REAKTIVITAS XENON UNTUK PENGOPERASIAN REAKTOR PADA TERAS V RSG GAS

Transkripsi

1 Proceedings Seminar Reakwr Nllkli,. dalam Peneliia.n SainE; don Tekrwlogi Menlljll Era Tinggal I.andas Bandllng, 8-10 Okwber 1991 PENENTUAN REAKTIVITAS XENON UNTUK PENGOPERASIAN REAKTOR PADA TERAS V RSG GAS ABSTRAK ABSTRACT PENDAHULUAN Lily Suparlina, Tukiran, Sudarmono Pusa Reakor Serba Guna - Badan Tenaga Aom Nasional PENENTUAN REAKTIVITASXENON UNTUK PENGOPERASIAN REAKTOR PADA TERAS V RSG GAS. Unuk menunjang kelancaran pengoperasian reakor, diperlukan beberapa parameer operasi. Salah sau parameer yang diperlukan adalah besaran nilai reakivias xenon sebagai fungsi daya dan waku. Unuk iu elah dilakukan pengukuran reakivias xenon pada eras V yang menggunakan meode kompensasi BANK. Dari hasil pengukuran didapa nilai-nilai reakivias xenon sebagai fungsi waku dan fungsi keinggian baang kendali. Reakivias xenon seimbang dan puncak unuk daya 18 MWadalah 3,97 $ dan 14,13 $ sedangkan unuk daya 15 MW adalah 4,20 $ dan 12,01 $. Dengan memprediksi hasil perhiungan Xensam erhadap hasil pengukuran, maka dapa pula dienukan nilai-nilai reakivias xenon unuk daya-daya lain. Penenuan keinggian baang kendali unuk operasi dalam kondisi idak bebas xenon berlaku bila nilai reakivias xenon lebih kecil dari nilai reakivias lebih eras. DETERMINATION OF XENON POISSONING REACTIVITY FOR POWER OPERA TION AT THE FIFTH CORE OF RSG GAS. To suppor he coninuiy of reacor operaion, one needs some operaion parameers. One of he required parameers is xenon reaciviy as a funcion of power and ime. Regarding o he reason above he xenon reaciviy measuremen was carried ou a he fifh core by using a bank compensaion meode. From he measuremen, one had he xenon reaciviy values as a funcion of ime and he heigh of he conrol rods. The xenon equillibrium and peak reaciviy values for power level 18 MW are 3,97 $ and 14,13 $ meanwhile for power level 15 MWare 4,20 $ and 12,01 $. Having verified he Xensam code o he measuremen resul, one is able o deermine he xenon reaciviy for oher power levels. The deerminaion of conrol rods heigh where he core is no free from xenon is saisfied if he xenon reaciviy values are less han he excess reaciviy of he core. Teras V merupakan salah sau eras ransisi pada reakor GAS sebelum mencapai eras se.imbang. Teras ini mempunyai daya nominal 22 MW dengan 33 buah elemen bakar dan 8 buah elemen kendali. Unuk menenukan parameer operasi yang pening anara lain waku mai reakor dan harga reakivias racun xenon sebagai fungsi kondisi reakor elah dilakukan pengukuran reakivias racun xenon yang erbenuk pada operasi daya erenu unuk mendapakan nilai reakivias xenon pada seiap keinggian baang kendali. Dengan memprediksi hasil perhiungan program Xensam erhadap hasil pengukuran maka dapa dienukan nilai-nilai reakivias racun xenon unuk daya-daya lain. TEORI Xenon merupakan penyerap neuron yang sanga kua, karena mempunyai ampang linang serapan yang besar, sekiar 8 x 106 barn. Sebagian xenon merupakan hasil produk flsi langsung dari 235U, eapi kebanyakan merupakan hasil peluruhan dari 135Teyang menghasilkan 1351menjadi 135Xeyang mempunyai waku paruh sekiar 9,2 jam. Karena waku paruh 135Sb menjadi 135Te dan 135Te menjadi 1351 yang sanga pendek, maka peluruhan ersebu dapa disederhanakan sebagai beriku, yakni dengan mengasumsikan bahwa semua 1351akan meluruh langsung menjadi 135Xe. Dengan mendefinisikan bahwa kerapaan nomoi' massa dari kedua isoop ersebu adalah I(r,) dan X(r,) sera YI dan Yx dianggap sebagai fraksi flsi efekif dari kedua isoop ersebu, 120

2 Proceedings Seminar Reakol' Nuldil' daam Peneiian Sains dan Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas Bandung, 8-10 Okober ,7 de. 1,92 de. 6,58 Jam Konsana peluruhan : I = O,1035/jam x = O,0753/jam p = O,0128/jam I = ampang linang f makroskopik produk fisi y = yield prod uk fisi sehingga konsenrasi dari hash fisi ini mengganggu operasi reakor pada fluks konsan. YI I <I>0 o ~ I(l Skema I-a I 0~oD I., (r, 1 ( YI + Yx) I <I> 100 = ( Xoo = f (3) I Ax + ocr <I>o. Skema l-b semenara AI dan Ax adalah konsana peluruhan, maka dapa diuliskan persamaan sebagai beriku:. YI Iodme: - = yii<i> (r,) - All (r,) Y f fix Xenon: b = y';:<i> f (r,) - AxX (r,) (r,) hasil peluruhan peluruhan flsi xenon iodine Karena- YI Y hasil flsi peluruhan iodine ocr <I> X (r,) (2) penyerapan xenon sarna dengan I() yang berpenga- Y ruh pada YI maka -=- juga dipengaruhi YI ' seperi Y erliha pada Persamaan 2. (1) Gambar 1. Sifa kualiaif dari konsenrasi 1351 dan 135Xe pada saa dingin, sar up dan shu down. Dengan menganggap bahwa sifa sebagai fungsi ruang dan waku yang dikeahui, maka dengan menginegrasikan persamaan iodine didapa: 1 (I',l) = I (I',) + YIf d' ~ (r,') <I> (I',') exp ( "'1 (-'» o f (4) Kemudian dengan mensubsiusikan solusi ini ke dalam persamaan xenon dan menginegralkannya unuk mendefinisikan konsenrasi 135Xesebagai fungsi ruang dan waku. 121

3 Proceedings Seminar Reakor Nuklir dnlam Peneliial Sains am Teknalogi Menuju Era 1Inggal Lanclas Bandung, 8-10 Okober 1991 X (r,) - (X(r,) +J de' [AI I (r,') + y" ~ (r,') II> (r,')] o f ' exp [ - f d" expcj d" Aa + aa" - II> (r,) ]} o o [ Ax + ow c> (1',")]] dimana benuk dari X(,;) adalah seperi pada Gambar La Xensam adalah kode kompuer yang mampu menyelesaikan persamaan racun reakor ersebu di aas dengan inegrasi numerik. Terdiri dari dua bagian yang menghiung kerapaan l:15xedan 149Sm sebagai hasil fisi penyerap neuron unuk waku operasi seelah shudown. Daya reakor/ 1uks neuron unuk fase shbelumshudown, am pang linang fisi bahan bakar, waku operasi digunakan sebagai daa masukan. Konversi kerapaan menjadi reakivias dilakukan dengan menggunakan fakor re!akivias yang elah dienukan oleh pengukuran a au perhiungan difusi neuron. X(r,) berganung pada ~ sehingga unull = 00 (MW) 15 18a III I / / / I (y/ + yx ) ~ c>o X = f 00 Ax + oax c>o x dapa dicapai. Unuk mengejar kenaikan konsenrasi xenon posisi baang kendali dicaa seiap 5 meni hingga mencapai posisi baang kendali maksimum yang erukur. Bila puncak xenon dicapai maka pengukuran dieruskan dengan fase 3 dengan daya yang sarna dengan fase 2 sedangkan bila puncak xenon idak ercapai dan posisi baang kendali sudah mencapai maksimum (600 mm) reakor dipadamkan sampai dapa dikriiskan kembali pada daya rendah urun sau dekade dari fase 2. 3.Peluruhan xenon seelah reakor padam, reakor beroperasi pada daya rendah. Meode pengukuran yang dilakukan adalah meode kompensasi BANKdengan mengoomaiskan baang kendali pengaur. Peralaan yang digunakan adalah : Reakivimeer dan rekorder servogor 320 HASILDAN PEMBAHASAN Hasil pengamaan dapa diliha pada Tabel 1, 2 sera Gambar 2 dan 3. Tabell. Kondisi pengukuran xenon 18 MWdan 15 MW eras V : Daya Fase II / /304 Posisi 470/ / daya kriis maks. akhir seimbang bank! 569/570 REG-ROD Keerangan sarna seelah peng- erukur dengan fase padam ukuran (puncak) II /).p = ~w _ Nax ow ~a - ~a N a = X(,;) maka /).p = X (r,) ow ~a TATAKERJA Pengukuran reakivias xenon eras V elah dilakukan pad a daya operasi 18 MWdan 15 MW yang dibagi dalam iga fase pengukuran yaiu : 1.Pembangkian xenon menuju xenon seimbang, reakor beroperasi pada daya 18 MW selama 60jam dan 15 MWselama 51,67 jam. Selama operasi posisi baang kendali dicaa :3eiap 30 meni unuk 2 jam perama dan selanjunya seiap 1jam. 2.Pembangkian xenon seelah reakor padam menuju xenon puncak, reakor beroperasi pada daya rendah. Seelah baang kendali mencapai posisi erbawah, reakor segera dioperasikan menuju daya erendah yang Dari hasil pengukuran akan didapa daa waku operasi, posisi keinggian baang kendali selama pengukuran dan perubahan reakivias. Dengan menghiung balik harga-harga perubahan reakivias secara kumulaif maka dapa 122

4 Proceedings Seminar Reakor Nu.klir da/om PeeliLion Sui!> dan 1'ekrwlogi Menu.ju Era Tinggal Land{f.~ Ban-dung, 8-10 Okober 19m Reakivias ($) Tabel 2. Hasil pengukuran dan perhiungan xenon 18 MW dan 15 MW eras V , , Daya(MW) Tanggal Waku , ,13 (erukur) Xensam Gam) 14,75 (iam) 12,84 51,67 0, ,5 eksra ,35 9,5 60s/d Tangga106s/d dienukan nilai puncak xenon dan secara inerpolasi anara dua iik maka dapa dienukan nilai reakivias xenon unuk seiap keinggian baang kendali, sehingga nilai xenon seimbang- nya juga dapa dienukan (liha Tabell dan 2). GambaI' 2 dan 3 menunjukkan grafik reakivias xenon hasil pengukuran dan perhiungan Xensam sera posisi baang kendali selama pengukuran sebagai fungsi waku, masingmasing unuk daya 18 MW dan 15 MW Pengukuran reakivias xenon ini dilaksanakansecara beruru-uru dan dari Tabell dan 2 erliha bahwa posisi krisis pada awal pengukuran daya inggi berbeda sesuai dengan ingka daya. Pada daya 18MWposisi kriis awal pengukul'an adalah 278/304 mm sedangkan unuk daya 15 MW posisi kriis awal pengukuran adalah 268/274 mm. Ini menandakan bahwa makin inggi daya, makin inggi posisi baang kendali. Sedangkan posisi baang kendali pada keadaan seimbang dan akhir pengukuran unuk daya 18 MW erliha lebih rendah dibandingkan dengan daya 15 MW Ini disebabkan karena adanya pengaruh fraksi bakar. Dari GambaI' 2 dan 3 erliha bahwa hasil pengukuran lebih kecil dari hasil perhiungan sehingga perlu dibua perbandingan anara hasil pengukuran dan perhiungan, sehingga dengan memprediksi hasil perhiungan erhadap hasil pengukuran, maka akan dapa dienukan nilai reakivias xenon unuk daya-daya lain sebagai fungsi waku sera sekaligus dapa menenukan posisi baang kendali unuk mengoperasikan reakor. u,., 'u.) ,.. + '11' H.g. _ 1000 ro. GambaI' 2. Grafik xenon 18 MW hasil pengukuran, perhiungan Xensam dan posisi baang kendali fungsi waku '.00 _R._a~k~_i v_l_a_.~(_se_n_) P_._'I'_I_B_.K_.I'~ I.' poll IlJe ""m M " ad,. o o ~ ~ ~.a 40 Wel.llv"em) GambaI' 3. Grafik xenon 15 MW hasil pengukuran, perhiungan Xensam dan posisi baang kendali fungsi waku n I II..,. I II 123

5 Proceedings Seminar ReaRor Nuklir do/am Peneliian Sains don Teknologi Menlljll Era Tingga/ Landas Bandllng, 8-10 Okober 1991 KESIMPULAN 1. Dengan melakukan pengukuran xenon erlebih dahulu unuk suau eras erenu sera membandingkan dengan hasil perhiungan dan memprediksi hasil perhiungan erhadap hasil pengukuran maka akan dapa dienukan reakivias xenon eras ersebu pada daya yang lain dan dengan dapa dienukannya posisi baang kendali maka akan memperlancar pengoperasian reakor bila reakor erpancung. 2. Penggunaan meode kompensasi BANK unuk pengukuran reakivias xenon merupakan suau cara pengukuranyang mudah dan sederhana. UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan erima kasih ini, kami sampaikan pada para supervisor dan operaor sera rekanrekan saf Fisika Reakor besera eknisi yang elah membanu dalam pelaksanaan pengukuran sampai selesai. DAFT AR PUST AKA 1. Nabbi, R., Experimenal Reacor Physics for The Indonesian Research Reacor MPR-30, Serpong-Indonesia (1989). 2. Milon, S. Ash, Nuclear Reacor Kineics, second ediion, Mc Graw Hill Inernaional (1979). :3. Paul, F. Zweifel, Reacor Physics, Inernaional suden ediion, Mc Graw Hill Kogakusha Ld. (1973). 124

6