SIMULASI DINAMIKA MOLEKUL PENGARUH UNSUR (Cr,Ni) PADA PENGHAMBATAN KOROSI BAJA Fe-Cr/Ni DALAM TIMBAL CAIR

Abstract

Reaktor pembiak cepat merupakan salah satu reaktor jenis baru (generasi IV) yang masih terus dikembangkan karena kelebihannya menghasilkan efisiensi termal yang lebih besar. Namun, reaktor jenis ini memiliki sifat korosif yang tinggi pada timbal cair yang digunakan sebagai pendingin terhadap baja yang digunakan. Korosi yang terjadi disebabkan interaksi yang kuat antara atom-atom penyusun baja dengan logam cair pada temperatur yang tinggi. Hal ini menyebabkan terjadinya proses difusi yang sangat tinggi antara baja dan material pendingin. Penambahan unsur pemadu pada baja mampu meningkatkan ketahanan korosi baja ketika beroperasi pada temperatur tinggi. Pada penelitian ini, simulasi dilakukan dengan meletakan baja paduan Fe- Cr/Ni dalam timbal cair pada temperatur 1023 K dengan konsentrasi atomik (Cr, Ni) dari 2% sampai 50% dengan interval 2%. Simulasi dimaksudkan untuk menghasilkan model material baja paduan yang tahan korosi pada temperatur tinggi. Simulasi dijalankan menggunakan metode dinamika molekul dengan fungsi potensial Lennnard-Jones. Pada penelitian ini juga akan menggunakan program OVITO (Open Visualization Tools) untuk membantu visualisasi perubahan struktur atom setelah simulasi. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh unsur pemadu (Cr, Ni) terhadap difusi besi (Fe) dan struktur kristal paduan Fe-Cr/Ni sebagai parameter terjadinya proses penghambatan korosi pada baja dalam logam cair dengan temperatur tinggi. Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, penambahan unsur pemadu (Cr, Ni) mampu menghambat korosi baja paduan Fe-Cr/Ni dalam timbal cair dengan menurunkan nilai difusi besi dan mempertahankan struktur paduan. Keutuhan struktur paduan ditunjukkan dengan peningkatan jumlah struktur kristal BCC dan penurunan jumlah kerusakan struktur atom dibanding besi murni tanpa unsur pemadu. Difusi besi terendah dihasilkan pada paduan Fe-48%Cr yang mampu mereduksi korosi sampai 49,225% dan paduan Fe-18%Ni yang mencapai 78,199%. Jumlah kerusakan struktur paling sedikit terdapat pada paduan Fe- 48%Cr dan paduan Fe-20%Ni. Sedangkan untuk jumlah tertinggi struktur BCC yang mampu dipertahankan dihasilkan paduan Fe-8%Cr mencapai 46,175% dan Fe-14%Ni mencapai 37,987%. Selain penambahan unsur pemadu, penghambatan korosi juga dilakukan dengan penambahan inhibitor gas oksigen. Penginjeksian gas oksigen ke dalam timbal cair menurunkan nilai difusi besi pada paduan Fe- Cr/Ni dengan membentuk lapisan pelindung. Gas oksigen yang diinjeksikan melindungi struktur paduan dengan mempertahanakan struktur kristal BCC.