Komparasi Antara Potensial Interaksi Lennard Jones Dan Morse Untuk Perhitungan Koefisien Difusi Besi Dalam Timbal Cair

Abstract

Korosi yang terjadi dalam material cladding pada reaktor nuklir merupakan salah satu kekurangan dari penggunaan reaktor nuklir. Parameter yang dapat dijadikan acuan untuk menunjukkan proses terjadinya korosi pada logam padat dalam logam cair adalah koefisien difusi. Nilai koefisien difusi dapat ditentukan dengan menggunakan simulasi dinamika molekul. Simulasi tersebut memerlukan fungsi potensial yang menggambarkan interaksi antar atom material. Salah satu faktor yang menentukan akurasi perhitungan besaran-besaran fisis adalah bentuk potensial yang digunakan harus tepat. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui bentuk potensial yang lebih cocok dari dua jenis potensial sederhana yang biasa digunakan dalam simulasi material yaitu potensial Lennard-Jones dan potensial Morse dalam menggambarkan korosi besi dalam logam timbal cair. Untuk itu akan dihitung nilai koefisien difusi yang mempunyai kolerasi tidak langsung dengan laju proses korosi pada besi dalam logam timbal cair. Pada penelitian ini sistem simulasi dimodelkan dengan menempatkan besi di bagian tengah logam timbal cair. Metode komputasi yang digunakan yaitu metode dinamika molekul dan direalisasikan dalam program komputer dinamika molekul LAMMPS. Koefisien difusi dihitung dengan kedua potensial interaksi yaitu potensial Lennard-Jones dan Morse pada temperatur 1023K. Besarnya koefisien difusi ditentukan dengan menggunakan formulasi relasi Einstein. Hasil perhitungan yang diperoleh dibandingkan dengan data eksperimen. Hal ini dilakukan untuk mengetahui potensial interaksi yang lebih cocok pada perhitungan koefisien difusi. Selanjutnya berdasarkan potensial interaksi yang paling cocok yang telah diperoleh dilakukan perhitungan koefisien difusi bergantung temperatur D(T) dengan menggunakan formula Arrhenius.