EVALUASI FLUKS NEUTRON TERMAL DI FASILITAS PRTF REAKTOR RSG-GAS

Transkripsi

1 EVALUASI FLUKS NEUTRON TERMAL DI FASILITAS PRTF REAKTOR RSG-GAS Jaka Iman, Saleh Haraman dan Edison Sihombing PRSG-BATAN, Gd.31 L.2, Kawasan Puspipek, Serpong, Tangerang, Banen, 15310, Telp.(021) , Faks. (021) jakaiman@baan.go.id ABSTK EVALUASI FLUKS NEUTRON TERMAL DI FASILITAS PRTF REAKTOR RSG-GAS. Pengukuran fluks neuron ermal elah dilakukan di fasilias Power Ramp Tes Fasiliy (PRTF) pada eras 82 reakor RSG GAS. Adapun ujuan pengukuran fluks nuron di fasilias PRTF adalah unuk mengeahui fluks neuron ermal di posisi ersebu.pengukuran dilakukan dengan meode akivasi keping Au-Al. Iradiasi keping dilakukan pada daya rendah (150 kwa) anpa mengoperasikan sisem pendingin primer. Akivias keping diukur dan dihiung pada saa keluar dari reakor. Fluks neuron ermal dapa dihiung dari akivias keping yang erukur ersebu. Dari hasil perhiungan diperoleh fluks neuron ermal di fasilias PRTF pada daya 150 kwa, fluks neuron ermal erendah sebesar 3, n/cm 2.s berada di posisi erbawah. Sedangkan fluks neuron ermal eringgi sebesar 8, n/cm 2.s. berada di posisi engah. Dengan hasil pengukuran ersebu dapa di peroleh hasil fluks neuron yang erkini. Dengan dilakukan pengukuran fluks neuron ini diharapkan pada saa dilakukan iradiasi pin bahan bakar reakor, daa yang dihasilkan mempunyai nilai akurasi yang inggi. Kaa Kunci : fluks neuron, ermal, PRTF ABSTCT EVALUATION OF THE THERMAL NEUTRON FLUX MEASUREMENT AT THE FACILITY OF PRTF RSG-GAS REACTOR. Thermal neuron flux measuremen has been performed a he Power Ramp Tes Faciliy (PRTF) on he core 82 RSG GAS. The purpose of measuring he neuron flux a PRTF faciliy was o deermine he hermal neuron flux a he posiion. The measuremens were made wih an Au-Al foil acivaion mehod. Irradiaion of he foils performed a low power (150 kw) wihou operaing he primary cooling sysem. Aciviy of foils measured and calculaed a he ime ou of he reacor. Thermal neuron flux can be calculaed from he measured aciviy of he foils. From he calculaions, he hermal neuron flux in PRTF faciliy a 150 kw power, hermal neuron flux as low as 3, n / cm 2.s is a he boom. While he highes hermal neuron flux of 8, n / cm 2.s. is a he middle posiion. Wih he resuls of his measuremen can be obained he resul of neuron flux currenly. By measuring he neuron flux is expeced when irradiaed reacor fuel pin, he resuling daa has a value of high accuracy. Keyword : hermal, neuron flux, PRTF 1 292

2 PENDAHULUAN Power Ramp Tes Faciliy (PRTF) adalah salah sau fasilias eksperimen yang ada di Pusa Reakor Serba Guna G.A. Siwabessy. Fasilias ini digunakan unuk menguji pin elemen bakar reakor daya jenis Pressurized Waer Reacor (PWR) dan Boiling Waer Reacor (BWR). [1,2,3] Pengukuran yang dilakukan pada fasilias ini berkaian dengan pembangkian daya yang berubah-ubah dari bahan bakar yang diuji. Dengan ujuan unuk mengukur sifa perubahan/caca pada kelongsong bahan bakar seperi posisi kereakan pada arah aksial, mempelajari perubahan srukur kelongsong (dengan cara mengukur perubahan diameernya) akiba ransien daya dan sifa-sifa rijidiasnya, dan juga mempelajari lepasan gas fisi, resrukurisasi bahan bakar dan perubahan benuk kelongsong. Hasil pengujian yang diperoleh akan merupakan evaluasi bagi pengembangan disain elemen bakar yang dapa dioperasikan di reakor daya. Reakor RSG-GAS ini merupakan reakor nuklir dengan pembangkian daya maksimum 30 MW, sehingga sesuai sebagai sarana unuk produksi radioisoop, rise di bidang elemen bakar, rise dalam bidang sains maeri dan analisis dengan akivasi neuron. Tujuan pengukuran fluks nuron di fasilias PRTF adalah unuk mengeahui fluks neuron ermal di posisi ersebu. Pengukuran fluks neuron dilakukan dengan meode akivasi neuron dan menggunakan keping Au-Al, yang mana keping Au-Al ersebu mempunyai cakupan energi angkapan neuron lebih besar. Peralaan yang digunakan dalam pengukuran fluks neuron di fasilias PRTF adalah deekor germanium yang berkemurnian inggi (HPGe) dan MCA dengan perangka lunak Genie. Dengan dilakukan pengukuran fluks neuron ini diharapkan pada saa dilakukan iradiasi pin bahan bakar reakor, daa yang dihasilkan mempunyai nilai akurasi yang inggi. TEORI Fluks neuron dapa dienukan berdasarkan hasil pengukuran akivias keping yang elah di iradiasi di dalam eras reakor dengan rumusan [4] : λ. d BA. A. e. m φ = λ. i λ. m m. N o. σ ( 1 e )(. 1 e )... (1) dimana : BA = bera aom keping A = akivias keping yang elah diiradiasi. = eapan peluruhan d = waku peluruhan m = waku pengukuran i = waku iradiasi m = massa keping N o = bilangan Avogadro σ = ampang linang akivias keping. Dengan demikian seelah akivias semua keping yang diiradiasi diukur dengan sisem spekromeri gamma maka besarnya fluks neuron pada posisi keping-keping ersebu dapa dienukan berdasarkan persamaan (1) diaas. Dengan mengaur posisi kepingkeping yang ersusun secara aksial di fasilias PRTF maka dapa dienukan pengukuran fluks neuron secara aksial di fasilias PRTF ersebu. [5,6] Penyisipan keping-keping dalam sringer di fasilias PRTF dilakukan pada saa reakor beroperasi dan sabil pada daya 150 kwa. Seelah iu keping-keping diiradiasi, daya reakor diperahankan sabil pada daya 150 kwa dan diiradiasi selama yang dieapkan 47 meni dan selanjunya kepingkeping dikeluarkan dari pemegang keping (sringer) dalam pipa pengarah PRTF dan disimpan di kolam penyimpanan unuk pendinginan dan peluruhan selama 24 jam

3 TATA KERJA Pengukuran fluks neuron ermal eras 82 dilakukan dengan meoda akivasi keping Au-Al. Lempengan aluminium seebal sekiar 1,5 mm dengan panjang 500 mm digunakan sebagai pemegang keping/ dudukan sampel unuk meleakkan 7 (ujuh) buah keping Au-Al berjarak sau sama lain sepanjang pemegang keping (sringer) ersebu. Kemudian pemegang keping/dudukan sampel ersebu dimasukkan kedalam kapsul PRTF (liha gambar 2). Pemegang keping/dudukan sampel yang elah diisi keping dan selanjunya reakor dioperasikan pada daya rendah (150 kwa) anpa mengoperasikan pompa pendingin primer. Keping-keping yang elah diiradiasi ersebu diukur akiviasnya dengan menggunakan deekor HPGe dan sisem spekromeer gamma. Besarnya fluks neuron dapa dienukan dari akivias keping yang diukur. Sisem spekromeer gamma diunjukkan pada Gambar 3. Kegiaan pengukuran fluks neuron ermal di PRTF diaas dapa diliha pada diagram alir pada Gambar 4. K J H G F E D C B A BS+59 B-29 B-30 PRTF B-20 B-13 B-8 BS+10 B-5 B-2 B-28 BS+58 B-22 PRTF B-21 B-23 B-24 B-4 BS+5 B-15 2 B-26 AIR AIR RI-512RI-518RI-511RI-533B-19 B-17 BS+51 B-16 RI-527 AIR AL-4RI-513RI-503RI-504 B-40 BS+57 B-14 AIR RI-528RI-537RI-507RI-497RI-538RI-502 AIR B-32 RI-524RI-514RI-522AL-6 AL-3 RI-506AL-8 RI-526 B-34 PN RI-509AL-2 RI-495AL-5 AL-7RI-520RI-515 AIR B-36 AIR RI-500RI-539RI-499RI-508RI-516AIR AIR B-37 BS+54 RI-505RI-494RI-492AL-1 AIR RI-519 B-06 B-11 NS B-10 AIR RI-501RI-521RI-510RI-523 AIR B-03 BS+56 B mm 63 mm Cadmium Au-Al Gambar. 2. Pemegang keping (dudukan sampel) yang elah diisi keping. Perisai Radiasi Sumber radioakif Deekor HPGe DSA-1000 Pre Amp HV Amp. lifier 5 mm 2,5mm Kompuer pribadi dan karu MCA 15 mm 10 mm 3 mm 12 mm 13 mm Cadmium Au-Al Priner do marix Gambar. 3. Sisem spekromeri gamma Keerangan : B = Beryllium, BS+ = Beryllium Sopper dengan sumba, Al = Aluminium Sopper anpa sumba, RI = Elemen Bakar, NS = Sumber Neuron Gambar. 1. Konfigurasi eras 82 awal 3 294

4 PENGISIAN FORMULIR IDIASI PREPASI BAHAN Membersihkan keping Au-Al Menimbang keping Au-Al Memasukkan keping Au-Al ke pemegang keping IDIASI KEPING Iradiasi keping Au-Al pada daya 150 kw selama 47 meni. PENDINGINAN KELUARKAN KEPING AU-AL Keping Au-Al yg elah diiradiasi dikeluarkan dari pipa pengarah PRTF dan pemegang keping. KALIBSI SPEKTROMETRI-γ Kalibrasi energi Kalibrasi efisiensi Tabel. 1. Akivias keping dan fluks neuron pada posisi iradiasi PRTF eras 82. Teras Posisi Aksial (mm) PRTF 60 * Akivias (Bq/gr) 1,23E+08 2,78E+08 1,43E+08 3,07E+08 1,59E+08 2,81E+08 1,64E+08 Fluks neuron (n/cm 2.s) Daya 150 kwa 3,23E+11 7,31E+11 3,76E+11 8,10E+11 4,20E+11 7,40E+11 4,32E+11 Keerangan : * posisi aksial diukur dari posisi erbawah eras. PENCACAHAN KEPING Masing-masing keping Au-Al dicacah selama 1000 deik dengan jarak erenu. HASIL AKTIVITAS Diperoleh akivias masingmasing keping Au-Al dengan menggunakan program Genie HASIL FLUKS NEUTRON Diperoleh fluks neuron ermal dengan menggunakan program EXCELL. SELESAI Gambar. 4. Diagram alir pengukuran fluks neuron ermal di PRTF. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil lengkap akivias keping dan harga fluks neuron ermal di fasilias PRTF eras 82 dapa diliha pada Tabel 1 sedangkan kurva pengukuran fluks neuron ermal versus posisi aksial dapa diliha pada Gambar 5. Koreksi-koreksi pengukuran yang disebukan di aas elah dilakukan di dalam hasil perhiungan program Genie Dari uraian ersebu diaas bahwa harga fluks neuron ermal maksimum di fasilias PRTF erleak pada jarak posisi aksial 210 mm (posisi engah). Gambar. 5. Kurva Fluks Neuron ermal vs posisi aksial di posisi iradiasi PRTF pada daya 150 kwa. Hasil pengukuran fluks neuron ermal pada fasilias PRTF pada jarak aksial di bawah (60 mm) yaiu sebesar 3, n/cm 2.s. dan pada jarak aksial diengah (210 mm) yaiu sebesar 8, n/cm 2.s. dan pada jarak aksial diaas (360 mm) yaiu sebesar 4, n/cm 2.s. Nilai ini idak melebihi dari baas keselamaan pengoperasian PRTF sehingga hasil ini dapa digunakan sebagai acuan dalam melakukan iradiasi pin bahan bakar reakor. KESIMPULAN Dari hasil pengukuran disribusi fluks neuron ermal pada fasilias PRTF diaas dapa disimpulkan bahwa pada jarak aksial 4 295

5 di bawah (60 mm) yaiu sebesar 3, n/cm 2.s. dan pada jarak aksial diengah (210 mm) yaiu sebesar 8, n/cm 2.s. dan pada jarak aksial diaas (360 mm) yaiu sebesar 4, n/cm 2.s. Hal ini dapa diliha pada grafik di aas bahwa pada posisi di engah mempunyai disribusi fluks neuron yang lebih besar karena sebagian neuron diserap oleh baang kendali. Dengan demikian sisem PRTF siap dioperasikan unuk mendukung pengujian bahan bakar reakor daya di reakor RSG-GAS. DAFTAR PUSTAKA TANYA JAWAB Peranyaan Apakah pengukuran pada daya reacor 150 kw ini sudah mewakili unuk operasi daya reacor yang lain? Jawaban Karena pengukuran fluks neuron di PRTF merupakan program PRSG dan bidang dimulai dari daya rendah (150kW) dahulu lalu sedang (2 MW) dan daya inggi (15 MW). 1. ANONIM, Safey Analysis and Design Repor Power Ramp Tes Faciliy- PRTF, Iden No Prosedur Pemindahan Perangka Pembawa Kapsul Fasilias Iradiasi PRTF, No. Iden.: RSG.OR Prosedur Pengoperasian Fasilias Iradiasi PRTF, No. Iden.: RSG.OR Laporan Daa Pengukuran Fluks Neuron Di Posisi Iradiasi (IP) B-6, D-9, E-4, dan G-7 RSG- G.A. Siwabessy, No. Iden.: RSG.OR Sandar Operasional Prosedur Pengukuran Fluks Neuron di Fasilias Topaz RSG GAS, No. SOP /RN 00 04/RSG Sandar Operasional Prosedur Pengukuran Fluks Neuron di Teras RSG GAS, No. SOP /RN 00 04/RSG