seramik secara umum
Jenis kristal sebelum dan sesudah sintering
tetap apakah selama siintering terjadi
perubahan fasa
Sugondo
1 CHIANG YM BERNIE DP and
KINGERY WD Physical Ceramic John
Wiley amp Sons Inc New York 1996 p351-
501
2 CAHN RV HMSEN P and KRAMER
EJ Materials Science and Technology
VCH Verlagesell Schaft mbH Vol 10A
Part1 p142-148
3 KITTEL C Introduction to Solid State
Physics 4th ed John Wiley amp Sons Inc
New Y ork~ 1971 p442-465
4 MATZKE HJ and INOUE T The Surface
Energy of UO2 as Determined by Hertzian
Identation Journal of NIJclear Materials 91
(1980) p205-220
5 BECVAR J lAf)DSPERSKY H
URBANEK V DOLEZPL J Comparison
of properties and structure of sintered UO2
prepared as pellets with those of UO2
microspheres prepared by the sol-gel
technique Proceedings of an International
Sympsium on water reactor fuel element
fabrication 6-10 November 1978 IAEA
V ENA 1979 p192
Perumusan ini dapat digunakan untuk
seramik secara umum
Tidak terjadi perubahan rasa tetapi terjadi
pertumbuhan butir melalui difusi loncatan
acak
Penulis adalah
Pejabat Fungsional Peneliti dan
Stat Bidang Teknologi Bahan Bakar
Reaktor Daya P2TBDU BATAN
TANYAJAWAB
1 Hadi Hartuyo
Kembali ke Jurnal
7262019 Analisis Pemadatan Pengkerutan Dan Pertumbuhan Butir Sintering UO2
httpslidepdfcomreaderfullanalisis-pemadatan-pengkerutan-dan-pertumbuhan-butir-sintering-uo2 34
SUGONDO
Analisis Pemadatan Pengkerutan dun PertumbuhanButir Sintering OU2
= 56800 ~lm
D = 30732 E-11 cm2 s
Pemadatan untuk setiap butir serbuk UO2
yang bergabung adalah 75 maka waktu yang
diperlukan 632 Sosedangkan untuk bergabung
sempurna (xr = 1) maka waktu yang
diperlukan selama 3016 s Dalam percobaan
umumnya setelah disinter selama 2 jam butir
kristal sudah terlihat artinya butir serbuk tidak
terlihat lagi
Tebal batas butir1] kurang lebih 5 nm (5E-
7cm)
Volume atom untuk U02 dengan jari-jari
ion[3] U+4 = 097 Ao dan 0-2 = 140 AO dan
partikel U02 berbentuk bola maka
= 43 7t r3
= 43 7t (O97)3 + 2(1 40)3
= 268111 E-24 cm3
Pengkerutan sebagai hasil perhitungan
ialah 1133 Hasil percobaan pad a kondisi
sinter 1600oc selama 2 jam UO2 pelet
mengalami pengkerutan ke arah tinggi sebesar
155 Perbedaan teoritis dan hasil labora-
torium menunjukkan perbedaan 30 Perbe-
daan ini mungkin dapat difahami dari penataan
atom dan kisi yang secara teoritis diarlggap
sempurna sedangkan hasil percobaan merll-
pakan realistis yang ditentukan oleh porositas
OU cacat kristal pengotor dan atmosfir
lingkungan
Tegangan antar muka[4) pad a suhu 1770
k sebesar 075 J m-2 (75 E-5 Jcm-1
Serbuk UO2 mempunyai kehalusan 400
mesh (625 E-3 cm)
Jika rasio leher penggalTbungan terhadap
partikel sebesar 075 maka waktu yang
diperlukan adalah
t = (xr)6(r4) [ (kT)(192 E+2 Y p D8) = (075)6
(625 E-3)4 (13806 E-23) (192 E+6) (75 E-5)
(268111 E-24) (30732 E-11) (5 E-7) = 632 s
Dari pustaka 5 didapat ukuran butir UO2
hasil sinter paja suhu 1650degC selama 2 jam
sebesar 50-70 Ilm dengan densitas 983
Dari perhitungan diperoleh ~g = 568 ~lm Jika
go dianggap diameter butir serbuk UO2 sebesar
625 ~lm maka pad a suhu sinter 1600degC dan
selama 20 jam diameter butir serbuk UO2 (g)
menjadi 6818 Ilm Hasil perhitungan ini
terlihat sudah mendekati hasil percobaan
pustaka 5 di atas
Untuk (xr) = 1 artinya kedua partikel berga-
bung sempurna diperlukan waktu 3016 s
Perkiraan pengkerutan
(~UL)6 = (3E+5) (5E-7)(3O732 E-11 )(75 E-5)
(268111 E-24) (9000) (13806 E-23)
(625 E-3)4 = 21143 E-6
~UL = 01133
KESIMPULAN
Perkiraan pertumbuhan butir
c Berdasarkan perhitungan teoritis pad a
kondisi suhu 1600degC dan waktu pemanasan
20 jam maka diperoleh waktu solidifikasi
sempurna 3016 s menyebabkan pembesaran
butir sebesar 568 ~lm dan mengalami
pengkerutan 1133
Mb = (30732 E-11) (268111 E-24) I (5E-7)
(13806 E-23) (1873) = 63728 E-8 cm4 s-J-1
Ukuran butir yang diperoleh dari
perhitungan masuk ke dalam interval hasil
Perubahan ukuran butlr (g-go)
9 2 -902 = 2 Mb y t
1 9 = ( 2 Mb Jt) 12
= [(2) (63728 E-8) (75 E-5)
(9000)r2
= 56800 E-4 cm
= 56800 E-3 mm = 568 ~lm
47
RANIA No 21-22ThnVIJanuari-ApriI2000
7262019 Analisis Pemadatan Pengkerutan Dan Pertumbuhan Butir Sintering UO2
httpslidepdfcomreaderfullanalisis-pemadatan-pengkerutan-dan-pertumbuhan-butir-sintering-uo2 44
SUGONDO
Analisis Pemadatan Pengkerutan dan Pertumbuhan Butir Sintering OUz
percobaan yaitu berdiameter antara 50-70 Jlm
sedangkan untuk pengkerutan diperoleh
perbedaan 30
Analisis teorotis pemadatan pengkerutan
dan pertumbuhan butir sintering UO2
apakah secara praktis dapat digunakan
Sugondo
DAFTAR PUSTAKt
Pertama menentukan dimensi pelet
mentah untuk dimensi pelet matang yang
diinginkan
Kedua menentukan waktu dan suhu sinter
untuk memperoleh ukuran butir yang
diinginkan
2 Yu5uf Nampira
Apakah perumusan tersebut dapat
digunakan untuk seramik secara umum
Jenis kristal sebelum dan sesudah sintering
tetap apakah selama siintering terjadi
perubahan fasa
Sugondo
1 CHIANG YM BERNIE DP and
KINGERY WD Physical Ceramic John
Wiley amp Sons Inc New York 1996 p351-
501
2 CAHN RV HMSEN P and KRAMER
EJ Materials Science and Technology
VCH Verlagesell Schaft mbH Vol 10A
Part1 p142-148
3 KITTEL C Introduction to Solid State
Physics 4th ed John Wiley amp Sons Inc
New Y ork~ 1971 p442-465
4 MATZKE HJ and INOUE T The Surface
Energy of UO2 as Determined by Hertzian
Identation Journal of NIJclear Materials 91
(1980) p205-220
5 BECVAR J lAf)DSPERSKY H
URBANEK V DOLEZPL J Comparison
of properties and structure of sintered UO2
prepared as pellets with those of UO2
microspheres prepared by the sol-gel
technique Proceedings of an International
Sympsium on water reactor fuel element
fabrication 6-10 November 1978 IAEA
V ENA 1979 p192
Perumusan ini dapat digunakan untuk
seramik secara umum
Tidak terjadi perubahan rasa tetapi terjadi
pertumbuhan butir melalui difusi loncatan
acak
Penulis adalah
Pejabat Fungsional Peneliti dan
Stat Bidang Teknologi Bahan Bakar
Reaktor Daya P2TBDU BATAN
TANYAJAWAB
1 Hadi Hartuyo
Kembali ke Jurnal
7262019 Analisis Pemadatan Pengkerutan Dan Pertumbuhan Butir Sintering UO2
httpslidepdfcomreaderfullanalisis-pemadatan-pengkerutan-dan-pertumbuhan-butir-sintering-uo2 44
SUGONDO
Analisis Pemadatan Pengkerutan dan Pertumbuhan Butir Sintering OUz
percobaan yaitu berdiameter antara 50-70 Jlm
sedangkan untuk pengkerutan diperoleh
perbedaan 30
Analisis teorotis pemadatan pengkerutan
dan pertumbuhan butir sintering UO2
apakah secara praktis dapat digunakan
Sugondo
DAFTAR PUSTAKt
Pertama menentukan dimensi pelet
mentah untuk dimensi pelet matang yang
diinginkan
Kedua menentukan waktu dan suhu sinter
untuk memperoleh ukuran butir yang
diinginkan
2 Yu5uf Nampira
Apakah perumusan tersebut dapat
digunakan untuk seramik secara umum
Jenis kristal sebelum dan sesudah sintering
tetap apakah selama siintering terjadi
perubahan fasa
Sugondo
1 CHIANG YM BERNIE DP and
KINGERY WD Physical Ceramic John
Wiley amp Sons Inc New York 1996 p351-
501
2 CAHN RV HMSEN P and KRAMER
EJ Materials Science and Technology
VCH Verlagesell Schaft mbH Vol 10A
Part1 p142-148
3 KITTEL C Introduction to Solid State
Physics 4th ed John Wiley amp Sons Inc
New Y ork~ 1971 p442-465
4 MATZKE HJ and INOUE T The Surface
Energy of UO2 as Determined by Hertzian
Identation Journal of NIJclear Materials 91
(1980) p205-220
5 BECVAR J lAf)DSPERSKY H
URBANEK V DOLEZPL J Comparison
of properties and structure of sintered UO2
prepared as pellets with those of UO2
microspheres prepared by the sol-gel
technique Proceedings of an International
Sympsium on water reactor fuel element
fabrication 6-10 November 1978 IAEA
V ENA 1979 p192
Perumusan ini dapat digunakan untuk
seramik secara umum
Tidak terjadi perubahan rasa tetapi terjadi
pertumbuhan butir melalui difusi loncatan
acak
Penulis adalah
Pejabat Fungsional Peneliti dan
Stat Bidang Teknologi Bahan Bakar
Reaktor Daya P2TBDU BATAN
TANYAJAWAB
1 Hadi Hartuyo
Kembali ke Jurnal
top related