Diterima editor 12 September 2011 Disetujui untuk publikasi 10 Oktober 2011

Transkripsi

1 J Vol. 13 No.2 Juni 2011, Hal ISSN X Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 STUDI DESAIN DOWN SCALE TERAS REAKTOR DAN BAHAN BAKAR PLTN JENIS PEBBLE BED MODULAR REACTOR HTR 100 MWe S *), Andan Widi Harto *) dan Yohannes Sardjono **) *) Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik UGM Yoyakarta **) Pusat Teknoloi Akselerator dan Proses Bahan BATAN, Jl. Babarsari Yoyakarta Diterima editor 12 September 2011 Disetujui untuk publikasi 10 Oktober 2011 ABSTRAK STUDI DESAIN DOWN SCALE TERAS REAKTOR DAN BAHAN BAKAR PLTN JENIS PEBBLE BED MODULAR REACTOR HTR 100 Mwe.! teras reaktor Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) denan daya 100 MWe berbahan bakar UO 2. Reaktor ini menunakan moderator rafit dan helium sebaai pendinin. Studi down scale dilakukan tanpa menubah eometri teras maupun eometri bahan bakar. Parameter yan dianalisis adalah kritikalitas teras, reaktivitas lebih, koefisien reaktivitas temperatur bahan bakar, moderator dan pendinin serta nilai ekonomis bahan bakar. Dari penelitian ini diharapkan diperoleh desain bahan bakar yan bernilai ekonomis dan memiliki fitur keselamatan melekat. Penelitian dilakukan denan menunakan proram SRAC Hasil yan diperoleh adalah desain bahan bakar UO 2 berbentuk pebble denan penkayaan 10% U 235 dan 90 ppm racun dapat bakar Gd 2 O 3. Nilai faktor multipilkasi effektif k eff pada beinnin of life (BOL) adalah 1,01115 dan menjadi 1,00588 setelah 2658 hari operasi reaktor (EOL). Koefisien reaktivitas temperatur total diperoleh sebesar - 3,25900E-05 k/k/k saat BOL dan -1,10615E-04 k/k/k saat end of life (EOL). Reaktor ini memenuhi karakteristik keselamatan melekat ditandai denan nilai koefisien reaktivitas temperatur yan neatif. Kata kunci: PBMR, desain bahan bakar, faktor multipilkasi effektif, reaktivitas lebih, koefisien reaktivitas temperatur. ABSTRACT DESIGN STUDY ON THE DOWN SCALE OF REACTOR CORE FUEL FOR THE PEBBLE BED MODULAR REACTOR-HTR 1000 MWe. Research of Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) 100 MWe which used UO 2 fuel has been done. This reactor uses raphite as moderator and helium as coolant. Down scale studies performed without chanin the core and fuel eometry. The parameter bein analyzed were core criticality, excess reactivity, fuel, moderator, coolant temperature reactivity coefficient, and fuel economy. This research is expected to obtain the desin that has fuel economy and inherent safety features. In this research, we have employed SRAC 2003 code. The calculation show that the UO 2 pebble fuel desin with 10% enrichment of U 235 and 90 ppm burnable poison of Gd 2 O 3 results in the effective multiplication factor (k eff ) value of 1,01115 at beinnin of life (BOL) and become 1,00588 after 2658 days of reactor operation. The core temperature reactivity coefficient is E-05 k/k/k and -1,100615E-04 k/k/k at BOL and end of life (EOL), respectively. The reactor is in compliance with inherent safety characteristics indicated by the value of a neative temperature reactivity coefficient. Keywords: PBMR, fuel desin, effective multiplication factor, excess reactivity, temperature reactivity coefficient. 194

2 I""# $%$$&'%() Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Studi Desain Down Scale Teras... (Slamet Parmanto) PENDAHULUAN Pembankit Listrik Tenaa Nuklir (PLTN) tipe PBMR ((Pebble Bed Modular Reactor) yan sedan dikembankan oleh Afrika Selatan, merupakan hasil penembanan dari reaktor jenis HTR (Hih Temperatur Reactor) denan berpendinin helium. Reaktor ini dikembankan sejak tahun 1996 [1]. Desain down sacle denan daya 100 MWe bertujuan untuk pemenuhan listrik yan mempunyai base load relatif rendah di Indonesia, khususnya di luar Pulau Jawa (Pulau Sumatera, Kalimantan dan Indonesia Timur) dan denan electrification ratio di bawah rata-rata nasional yakni % [2]. Kelebihan dari reaktor ini adalah kemampuan untuk modularitas, artinya ketika diperlukan penambahan daya yan besar cukup dilakukan denan menambah jumlah unit reaktor. Selain itu reaktor ini mampu beroperasi pada temperatur tini sehina penunaannya dapat fleksibel yaitu selain listrik jua untuk industri khususnya yan memerlukan uap panas. Penelitian ini akan membahas karakteristik teras yaitu, kritikalitas teras, reaktivitas lebih, koefisien reaktivitas temperatur bahan bakar, moderator dan pendinin serta nilai ekonomis bahan bakar. Studi dilakukan denan tidak menubah eometri teras dan eometri bahan bakar. Perhitunan teras dilakukan denan menunakan proram SRAC2003. Penelitian ini dilakukan denan tujuan mendapatkan desain reaktor denan daya 100 MWe yan mempunyai sifat keselamatan melekat denan koefisien reaktivitas temperatur bernilai neatif. Hasil perhitunan yan didapatkan dari SRAC2003 akan dianalisis pada parameter-parameter desain teras reaktor, kekritisan, reaktivitas lebih, umur teras, dan koefisien reaktivitas temperatur. KAJIAN PUSTAKA DAN METODOLOGI AVR (Arbeitsemeinschaft Versuchsreaktor) merupakan desain reaktor denan bahan bakar pebble yan pertama, yan pertama kali di Julich, Jerman Barat pada Austus AVR merupakan reaktor temperatur tini denan pendinin helium dan moderator rafit. Daya termal reactor AVR adalah 46 MWth dan denan keluaran listrik 15 MWe. Reaktor ini menjadi awal penembanan reaktor bertipe reaktor temperatur tini (HTR) lainnya seperti pada Tabel 1 [3]. Terkait denan beberapa faktor terutama faktor keselamatan, reaktor ini mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya [4] : 1. Daya relatif kecil, dalam orde MW. 2. Effisiensi yan tini, mencapai > 40%. 3. Bisa dilakukan on-line refuelin atau perantian bahan bakar tanpa dilakukannya shutdown pada reaktor. 4. Bersifat keselamatan melekat, karena koefisien reaktivitas temperatur yan bernilai neatif. 5. Mampu beroperasi pada temperatur tini. 6. Memunkinkan untuk dilakukan, penambahan aplikasi sekunder seperti, produksi hidroen maupun asifikasi batubara. 1*+

3 ,- / :- Vol. 13 No.2 Juni 2011, Hal ISSN X Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Tabel 1. Karakter beberapa reaktor tipe HTGR [3]. Properti HTTR HTR-10 PBMR Neara Jepan China Afrika Selatan Daya termal (MW) Daya listrik (MW) Tekanan Helium (MPa) Temperatur Helium 395/ / /900 Diameter (m) 2,3 1,8 3,5 Tini 2,9 1,97 8,5 Densitas daya teras (MW/m 3 ) 2,5 2 3,27 Bahan bakar UO 2 UO 2 UO 2 Desain Prisma Bola Bola Penayaan (% 235 U) Jumlah Diameter (mm) Panjan Burn-up maksimal (MWd/tU) Reaktor PBMR didesain oleh Afrika Selatan sebaai PLTN, merupakan hasil penembanan reaktor jenis HTR-10 yan dikembankan oleh China. Reaktor ini beroperasi pada daya 268MWth. Tabel 1 jua menyajikan daftar perbandinan karakteristik PBMR denan reaktor tipe HTGR (Hih Temperatur Gas-Cooled Reactor) yan lain. PBMR mempunyai 6 batan kendali dan 18 bola penyerap untuk proses shutdown di sampin reflektornya, dan reflector dalam yan bisa bererak denan menjatuhkan bola rafit ke baian tenah teras. PBMR didesain secara on-line refuelin, denan memasukkan bahan bakar sear dari atas teras dan meneluarkan bahan bakar bekas pada baian bawah teras. Waktu tinal bahan bakar di teras rata-rata 300 hari [1]. Proses refuelin dilakukan melalui fuel line denan aya ravitasi pebble secara bertahap dari atas teras. Tabel 2 menyajikan informasi tambahan tentan karaktersitik. 196

4 ;<<= Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Studi Desain Down Scale Teras... (Slamet Parmanto) Tabel 2. Karakteristik PBMR [2]. Parameter Nilai Satuan Pendinin Helium Tekanan 9 MPa Moderator Grafit Temperatur inlet 500 Temperatur outlet 900 o C o C Daya termal 268 MWth Diameter teras 3,5 meter Burnup 80 MWd/tU Bahan bakar 8,13 % U-235 Jumlah bahan bakar Tebal reflektor atas 135 cm Tebal reflektor bawah 261 cm Tebal reflektor sampin 75 cm Bahan bakar PBMR berbentuk pebble yan tersusun dari coated particles di dalam elemen rafit ditunjukkan pada Gambar 1. Zona bahan bakar ini dilinduni oleh shell rafit, denan diameter total pebble sebesar 6 cm. Tabel 3 menyajikan karakteristik dari pebble pada PBMR. Tabel 3. Karaktristik dari PBMR 1. Bola Bahan Bakar Radius pebble : 30 cm Radius zona 1 : 25 cm Uranium : 9,0 /FS Densitas rafit : 1,75 /cm 3 2. Bahan bakar terlapisi Diameter kernel UO 2 : 500 m Densitas UO 2 : 10,96 /cm 3 Material pelapis : C/PyC/SiC/PyC Tebal : 95/40/35/40 m Densitas : 1,05/1,90/3,2/1,90 /cm 3 DEF

5 GH KLMH NLOMPQRH TUMVH Vol. 13 No.2 Juni 2011, Hal ISSN X Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Gambar 1. Bahan bakar rafit tipe pebble bed [1]. PBMR mempunyai tinkat keselamatan yan tini karena karakteristik keselamatan inheren yan ada di dalam bahan bakarnya. Karakteristik keselamatan inherent termasuk power density teras yan rendah, bahan bakar denan marjin temperatur yan tini, dan teras berkapasitas panas tini. Tenaa yan dihasilkan reaktor dibatasi oleh efek Doppler temperatur tini di dalam bahan bakar. Grafit bertindak sebaai material struktur dan jua sebaai moderator. Keuntunan penunaan rafit adalah jumlah material banyak ditemukan di alam dan mempunyai titik sublimasi cukup tini yaitu sebesar C. Analisis Neutronik Teras Menunakan SRAC 2003 SRAC 2003 merupakan proram perhitunan neutronik teras reaktor yan dikembankan oleh Japan Atomic Enery Research Institute (JAERI) yan dapat diunakan untuk analisis berbaai tipe reaktor secara deterministik. SRAC telah dikembankan lebih lanjut untuk memperkirakan karakteristik reaktor, aspek keselamatan reaktor, stratei siklus bahan bakar dan funsi lainnya yan lebih akurat [5]. Persamaan difusi multirup diturunkan denan menerapkan kesetimbanan pada suatu rup eneri. Persamaan kesetimbanan neutron adalah sebaai berikut: S 1 1 s D a 1,2,3,... s (1) v t ' Denan suku sumber neutron : x S ' v ' ' f k eff (2) 198

6 WXXY Z[ZZ\][^_ Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Studi Desain Down Scale Teras... (Slamet Parmanto) Perubahan neutron yan hilan karena absorpsi dan hamburan dapat diinterasikan menjadi suku removal sebaai berikut: d c d b d (3) R a s Pada persamaan (1), tanda (-) menujukkan jumlah populasi neutron yan berkuran, sedankan tanda (+) menujukkan jumlah populasi neutron yan bertambah denan indeks adalah indeks rup, dimulai dari tinkat eneri tertini. Apabila reaktor dalam kondisi steady state : 1 ef 0 v (4) t Maka didapatkan persamaan difusi multirup sebaai berikut: D R s' ' v ' ' ' f k x eff denan keteranan bahwa: D = konstanta difusi rup v = jumlah neutron fisi rata-rata yan dihasilkan neutron rup f = tampan lintan makroskopik fisil rup (cm -1 ) a = tampan lintan makroskopik serapan rup (cm -1 ) s = tampan lintan makroskopik transfer neutron karena hamburan dari rup ke rup (cm -1 ) x = fraksi neutron fisi yan terlahir dalam eneri rup = fluks neutron di rup (neutron.cm -2.s -1 ) s = tampan lintan makroskopik hamburan rup (cm -1 ) ' (5) Homoenisasi Teras dan Konstanta Grup Homoenisasi teras perlu dilakukan, hal ini dikarenakan teras cenderun heteroen. Upaya homoenisasi teras dimulai denan menhitun distribusi fluks pada sebuah sel, kemudian membuat rata-rata tampan lintan dari bahan-bahan yan menyusun sel tersebut. Pada akhir perhitunan, dari sebuah sel heteroen akan diperoleh sebuah sel homoen yan dicirikan denan tampan lintan rata-rata. Lankah terakhir adalah menunakan tampan lintan yan diperoleh dari lankah sebelumnya untuk menentukan distribusi fluks dan daya pada teras [10]. Demi akuratnya perhitunan diperlukan koreksi pada perhitunan, diantaranya faktor koreksi Dancoff dan faktor koreksi self-shieldin. Pada perhitunan serapan resonansi tinkat sel, sel dianap benar-benar terisolasi dari sel lainnya. Faktor Dancoff memperhitunkan kemunkinan sebuah neutron akan lolos dari sel dan masuk ke sel tetana. Karenanya faktor Dancoff akan meninkatkan kebocoran neutron dari sebuah sel. Faktor self-shieldin adalah perbandinan fluks rata-rata di bahan bakar denan fluks rata-rata di sel secara keseluruhan. Untuk mendapatkan konstanta rup perlu penananan yan baik menenai masalah keterantunan fluks neutron terhadap eneri, sehina keterantunan fluks terhadap ruan sedikit diabaikan. Tia lankah yan harus dilalui untuk mendapatkan konstanta-konstanta perhitunan adalah : 1. Menentukan rerata tampan lintan denan menunakan fluks distribusi ruan (spasial) i, h 2. Merinkas eneri neutron menjadi beberapa kelompok eneri neutron. 3. Menhitun konstanta rup. `aa

7 ij klmj nlompqrj sumvj Vol. 13 No.2 Juni 2011, Hal ISSN X Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Dalam perhitunan tinkat sel diasumsikan bahwa : 1. Tidak ada arus neutron yan terjadi antar sel. 2. Tidak ada neutron yan termoderasi menjadi neutron termal di daerah bahan bakar. 3. Distribusi ruan dari proses moderasi adalah seraam. Asumsi tersebut diunakan untuk penyederhanaan dari proses yan sebenarnya terjadi [10]. Aspek Keselamatan Neutronik Aspek keselamatan neutronik adalah seala sesuatu yan menyankut masalah keselamatan neutronik. Aspek ini diharapkan dapat memberikan ambaran tentan keselamatan operasi secara neutronik. Aspek keselamatan neutronik yan dimaksud adalah koefisien reaktivitas umpan balik temperatur moderator, koefisien reaktivitas umpan balik temperatur bahan bakar dan koefisien reaktivitas temperatur pendinin. Reaktor dianap aman jika ketia nilai reaktivitas ini bernilai neatif, yaitu jika temperatur bahan bakar, moderator maupun pendinin naik maka nilai keff teras akan menecil, sehina reaktor akan menuju subkritis. Hal ini disebut denan keselamatan melekat (inherent safety) Keselamatan melekat jua meliputi reaktivitas lebih yan kecil. Reaktivitas lebih adalah reaktivitas yan lebih besar dari pada yan dibutuhkan untuk mencapai kritis. Reaktivitas lebih diperlukan untuk penendalian reaktor. Nilai reaktivitaslebih yan kecil menunjukkan bahwa reaktor mudah untuk dikendalikan. Pemodelan Teras Pemodelan dilakukan denan menunakan kode proram SRAC 2003 yan inputnya dibuat di dalam Gedit, kemudian dilakukan permodelan tinkat sel yan diatur pada modul PIJ. Pada pemodelan ini diperlukan data eometri sel dan data material penyusun. Pada pemodelan tinkat teras dilakukan denan modul CITATION denan pemodelan berupa slab dua dimensi. Teras dibai menjadi 8 daerah aksial (z) yan memiliki temperatur pendinin, shell, dan fuel zone yan berbeda-beda. Denan nilai z = 0 berada pada baian atas teras dan z = 852 m berada pada baian bawah teras. Temperatur shell yan diunakan adalah temperatur rata-rata dari temperatur shell baian dalam denan temperatur shell baian luar. Temperatur fuel zone yan diunakan adalah temperatur rata-rata fuel zone. Diasumsikan densitas daya homoen seluas fuel zone. Lebih jauh lai, koefisien konduktivitas panas diasumsikan konstan dan berhara sama untuk fuel zone dan pebble shell. Diasumsikan pula tidak ada perbedaan temperatur antara fuel kernel dan matriks rafit, yan berarti temperatur rata-rata fuel akan identik denan temperatur rata-rata rafit di dalam fuel zone [10]. Perhitunan temperatur pendinin, shell, dan bahan bakar membutuhkan data distribusi densitas daya untuk arah aksial pada teras. Data distribusi daya teras diambil dari penelitian sebelumnya [3], diasumsikan sama disetiap daerah aksial. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari perhitunan modul PIJ yan dilakukan pada coated particle diperoleh nilai dan koefesien reaktivitas. Kemudian, nilai dan koefesien reaktivitas dimasukkan ke dalam input PIJ selanjutnya, di mana hasilnya akan diunakan oleh CITATION untuk menhitun k eff teras. Hasil perhitunan modul CITATION adalah pada Gambar

8 wxxy z{zz }{~ Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Studi Desain Down Scale Teras... (Slamet Parmanto) Gambar 2 Perubahan nilai k eff teras. Dari tabel di atas, nilai k eff teras pada saat bahan bakar sear atau Beinnin Of Life (BOL) adalah sebesar 1, Sedankan pada saat 2658 hari, saat End Of Life (EOL), nilai k eff menjadi 1, Hal ini berarti, bahan bakar dapat diunakan selama ~2658 hari secara terus menerus tanpa perlu dilakukan refuellin. Hasil di atas dilakukan saat kondisi normal operasi teras, artinya tidak ada perubahan suhu pada inlet pendinin. Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa nilai k eff dari BOL hina 443 hari pertama di mana terjadi kenaikan nilai k eff hina 1,19651, lalu kemudian menalami penurunan hina 1,00588 saat 2658 hari. Kondisi EOL ditentukan denan batasan k eff tepat kritis (k eff = 1) ditambah denan besarnya fraksi neutron kasip (k eff EOL = k + ) dan diperoleh batasan k eff EOL adalah 1, Batasan tersebut dimaksudkan untuk penendalian daya teras sehina pada saat diperlukan peninkatan daya maka daya teras dapat dinaikkan denan mudah karena kondisi teras masih dalam kondisi kritis. Kondisi EOL pada penelitian ini terjadi pada hari ke 2628 tanpa menunakan Gd2O3 dan ketika menunakan Gd 2 O 3 EOL terjadi pada hari ke Penunaan penayaan yan lebih tini akan memberikan umur teras yan lebih lama, namun biaya bahan bakar jua akan bertambah besar. Tabel 4 menunjukkan perbandinan biaya penayaan dan biaya total yan diperlukan tiap penayaan bahan bakar. Tabel 4. Perbandinan biaya penayaan denan pendapatan listrik total [6]. Catatan: 1. Biaya dalam ribuan US$ 2. Biaya BB per 7 Februari US$ = Rp , kwh = Rp ,-.

9 ƒ ˆ Š Œ Ž Vol. 13 No.2 Juni 2011, Hal ISSN X Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Berdasarkan Tabel 4 semakin besar penayaan bahan bakar semakin besar pula biaya total penayaan bahan bakar. Sehina aspek ekonomis akan terlihat dari sisi efisiensi penunaan bahan bakar dibandinkan denan nilai untun/rui produksi listrik yan dihasilkan serta melihat indikator keselamatan neutronik. Dalam penelitian ini semakin tini penayaan maka nilai ekonomis akan semakin tini pula karena terlihat bahwa umur teras akan lebih lama jika dibandin denan penayaan yan lebih kecil. Namun denan bertambahnya penayaan terlihat bahwa reaktor tidak memenuhi indikator keselamatan neutronik, karena reaktivitas lebih ( ) tentu akan menjadi lebih besar dari desain requirement. Dalam analisis selanjutnya diunakan penayaan 10% U-235 dan 90 ppm Gd 2 O 3, penunaan penayaan ini bertujuan untuk membandinkan besarnya penayaan pada reaktor denan daya yan berbeda namun di-settin denan umur teras yan sama yaitu 2658 hari. Penunaan racun dapat bakar Gd 2 O 3 pada komposisi bahan bakar ditujukan untuk menurani reaktivitas lebih khususnya saat BOL, sehina reaktor mudah untuk dikendalikan. Penaruh racun dapat bakar pada komposisi bahan bakar terhadap nilai reaktivitas lebih disajikan dalam Tabel 5. Tabel 5. Penaruh racun dapat bakar pada komposisi bahan bakar terhadap nilai reaktivitas lebih. Hari Denan Gd 2 O 3 Tanpa Gd 2 O 3 k eff k eff rata-rata Reaktivita lebih (%) BOL Pada saat BOL reaktivitas berlebih ( ) sanat pentin, karena diperlukan aar teras mampu untuk kritis. Pada Tabel 5 penunaan racun dapat bakar mampu menurunkan reaktivitas lebih saat BOL menjadi 1,11 % dari reaktivitas lebih saat BOL sebesar 19,87 % saat tanpa Gd2O3 pada komposisi bahan bakarnya. Hal ini berarti memenuhi desin requirement, yaitu k/k 1,3%. Reaktivitas berlebih selanjutnya akan dikompensasi denan menunakan batan kendali hina nilai mendekati (neutron kasip). Dari penelitian didapatkan nilai rata-rata adalah 0,598 %. Koefisien reaktivitas dianalisis baik pada BOL maupun pada EOL. Koefisien reaktivitas dihitun untuk perubahan suhu bahan bakar dan suhu moderator (shell). Denan memasukkan perubahan temperatur bahan bakar pada masukan CITATION, sedankan paramater lainnya dibiarkan tetap tak berubah. Pada perhitunan ini, k eff teras dihitun pada kondisi BOL dam EOL untuk tiap perubahan suhu bahan bakar 50 o C. Didapatkan nilai k eff dari teras seperti yan ditunjukkan dalam Tabel

10 Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Studi Desain Down Scale Teras... (Slamet Parmanto) Tabel 6. Penaruh perubahan temperatur bahan bakar terhadap k eff dan koefisien reaktivitas temperatur rata-rata bahan bakar pada kondisi BOL dan EOL. BOL EOL T (K) k eff T k eff t rata-rata ( k/k/k) E E-05 Penaruh temperatur bahan bakar terhadap k eff teras memberikan nilai t (neatif) sebesar -8,19071E-06( k/k/k) saat BOL dan -7,53463E-05( k/k/k) pada saat 2658 hari. Denan nilai TF neatif, maka kenaikan suhu bahan bakar akan menurunkan k eff teras beitu pula sebaliknya. Hal ini dikarenakan kenaikan temperatur bahan bakar akan menyebabkan efek Doppler yan menyebabkan berkurannya self shieldin serta meninkatkan resonance absorbance, sehina netron akan lebih banyak terserap akhirnya terjadi penurunan k eff. Sedankan penurunan temperatur bahan bakar, resonance absorbance akan melemah sehina akan meninkatkan resonance escape probability, yan pada nantinya akan meninkatkan nilai k eff. Pada reaktor PBMR, shell berfunsi sebaai moderator denan bahan rafit. Pada perhitunan ini k eff teras dihitun pada kondisi BOL dam EOL untuk tiap perubahan suhu moderator 50 o C, dan membiarkan masukkan lainnya tetap tidak berubah. Didapatkan nilai k eff dari teras seperti yan ditunjukkan dalam Tabel 7. Tabel 7 Penaruh perubahan temperatur moderator terhadap k eff dan koefisien reaktivitas temperatur rata-rata moderator pada kondisi BOL dan EOL. BOL EOL T (K) k eff T (K) k eff t rata-rata ( k/k/k) E E-05 š

11 œ žÿ Ÿ Vol. 13 No.2 Juni 2011, Hal ISSN X Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Pada penelitian kali ini penaruh perubahan temperatur moderator terhadap k eff memberikan nilai t bernilai -2,47600E-05 ( k/k/k) saat BOL dan -3,51107E-05 ( k/k/k) pada saat 2658 hari. Pada reaktor PBMR, pendinin menunakan helium. Pada perhitunan ini k eff teras dihitun pada kondisi BOL dam EOL untuk tiap perubahan suhu helium 50oC, dan membiarkan masukkan lainnya tetap tidak berubah. Nilai koefisien reaktivitas temperatur pendinin disajikan pada Tabel 8. Tabel 8 Penaruh perubahan temperatur pendinin terhadap k eff dan koefisien reaktivitas temperatur rata-rata pendinin pada kondisi BOL dan EOL. BOL EOL T (K) k eff T (K) k eff t rata-rata ( k/k/k) E E-07 Penaruh perubahan temperatur pendinin terhadap k eff teras memberikan nilai t pemdinin yan relatif kecil dibandinkan denan t bahan bakar maupun t moderator. Hal ini dikarenakan helium memiliki tampan lintan makroskopik serapan yan relatif kecil sehina kemampuan moderasi neutronnya rendah. Nilai koefisien reaktivitas suhu pendinin saat BOL adalah 3,60714E-07 dan saat 2658 hari -1,57857E-07. Dari nilai koefisien reaktivitas pada Tabel 6, 7, dan 8, didapatkan nilai koefisien reaktivitas temperatur teras total bernilai -3,25900E-05 ( k/k/k)saat BOL dan -1,10615E-04 ( k/k/k) saat EOL. Nilai neatif ini menunjukkan bahwa terjadi penuranan jumlah reaksi fisi yan terjadi pada enerasi selanjutnya, sehina populasi netron di dalam teras akan berkuran. Berkurannya populasi netron akan menurunkan daya reaktor. Turunnya daya reaktor menakibatkan suhu teras menjadi turun sehina reaktor akan menjadi aman. Denan demikian teras reaktor mempunyai kemampuan untuk keselamatan sendiri (inherent safety). KESIMPULAN Penelitian tentan down scale teras reaktor Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) denan daya 100 MWe berbahan bakar UO 2 denan moderator rafit dan pendinin helium telah dilakukan. Dari penelitian ini diperoleh nilai faktor multiplikasi efektif adalah 1,01115 pada BOL dan 1,00588 pada EOF denan komposisi bahan bakar 10% U 235 dan 90 ppm racun dapat bakar Gd 2 O 3. Nilai reaktivitas lebih saat BOL adalah 1,11%, sehina memenuhi syarat desain denan k/k 1,3%. Nilai koefisien reaktivitas temperatur teras total -3,25900E-05 k/k//k pada saat BOL dan -1,10615E-04 k/k/k 204

12 ªª«± Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Studi Desain Down Scale Teras... (Slamet Parmanto) pada saat EOL yan berarti menunjukkan bahwa reaktor mempunyai sifat keselamatan melekat. DAFTAR PUSTAKA , Pebble Bed Modular Reactor (PBMR), Report, IAEA, Vienna; Available from:url: Accessed 6 Februari Sardjono. Prof. Yohannes. Desain down scale teras dan bahan bakar PLTN PBMR - HTR denan menunakan proram MCNP, Diktat,Yoyakarta. 3. Julian Robert Lebenhaft. MCNP4B modelin of pebble-bed reactor. Tesis. Massachusetts Institute of Technoloy, Amerika, Available from:url: Accessed 6 Februari Andrew C. Kadak. MIT pebble bed reactor project. Nuclear Enineerin and Technoloy, Vol.39, No.2; Okumura, K., Kaneko, K., Kuo, T. SRAC 2003 Comprehensive neutronics calculation code systems, Department of Nuclear Enery System, JAERI, Ibarkiken; WISE (World Information Service on Enery) Uranium Project. Available from:url: Accessed 28 Maret , Innovative small and medium sized reactors: Desin features, safety approaches and R&D trends, Report, IAEA, Available from:url: Accessed 11 Februari Lamarsh. John R. Introduction to Nuclear Reactor Theory. Addison-Wesley, Inc., Ontario, , Panduan SRAC, Diktat, Teknik Fisika, UGM, Yoyakarta. 10. Adinuraha, Aries., Analisis neutronik HTR Tipe PBMR nerpendinin LiF+BeF 2 Denan Bahan Bakar Uranium Oksida, Skripsi, JTF, UGM, Yoyakarta, Andan Widi Harto, Komunikasi Pribadi, Maret ²³