PERHITUNGAN BURN UP PADA REAKTOR SUB KRITIS BERDAYA SEDANG BERPENDINGIN Pb - Bi BURN UP CALCULATION OF Pb Bi COOLED MEDIUM SIZED SUBCRITICAL CORE

Transkripsi

1 Prosidin Semirata2015 bidan MIP BKS-PTN Barat PERHITUNGN BURN UP PD REKTOR SUB KRITIS BERDY SEDNG BERPENDINGIN Pb - Bi BURN UP CLCULTION OF Pb Bi COOLED MEDIUM SIZED SUBCRITICL CORE Nur ida* UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta nur.aida@uinjkt.ac.id (Jl. Ir. H Juanda no. 95 Ciputat Jakarta) BSTRCT The burn up process is defined as the population of neutrons in the reactor core durin its operation. This study aims to determine the condition of a subcritical core by analyzin parameters of multiplication factor by 0.95, 0.98, and 0.98 with larer source. The calculation indicate that this sub-critical reactor can be operated for twenty years with a small decrease of multiplication factor for each reactor. Keywords : Burnup, Subcritical core, DS. BSTRK Proses burn up dapat menjelaskan jumlah populasi neutron didalam teras reaktor selama reaktor beroperasi. Penelitian ini bertujuan untuk menetahui baaimana kondisi burn up reaktor sub kritis, untuk itu dilakukan perbandinan tia faktor multiplikasi (k eff) yaitu 0.95, 0.98, dan 0.98 denan jumlah sumber yan di perbesar. Dari hasil burn up yan terjadi pada nilai - nilai k eff tersebut terlihat bahwa desain reaktor sub kritis yan di rancan dalam penelitian ini mampu beroperasi sampai 20 tahun denan penurunan nilai faktor multiplikasi (k eff) yan relatif kecil. Kata kunci : Burnup, Reaktor sub kritis, DS. 46

2 Prosidin Semirata2015 bidan MIP BKS-PTN Barat 1. PENDHULUN Penyelesaian persamaan difusi silinder dua dimensi adalah untuk mendapatkan distribusi fluks netron serta faktor multiplikasi. Didefinisikan faktor multiplikasi atau multiplication factor adalah sebaai berikut: K eff Jumlah neutron yan diproduksi Jumlah neutron yan hilan Pt Lt (1) Kekritisan suatu reaktor dapat dianalisis berdasarkan faktor multiplikasi yan dimilikinya. Reaktor dikatakan pada keadaan super kritis jika faktor multiplikasinya lebih dari satu (k eff >1), dikatakan pada keadaan kritis jika faktor multiplikasinya sama denan satu (k eff =1), dan jika faktor multiplikasinya kuran dari satu (k eff <1) maka reaktor tersebut dapat dikatakan reaktor subkritis. Penelitian ini bertujuan untuk melihat baaimana kondisi burn up reaktor sub kritis, sehina dilakukan perbandinan tia k eff, masin masin 0.95, 0.98, dan 0.98 denan jumlah sumber yan di perbesar. 2. METODE PENELITIN Proses burn up merupakan proses utama yan terjadi di dalam teras reaktor nuklir. Dalam proses ini terjadi reaksi fisi berantai pada atom atom bahan bakar bermassa besar (heavy nucleid fuel) seperti 235 U, 238 U, dan 239 Pu menjadi isotop fisil. Parameter ini sanat berhubunan denan faktor ekonomis reaktor, karena parameter burn up dapat menjelaskan perbandinan jumlah isotop fisil yan telah berfisi denan jumlah isotop fisil sebelum berfisi. denan melihat perbandinan tersebut, kita dapat menanalisis jumlah bahan bakar yan terdapat pada teras dan secara tidak lansun kita dapat menetahui efisiensi penunaan isotop fisil pada satu siklus reaksi fisi berantai Persamaan burn up merupakan persamaan differensial orde 1 terkopel. dn dt N a N N B B C N C (2) dimana N hilan karena peluruhan radioaktif, 47

3 Prosidin Semirata2015 bidan MIP BKS-PTN Barat a B N B N C c N C hilan karena tankapan neutron oleh, masuk karena peluruhan dari B ke, masuk karena perpindahan dari C ke melalui tankapan neutron. Persamaan burnup biasanya dipecahkan berantian denan persamaan difusi multirup. Fluks netron dari hasil difusi multirup diunakan untuk melakukan analisa burnup, selanjutnya perubahan komposisi akibat persamaan burnup pada ilirannya perlu dimasukkan dalam perhitunan kembali konstanta-konstanta difusi, penampan lintan reaksi, dsb. 3. HSIL BURN UP REKTOR SUBKRITIS Pada prinsipnya penendalian operasi reaktor nuklir berarti penendalian populasi neutron didalam teras reaktor. Fluks neutron merupakan cacahan neutron pada daerah tertentu persatuan luas persatuan waktu. Distribusi fluks neutron sanat dipenaruhi oleh densitas atom tiap bahan dan erat kaitannya denan penampan lintan fisi. Faktor multiplikasi merupakan salah satu parameter pentin yan harus dianalisis pertama kali pada setiap pendesainan reaktor nuklir baik reaktor termal, menenah, serta cepat. hal tersebut pentin karena faktor multiplikasi merupakan parameter yan berhubunan denan faktor keamanaan dan keselamatan, sebab jika faktor multiplikasi tidak terkendali, reaktor nuklir ini akan menjadi bom nuklir akibat tidak terkendalinya populasi neutron yan menyebabkan tidak terkendalinya reaksi fisi berantai. Sehina akan membahayakan khusus bai makhluk hidup disekitarnya serta ekoloi di dunia pada umumnya. Dari hasil simulasi di peroleh data data seperti yan tertera pada tabel 1. Tabel 1 Perbandinan faktor multiplikasi (k eff) teras reaktor sub kritis untuk k eff 0.95, 0.98, dan 0,98 denan sumber yan diperbesar. keff Ke x

4 Prosidin Semirata2015 bidan MIP BKS-PTN Barat PEMBHSN Penelitian yan dilakukan ini secara umum difokuskan untuk mendapatkan reaktor denan spesifikasi waktu operasi yan relatif lama yaitu 20 tahun denan kemampuan inherent safety dan tinkat penoptimalan bahan bakar yan cukup tini. Disini dilakukan kajian neutronik terhadap kondisi teras reaktor selama operasi berlansun khususnya faktor multiplikasi. Gambar 1 3 memberikan hasil faktor multiplikasi (k eff) yan di lakukan pada penelitian ini. 49

5 keff Keff Prosidin Semirata2015 bidan MIP BKS-PTN Barat keff Gambar 1 Grafik keluaran burn up dari reaktor denan k eff keff Gambar 2 Grafik keluaran burn up dari reaktor denan keff

6 Keff Prosidin Semirata2015 bidan MIP BKS-PTN Barat Keff 0.98 denan sumber yan diperbesar Gambar 3 Grafik keluaran burn up dari reaktor denan k eff 0.98 denan distribusi source yan berbeda Dari ambar 1 sampai 3 dapat diketahui bahwa, reaktor sub kritis ini memiliki nilai k eff yan kuran dari satu selama masa penoperasiannya. Ketia proses burn up di atas menjelaskan bahwa desain reaktor sub kritis yan di rancan dalam penelitian ini bisa beroperasi sampai 20 tahun. Untuk reaktor denan k eff awal 0.95 (Gambar. 1), terlihat bahwa nilai k eff mencapai 0.93 setelah dua puluh tahun. Sedankan untuk reaktor denan k eff 0.98, yaitu pada ambar 2 dan 3, nilai k eff akan mencapai 0.95 setelah duapuluh tahun. Sebaaimana yan terlihat pada ambar 1-3 di atas. Perbandinan ambar di atas jua menjelaskan bahwa nilai sumber yan lebih besar akan memberikan penurunan nilai k eff yan lebih lambat seperti yan terlihat pada ambar 3, sehina untuk merancan reaktor sub kritis denan nilai k eff yan stabil (reaktor tidak mudah padam) sebaiknya jumlah sumber di perbanyak. Dari data keluaran di atas jua dapat di ketahui bahwa secara umum semakin besar daya reaktor yan di desain maka semakin besar pula peluan neutron neutron untuk melakukan proses reaksi fisi berantai di dalam teras reaktor, dan pada akhirnya neutron neutron yan dihasilkan akan berkuran setelah reaksi fisi berantai berlansun. Sebaaimana yan terlihat pada ambar 1-3. Hal ini menjelaskan bahwa reaktor sub kritis ini relatif sanat aman jika dilihat dari faktor nilai k eff nya, karena populasi neutron di dalam 51

7 Prosidin Semirata2015 bidan MIP BKS-PTN Barat teras reaktor tidak akan mencapai keadaan super kritis, artinya populasi neutron di dalam teras reaktor akan semakin berkuran dan akhirnya padam. 5. KESIMPULN Hasil burn up yan terjadi pada ketia nilai k eff reaktor sub kritis ini menyatakan bahwa reaktor sub kritis ini bisa beroperasi selama dua puluh tahun denan penurunan k eff yan relatif sanat kecil. Dan untuk merancan reaktor sub kritis yan tidak mudah padam sebaik nya jumlah sumber di perbesar. nalisa neutronik pada penelitian ini hanya berdasarkan nilai faktor k eff nya saja, akan lebih baik jika dikaji jua tentan distribusi volume teras serta massa bahan bakar reaktor. 6. PUSTK [1] E. Waltar, merica the Powerless, Coito Books, Madison, Wisconsin (1995). [2] J.J. Duderstaadt, L.J. Hamilton, Nuclear Reactor nalysis, [3] Lilik Hendrajaya, Kebijakan Litban Unulan Kementrian Neara Riset dan Teknoloi Kabinet Indonesia Bersatu, Proc. Seminar Nasional Sains dan Teknik Nuklir 2005, P3TKN, BTN, Bandun (2005). [4] Zaki. S, Kinetika Untuk Reaktor Cepat, [5] Zaki. S, Metode Perhitunan Burn Up untuk seri transmutasi yan kompleks, Institut Teknoloi Bandun,