ZrC COATING ON FUEL ELEMENT CLADDING ZIRCALOY-2

ZrC COATING ON FUEL ELEMENT ZIRCALOY-2 CLADDING. The intensive researchs on high discharge burn-up of Light Water Reactor (LWR) fuel element were performed due to the extension of fuel element’s utility life. One of these researches was allowing for alteration of the existing zirconium-based clad system through coating. This technique is supposed to improve the corrosion resistance of cladding without changing the dimension of fuel cladding. In current research, the ZrC film was coated on the zircaloy-2 cladding surface by dipping process of zircaloy-2 specimens in colloidal graphite at room temperature. The dip-coated specimens then undergone heating process at 700oC, 900oC and 1100oC respectively in Argon gas atmosphere for 1 hour. The microstructure and crystal structure of the coated cladding were characterized by optical microscope and XRD respectively. The optical microscope showed the growth of the grains with increasing temperature. XRD examination on the specimens revealed that the ZrC crystal structure on the cladding surface occurred only at 1100oC, but it did not appear at 700oC and 900oC. It can be concluded that dipping process of specimen in colloidal graphite with subsequent heating at 1100oC provided ZrC film coated on zircaloy-2 cladding. The heating process at this temperature allowed carbon atoms to diffuse into zircaloy surface to form ZrC film.PELAPISAN ZrC PADA KELONGSONG ELEMEN BAKAR NUKLIR ZIRKALOI-2. Riset yang intensif pada elemen bakar reaktor berpendingin air dengan fraksi bakar tinggi terus dilakukan dalam rangka memperpanjang umur operasi elemen bakar. Salah satu riset tersebut berupa proses untuk mengubah kelongsong berbasis zirkonium yang ada saat ini dengan cara pelapisan. Cara ini diharapkan akan memperbaiki ketahanan korosi kelongsong tanpa mengubah dimensi kelongsong tersebut. Pada riset ini, lapisan tipis ZrC dilapiskan pada permukaan kelongsong zirkaloi-2 melalui proses pencelupan (dipping) spesimen zirkaloi-2 dalam koloid grafit pada temperatur kamar. Spesimen yang telah dicelup dipanaskan masing-masing pada temperatur 700oC, 900oC dan 1100oC dalam media gas Argon selama 1 jam. Kelongsong yang telah dilapisi dan mengalami proses pemanasan, dikarakterisasi menggunakan mikroskop optik dan uji XRD untuk mengetahui mikrostruktur dan struktur kristalnya. Pengujian dengan mikroskop optik memperlihatkan pertumbuhan butir seiring dengan naiknya temperatur pemanasan. Pengujian dengan XRD mengungkapkan bahwa struktur ZrC terbentuk pada permukaan spesimen kelongsong zirkaloi-2 yang dipanasi pada temperatur 1100oC. Struktur ZrC tidak muncul pada spesimen hasil pelapisan dengan pemanasan pada temperatur 700oC and 900oC. Berdasarkan analisis data dari riset ini dapat disimpulkan bahwa pembentukan lapisan tipis ZrC pada permukaan spesimen kelongsong zirkaloi-2 dapat dilakukan melalui proses pencelupan spesimen dalam koloid grafit yang diikuti dengan pemanasan pada temperatur 1100oC yang memungkinkan atom-atom karbon mempunyai cukup energi untuk mendifusi ke permukaan kelongsong membentuk struktur ZrC.