ANALISIS KEKRITISAN TERAS REAKTOR NUKLIR CEPAT DAN TERMAL TERKOPEL BERDASARKAN PADA LETAK SUMBER NEUTRONNYA

dokumen-dokumen yang mirip
EVALUASI TINGKAT KESELAMATAN HIGH TEMPERATURE REACTOR 10 MW DITINJAU DARI NILAI SHUTDOWN MARGIN.

Analisis Neutronik pada Gas Cooled Fast Reactor (GCFR) dengan Variasi Bahan Pendingin (He, CO 2, N 2 )

Analisis Neutronik Super Critical Water Reactor (SCWR) dengan Variasi Bahan Bakar (UN-PuN, UC-PuC dan MOX)

PENGARUH BAHAN BAKAR UN-PuN, UC-PuC DAN MOX TERHADAP NILAI BREEDING RATIO PADA REAKTOR PEMBIAK CEPAT

BAB III DAUR ULANG PLUTONIUM DAN AKTINIDA MINOR PADA BWR BERBAHAN BAKAR THORIUM

BAB IV DATA DAN ANALISIS HASIL PERHITUNGAN DESAIN HTTR

Desain Reaktor Air Superkritis (Supercritical Cooled Water Reactor) dengan Menggunakan Bahan Bakar Uranium-horium Model Teras Silinder

BAB IV HASIL DAN ANALISIS

PERHITUNGAN REAKTIVITAS UMPAN BALIK AKIBAT KOMPAKSI BAHAN BAKAR DAN KEBOCORAN YANG DISEBABKAN OLEH GEMPA PADA HTR-10 DENGAN CODE MVP

TUGAS AKHIR. Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan program sarjana pada Departemen Fisika Institut Teknologi Bandung.

BAB I PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

STUDI PARAMETER BURNUP SEL BAHAN BAKAR BERBASIS THORIUM NITRIDE PADA REAKTOR CEPAT BERPENDINGIN HELIUM

POTENSI THORIUM SEBAGAI BAHAN BAKAR PADA REAKTOR CEPAT BERPENDINGIN GAS UNTUK PLTN

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

I. PENDAHULUAN. Telah dilakukan beberapa riset reaktor nuklir diantaranya di Serpong

Desain Reaktor Air Superkritis (Super Critical Water Reactor) dengan Bahan Bakar Thorium. Design of Supercritical Water Reactor with Thorium Fuel Cell

I. PENDAHULUAN. penduduk dunia yaitu sekitar 7 miliar pada tahun 2011 (Worldometers, 2012),

DISTRIBUSI FLUKS NEUTRON SEBAGAI FUNGSI BURN-UP BAHAN BAKAR PADA REAKTOR KARTINI

Analisis Densitas Nuklida Lead-Bismuth Cooled Fast Reactor (LFR) Bedasarkan Variasi Daya Keluaran

STUDI PARAMETER REAKTOR BERBAHAN BAKAR UO 2 DENGAN MODERATOR H 2 O DAN PENDINGIN H 2 O

BAB III DESAIN REAKTOR DAN METODE PERHITUNGAN

ANALISIS NEUTRONIK PADA REAKTOR CEPAT DENGAN VARIASI BAHAN BAKAR (UN-PuN, UC-PuC DAN MOX)

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

2. Reaktor cepat menjaga kesinambungan reaksi berantai tanpa memerlukan moderator neutron. 3. Reaktor subkritis menggunakan sumber neutron luar

BAB I PENDAHULUAN. I.1. Latar Belakang

BAB III KARAKTERISTIK DESAIN HTTR DAN PENDINGIN Pb-Bi

SYNOPSIS REAKTOR NUKLIR DAN APLIKASINYA

PENGARUH JENIS MATERIAL REFLEKTOR TERHADAP FAKTOR KELIPATAN EFEKTIF REAKTOR TEMPERATUR TINGGI PROTEUS

I. PENDAHULUAN. hampir 50 persen dari kebutuhan, terutama energi minyak dan gas bumi.

Analisis Termal Hidrolik Gas Cooled Fast Reactor (GCFR)

KONSEP DESAIN NEUTRONIK REAKTOR AIR TEKAN BERBAHAN BAKAR PLUTONIUM-URANIUM OKSIDA (MOX) DENGAN INTERVAL PENGISIAN BAHAN BAKAR PANJANG ASIH KANIASIH

PERHITUNGAN INTEGRAL RESONANSI PADA BAHAN BAKAR REAKTOR HTGR BERBENTUK BOLA DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM VSOP

II. TINJAUAN PUSTAKA. mekanisme yang banyak digunakan untuk menghasilkan energi nuklir melalui

REAKTOR PEMBIAK CEPAT

MODUL 2 ANALISIS KESELAMATAN PLTN

III.3. Material Fisil dan Fertil III.4. Persamaan Diferensial Bateman III.5. Efek Umpan Balik Reaktivitas Suhu dan Void III.6.

DESAIN TERAS SUPERCRITICAL WATER COOLED FAST BREEDER REACTOR

Disusun oleh: SUSANTI M SKRIPSI

REAKTOR AIR BERAT KANADA (CANDU)

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang

PENGENALAN DAUR BAHAN BAKAR NUKLIR

NUCLEAR CHEMISTRY & RADIOCHEMISTRY

diajukan oleh : IRMA PERMATA SARI J2D005176

OPTIMASI DIMENSI BAHAN BAKAR UNTUK REAKTOR BERBAHAN BAKAR UO 2 DENGAN MODERATOR DAN PENDINGIN AIR RINGAN (H 2 O)

BAB I PENDAHULUAN. Semakin maraknya krisis energi yang disebabkan oleh menipisnya

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Geometri Aqueous Homogeneous Reactor (AHR) Geometri AHR dibuat dengan menggunakan software Visual Editor (vised).

OPTIMASI GEOMETRI TERAS REAKTOR DAN KOMPOSISI BAHAN BAKAR BERBENTUK BOLA PADA DESAIN HIGH TEMPERATURE FAST REACTOR (HTFR).

Studi Sensitivitas Ketinggian Teras Reaktor dalam Desain Htr Pebble Bed

POTENSI PRODUKSI MOLYBDENUM-99 ( PADA REAKTOR SUBCRITICAL ASSEMBLY FOR MO-99 PRODUCTION (SAMOP)

Analisis Distribusi Suhu Aksial Teras Dan Penentuan k eff PLTN Pebble Bed Modular Reactor (PMBR) 10 MWE Menggunakan Metode MCNP 5

BAB I PENDAHULUAN. Latar Belakang

PENGARUH VARIASI BAHAN PENDINGIN JENIS LOGAM CAIR TERHADAP KINERJA TERMALHIDROLIK PADA REAKTOR CEPAT

STUDI SENSITIVITAS KETINGGIAN TERAS REAKTOR DALAM DESAIN HTR PEBBLE BED ABSTRAK

Optimasi Ukuran Teras Reaktor Cepat Berpendingin Gas dengan Uranium Alam sebagai Bahan Bakar

ANALISA KESELAMATAN REAKTOR CEPAT DENGAN DAUR ULANG AKTINIDA. Mohammad Taufik *

STUDI TENTANG FISIBILITAS DAUR ULANG AKTINIDA MINOR DALAM BWR. Abdul Waris 1* dan Budiono 2

ANALISIS BURN UP PADA REAKTOR CEPAT BERPENDINGIN GAS MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR URANIUM ALAM

REAKTOR AIR DIDIH (BOILING WATER REACTOR, BWR)

PARAMETER YANG DIPERTIMBANGKAN SEBAGAI KONDISI BATAS UNTUK OPERASI NORMAL

REAKTOR NUKLIR. Sulistyani, M.Si.

PERHITUNGAN REAKTIVITAS UMPAN BALIK AKIBAT KOMPAKSI BAHAN BAKAR DAN WATER INGRESS YANG DISEBABKAN OLEH GEMPA PADA HTR-10 DENGAN CODE MVP

PEMBANGKIT PENGENALAN (PLTN) L STR KTENAGANUKLTR

BAB I PENDAHULUAN. I.1 Latar Belakang

KEANEKARAGAMAN PREDATOR DAN PARASITOID HAMA MANGROVE DI KAWASAN RESTORASI TAMAN NASIONAL SEMBILANG SUMATERA SELATAN

2. Prinsip kerja dan Komponen Utama PLTN

ANALISIS PRODUKSI RADIOISOTOP 99 MO PADA AQUEOUS HOMOGENEOUS REACTOR 6 HARI BURN-UP DENGAN METODE KOMPUTASI

BAB II TEORI DASAR. Proses tumbukan dua inti atomik dan partikel penyusunnya, lalu menghasilkan

PENENTUAN FRAKSI BAKAR PELAT ELEMEN BAKAR UJI DENGAN ORIGEN2. Kadarusmanto, Purwadi, Endang Susilowati

STUDI PERHITUNGAN KARAKTERISTIK REAKTIVITAS AYUN PADA SISTEM SUB-KRITIK

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

Studi Perhitungan Benchmark Kritikalitas Teras Metalik dan MOX di FCA

TUGAS MAKALAH PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN)

Pengaruh Ketinggian Larutan Bahan Bakar pada Kekritisan Aqueous Homogeneous Reactor

Teknologi Pembuatan Bahan Bakar Pelet Reaktor Daya Berbasis Thorium Oksida EXECUTIVE SUMMARY

BERBAGAI TIPE PEMBANGKIT LISTRIK TENAGANUKLIR

ANALISIS FAKTOR PUNCAK DAYA TERAS RSG-GAS BERBAHAN BAKAR U 3 SI 2 -AL. Jati Susilo, Endiah Pudjihastuti Pusat Teknologi Reaktor Dan Keselamatan Nuklir

PENGARUH DAYA TERHADAP UNJUK KERJA PIN BAHAN BAKAR NUKLIR TIPE PWR PADA KONDISI STEADY STATE

TINJAUAN PUSTAKA. ditimbulkan oleh semakin berkurangnya sumber energi fosil serta dampak

diajukan oleh : VERY RICHARDINA J2D005202

REAKTOR GRAFIT BERPENDINGIN GAS (GAS COOLED REACTOR)

ANALISIS JUMLAH PRODUK MOLYBDENUM-99 ( 99 Mo) SEBAGAI FUNGSI WAKTU BURN-UP PADA NILAI KRITIKALITAS OPTIMUM PADA AQUEOUS HOMOGENEOUS REACTOR (AHR)

PERHITUNGAN DEFLESI BAHAN BAKAR TERAS PWR

Analisis Perhitungan Benchmark Keselamatan Kritikalitas Larutan Uranil Nitrat di Teras Slab 280T STACY

STUDI PENGEMBANGAN DESAIN TERAS REAKTOR NUKLIR RISET 2 MWTH DENGAN ELEMEN BAKAR PLAT DI INDONESIA

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini akan dilakukan selama tiga bulan, yaitu mulai dari bulan Februari

PERHITUNGAN BURN UP BAHAN BAKAR REAKTOR RSG-GAS MENGGUNAKAN PAKET PROGRAM BATAN-FUEL. Mochamad Imron, Ariyawan Sunardi

PENTINGNYA REAKTOR PEMBIAK CEPAT

PLASMA TOKAMAK SEBAGAI PEMBANGKIT ENERGI MASA DEPAN : KAJIAN GEOMETRI MENGGUNAKAN MCNP

STUDI DESAIN REAKTOR CEPAT BERPENDINGIN Pb-Bi BERBASIS BAHAN BAKAR URANIUM ALAM MENGGUNAKAN STRATEGI SHUFFLING. Rida SNM *

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

SIMULASI KURVA EFISIENSI DETEKTOR GERMANIUM UNTUK SINAR GAMMA ENERGI RENDAH DENGAN METODE MONTE CARLO MCNP5

OPTIMASI UKURAN TERAS DAN DAYA TERMAL TERHADAP TINGKAT SIRKULASI ALAMIAH BAHAN PENDINGIN Pb-Bi PADA REAKTOR CEPAT

DAFTAR ISI. HALAMAN JUDUL... i. PERNYATAAN BEBAS PLAGIARISME... ii. HALAMAN PENGESAHAN... iii. HALAMAN TUGAS... iv. KATA PENGANTAR...

LEMBAR SOAL ULANGAN AKHIR SEMESTER TAHUN (UTAMA) Mata Pelajaran (Beban) : Fisika 4 ( 4 sks) Hari/Tanggal : Rabu, 01 Desembar 2010

TUGAS. Di Susun Oleh: ADRIAN. Kelas : 3 IPA. Mengenai : PLTN

ANALISA FLUKS NEUTRON PADA BEAMPORT

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

ANALISIS KOEFISIEN REAKTIVITAS TEMPERATUR MODERATOR PWR DENGAN WIMS-ANL

REAKTOR PENDINGIN GAS MAJU

ANALISIS KESELAMATAN KRITIKALITAS LARUTAN URANIL NITRAT DENGAN MCNP5

Transkripsi:

ANALISIS KEKRITISAN TERAS REAKTOR NUKLIR CEPAT DAN TERMAL TERKOPEL BERDASARKAN PADA LETAK SUMBER NEUTRONNYA Mohamad Ali Shafii 1,4, Ade Gaffar Abdullah 2,4, Menik Ariani 3,4, S. H. J. Tongkukut 5 1 Jurusan Fisika FMIPA Universitas Andalas, Kampus Limau Manis, Padang, Sumatera Barat 2 Kelompok Bidang Keahlian Komputasi Sistem Tenaga Listrik, Program Studi Pendidikan Teknik Elektro FPTK UPI, Jl. Dr. Setiabudhi 207 Bandung 40152 3 Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sriwijaya, Kampus Indralaya, Ogan Ilir, Sumatera Selatan 4 Laboratorium Fisika Nuklir FMIPA Insitut Teknologi Bandung, Jl. Ganesha 10 Bandung 5 Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sam Ratulangi Manado Sulawesi Utara E-mail: mashafii70@yahoo.com ABSTRAK Telah dirancang teras reaktor nuklir cepat dan termal terkopel dengan tujuan untuk mempelajari perilaku jejak produksi fisi neutron berdasarkan pada letak sumber neutron yang ditempatkan dalam teras reaktor cepat, termal maupun keduanya dengan melihat kekritisan sistem yang terkopel menggunakan kode komputer MVP-2.0. Teras reaktor cepat ditempatkan di pusat sistem dikelilingi oleh teras reaktor termal, di antara kedua teras ditempatkan penyerap panas. Sistem ditinjau dalam dua kasus, berdasarkan pada ukuran geometri desainnya. Pada kasus pertama diperoleh hasil bahwa kedua teras reaktor yang terkopel menjadi reaktor superkritis, namun pada kasus kedua menunjukkan bahwa sistem berada pada kondisi subkritis. Hasilnya penelitian ini cukup signifikan untuk bisa menjadi pertimbangan dalam penelitian lebih lanjut. Kata kunci : teras reaktor, reaktor cepat, reaktor thermal. ABSTRACT The coupled fast and thermal reactor core has been designed with the aim to study the behavior of production neutron fission track length based on the neutron source is placed in the fast, thermal or both cores by viewing of the criticality of coupled system using the MVP-2.0 code. core that placed in the center of coupled system is surrounded by thermal core, between thermal and fast core is placed thermal absorber. The coupled system is considered in two cases, based on the size of the design geometry. In the first case, the result is obtained that both cores of the coupled system becomes supercritical, but the second case shows that the coupled system is in the subcritical condition. The results are quite significant to be able to become a consideration in the further research. Keyword : reactor core, fast reactor, thermal reactor. I. PENDAHULUAN Saat ini penelitian dan pengembangan berbagai jenis reaktor nuklir generasi IV memerlukan kajian teoritis dan komputasi dalam mendesain reaktor nuklir. Tujuan utamanya adalah untuk meningkatkan keselamatan nuklir, meminimalisasi limbah, pemanfaatan sumber daya alam, dan mengurangi biaya membangun dan pengoperasian pembangkit listrik. Reaktor nuklir generasi IV ini diharapkan mulai beroperasi pada tahun 2030. Desain reaktor terkopel antara reaktor cepat dan reaktor termal sangat menantang untuk dikembangkan dan digunakan secara komersial di masa depan. Ide pokoknya adalah menggabungkan dua jenis berdasarkan klasifikasi reaksi nuklir. Kebanyakan reaktor nuklir untuk keperluan komersial berdasarkan pada reaksi fisi nuklir. Reaktor nuklir tersebut biasanya menggunakan uranium sebagai bahan bakar, namun penggunaan thorium juga sedang banyak digunakan. Reaktor fisi dapat dibagi SWNE 2010 Bidang B. Energi Baru, Pembangkitan dan Sistem Tenaga Listrik 81

menjadi dua klasifikasi yang tergantung pada energi neutron yang digunakan untuk mempertahankan reaksi fisi berantai yaitu : reaktor termal dan reaktor cepat. Reaktor termal menggunakan neutron lambat atau termal. Sebagian besar reaktor daya menggunakan jenis ini. Reaktor jenis ini ditandai dengan adanya bahan moderator, yaitu neutron diperlambat sampai energi neutron mendekati energi kinetik rata-rata dari partikel sekitarnya, atau sampai neutronnya tertermalkan. Neutron termal memiliki kemungkinan memfisikan uranium-235 jauh lebih tinggi. Selain moderator, reaktor termal juga memiliki bahan bakar yang dapat berfisi, bejana bertekanan, pelindung, dan instrumen untuk memantau dan mengontrol sistem reaktor. Reaktor cepat menggunakan neutron cepat untuk mempertahankan reaksi fisi berantai. Reaktor ini dicirikan oleh ketiadaan bahan moderator. Untuk memulai reaksi berantai membutuhkan uranium yang diperkaya atau pengkayaan dengan plutonium 239, karena proses fisi U-235 kemungkinannya lebih rendah dibandingkan dengan neutron yang dimoderasi pada reaktor termal. Reaktor cepat memiliki potensi untuk menghasilkan limbah lebih sedikit karena semua aktinida melakukan fisi dengan neutron cepat, namun lebih sulit dan lebih mahal untuk mengoperasiksannya. Untuk itu, studi awal untuk menggabungkan kedua tipe reaktor ini menjadi kajian yang sangat menarik. II. TINJAUAN PUSTAKA Sistem reaktor terkopel telah dikembangkan di dalam reaktor RB di Beograd yang disebut sistem HERBE yang dimulai pada tahun 1988 (Pesic, 1991). Tujuannya adalah untuk merancang teras reaktor terkopel sefleksibel mungkin untuk mensimulasikan spektrum neutron dari beragam reaktor cepat. Bahan bakar nuklir yang ada harus digunakan dengan modifikasi sistem reaktor seminimum mungkin. Sistem HERBE terdiri dari dari teras reaktor cepat terkopel dengan uranium alam, zona filter, konverter neutron, D2O sebagai reflektor dalam, teras reaktor termal, dan air berat sebagai reflektor luar. Dalam kinetika reaktor, teori dan percobaan yang digunakan untuk mempelajari neutronik dan dinamika dari sistem yang terkopel terdiri dari reaktor cepat dan modul subkritis termal telah dikembangkan di Institute of Physics and Power Engineering (IPPE) Rusia (Kurkharchuk, et al., 2000). Kinetika sistem reaktor terkopel ditentukan oleh tingkat interaksi antara komponen-komponen dari sistem dan secara substansial dapat berbeda dari pada kinetika reaktor standar. Dalam penelitian ini, model khusus reaktor terkopel diselidiki untuk melacak proses transport fisi neutron menggunakan metode Monte Carlo. Metode Monte Carlo dapat secara efektif digunakan untuk perhitungan parameter neutronik dalam sistem teras reaktor terkopel jenis reaktor cepat dan termal. Sebagai contoh, analisis reaktor nuklir terkopel dengan nuklir yang dipompa laser (nuclear-pumped laser) NPL yang terdiri dari reaktor pulsa dengan uranium yang diperkaya sedikit dan modul laser subkritis menggunakan metode Monte Carlo diselidiki oleh Takezawa, dkk. (2008). Dalam sistem ini, energi yang dilepaskan dalam teras reaktor untuk sistem tanpa reflektor eksternal sangat tergantung pada tingkat input reaktivitas ke dalam teras. Hal ini terjadi karena sistem dengan dinding moderator internal memiliki kopling neutron yang lemah, dan karena itu, karakteristik fisik reaktor pulsa (reaktor cepat) untuk sistem tersebut mirip dengan reaktor tanpa modul subkritis. Hal ini menunjukkan bahwa parameter reaktor pulsa dari sistem terkopel tergantung pada kopling neutron antar komponen. Perhitungan faktor multiplikasi efektif berdasarkan pada ekspansi termal SWNE 2010 Bidang B. Energi Baru, Pembangkitan dan Sistem Tenaga Listrik 82

ketika suhu teras naik dalam NPL juga telah dikembangkan (Obara dan Takezawa, 2008). Berbeda dengan penelitian sebelumnya, dalam penelitian ini, perancangan sistem reaktor terkopel sederhana dalam teras reaktor cepat dan termal dilakukan untuk mendeteksi perilaku panjang jejak transport neutron ketika terjadi proses fisi neutron dengan menempatkan letak berbagai sumber neutron diselidiki dengan kode computer MVP-2.0 di Department of Nuclear Engineering, Research Laboratory for Nuclear Reaktors, Tokyo Institute of Technology Japan. III. METODOLOGI Desain geometri teras reaktor nuklir cepat dan termal terkopel terlihat pada Gambar 1a and 1b. Komposisi material penyusun sistem reaktor nuklir terkopel terlihat pada Tabel 1. 10cm c Thermal Core t 100 cm Thermal Absorber (a) Gambar 1a. Tampak muka dan tampak samping (1b) teras reaktor terkopel Dalam sistem ini, di setiap daerah teras reaktor cepat dan termal diasumsikan telah terjadi homogenisasi untuk semua komposisi material. Teras reaktor cepat dan termal disusun dari 80% Uranium alam dan 20% Plutonium, artinya sistem ini tidak membutuhkan pengkayaan. Bahan bakar reaktor dilapisi oleh material 10% SUS sebagai kelongsong (cladding). Material SUS tersusun atas komposisi isotop seperti Cr, Fe, Ni dan Mo. Dalam teras reaktor cepat, bahan bakar MOX 70% dipilih untuk mendapatkan proses fisi lebih banyak, untuk itu diperlukan Natrium sebagai pendingin (coolant). Dalam beberapa tipe reaktor, pendingin juga bertindak sebagai moderator neutron. Jika pendingin adalah moderator, maka perubahan suhu dapat mempengaruhi masa jenis pendingin / moderator dan mempengaruhi perubahan daya output. Sebuah pendingin suhu yang lebih tinggi akan kurang padat, dan karena itu kurang efektif sebagai moderator. Dalam tipe reaktor lain pendingin bertindak sebagai penyerap dengan menyerap neutron seperti halnya cara kerja batang kendali. Tabel 1 Komposisi material sistem reaktor terkopel Daerah Material Komposisi Komposisi Bahan Bakar Fuel MOX(70%), SUS sebagai cladding (10%), Sodium Sebagai coolant (20%) Thermal Fuel MOX (10%) SUS sebagai cladding (10%) H2O sebagai moderator (80%) Thermal Absorber Boron Carbide (B 4 C) U238 80% Pu239 20% U238 80% Pu239 20% (b) 20cm cc SWNE 2010 Bidang B. Energi Baru, Pembangkitan dan Sistem Tenaga Listrik 83

k-eff Proceeding Seminar dan Workshop Nasional Pendidikan Teknik Elektro (SWNE) Dalam teras reaktor termal, komposisi bahan bakar MOX turun hingga 10%, seperti halnya dengan SUS sebagai kelongsong (cladding), tapi komposisi moderator meningkat hingga 80%. Material moderator mengurangi kecepatan neutron cepat menjadi termal dengan kecepatan rendah. Antara teras reaktor cepat dan termal ditempatkan penyerap termal (neutron filter). Penyerap neutron adalah isotop dari unsur-unsur tertentu yang menyerap neutron bebas menciptakan isotop yang lebih berat dari unsur yang sama. Neutron filter ini terbuat dari material penyerap neutron termal di zona sempit dengan variasi ketebalan dari 0,5 cm sampai 1,0 cm. Material dengan boron karbida (B4C) telah diuji dalam perhitungan sebagai material yang memungkinkan untuk bertindak sebagai filter neutron (Pesic, dkk 1991). Komposisi yang tepat dan lebar dari zona neutron filter tergantung dari spektrum neutron yang diinginkan dalam teras reaktor cepat. Sistem reactor terkopel cepat-termal diselidiki dalam dua kasus berdasarkan pada ukuran geometri teras. Untuk setiap ukuran geometri, ada dua kasus letak sumber neutron yang ditinjau yaitu sumber neutron yang ditempatkan teras reaktor cepat saja, dan teras termal saja. Ukuran dan jenis kasus ditunjukkan pada Tabel 2a dan 2b. Tabel 2a. Ukuran geometri teras reaktor pada kasus 1 Region Inner Radius (cm) Outer Radius (cm) Height (cm) 0.0 20.0 200.0 Thermal 21.0 80.0 200.0 Thermal Absorber 20.0 21.0 200.0 Tabel 2b. Ukuran geometri teras reaktor pada kasus 2 Region Inner Radius (cm) Outer Radius (cm) Height (cm) 0.0 10.0 100.0 Thermal 10.5 40.0 100.0 Thermal Absorber 10.0 10.5 100.0 Semua perhitungan dilakukan menggunakan kode computer Monte Carlo MVP 2.0 untuk neutron energi kontinyu dengan data nuklir JENDL-3.3 (Nagaya et al., 2005). IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Parameter analisis kekritisan pada teras reaktor terkopel cepat dan termal menggunakan kode MVP-2.0 ditunjukkan dalam tabel 3. Table 3. Parameter Perhitungan k eff Number of history per batch 200000 Number of batch (skip +tally) 500+25 Number of group energy 70 Neutron track length production Boundary condition Outer void 1,41E+00 1,40E+00 1,39E+00 1,38E+00 1,37E+00 1,36E+00 1,35E+00 1,34E+00 1,33E+00 1,32E+00 1,31E+00 0 100 200 300 400 500 Batch Thermal All Gambar 2. Panjang jejak neutron pada produksi neutron untuk kasus 1. SWNE 2010 Bidang B. Energi Baru, Pembangkitan dan Sistem Tenaga Listrik 84

k-eff Proceeding Seminar dan Workshop Nasional Pendidikan Teknik Elektro (SWNE) Gambar 2 menunjukkan bahwa, panjang jejak neutron pada proses produksi neutron dimulai dengan besarnya nilai k-eff yang berbeda sebelum mencapai 100 batch. Setelah itu, k-eff mempunyai nilai yang tetap sama sampai mencapai konvergen. Dalam kasus ini, panjang jejak neutron pada proses produksi neutron untuk sistem reaktor terkopel cepat-termal cenderung berada pada keadaan super kritis. Ketika sumber neutron ditempatkan dalam teras reaktor cepat atau termal, k-eff tidak menunjukkan perubahan yang signifikan setelah panjang jejak neutron mencapai kondisi stabil di 100 batch. Kondisi ini terjadi karena ketebalan penyerap termal yang hanya 1,0 cm tidak sebanding dengan ukuran dari geometri teras sistem yang mempunyai diameter luar 160 cm dan tinggi 200 cm. Selain itu tingkat fisi neutron ketika neutron sumber ditempatkan di daerah termal tertunda ketika neutron sumber ditempatkan di daerah cepat atau wilayah keduanya. Hal ini wajar, karena tingkat fisi neutron termal di daerah ini akan tertermalkan karena komposisi air sebagai moderator terlalu dominan dibandingkan dengan komposisi bahan bakar. 9,70E-01 9,60E-01 9,50E-01 9,40E-01 9,30E-01 9,20E-01 Thermal All 9,10E-01 0 100 200 300 400 500 Batch Gambar 3. Panjang jejak neutron pada produksi neutron untuk kasus 2. Berbeda dengan kasus 1, kasus 2 menunjukkan bahwa, jika ukuran geometri dari sistem dikurangi menjadi setengah kali geometri sistem kasus 1, faktor multiplikasi k-eff reaktor terkopel cepat-termal akan berada pada tingkat subkritis, seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Mula-mula panjang jejak neutron dalam proses produksi fisi neutron neutron yang sumber neutronnya ditempatkan di daerah termal dan daerah cepat-termal, memiliki k-eff sama, namun kondisi berbeda ketika sumber neutron ditempatkan di daerah cepat. Di daerah teras reaktor cepat, mula-mula k-eff berada pada kurang dari 300 batch, setelah itu kondisi mencapai kestabilan sampai konvergen. Neutron absorber cukup mampu untuk menyerap laju neutron fisi karena sumber neutron ditempatkan dalam teras reaktor cepat. Ketebalan penyerap termal yang hanya 0,5 cm masih dapat ditembus dengan laju fisi neutron. Namun, diperlukan waktu yang lama sampai kondisi tertermalkan. Karena ukuran geometri teras reaktor cepat lebih kecil, sedangkan komposisi bahan bakar MOX dan pendingin tidak berubah, maka laju reaksi fisi neutron sebenarnya adalah lebih cepat. Namun, ketebalan penyerap neutron mampu menyerap neutron sangat baik, sehingga fisi neutron menjadi lambat. Oleh karena itu, ketika sumber neutron ditempatkan di daerah cepat dari sistem terkopel, fisi neutron tertunda untuk sementara waktu, kemudian menjadi stabil dan bersatu bersama ketika sumber neutron diletakkan pada daerah termal. Sayangnya, kondisi ini terjadi pada keadaan subkritis, hal ini berarti bahwa ada kemungkinan terjadi kebocoran neutron. SWNE 2010 Bidang B. Energi Baru, Pembangkitan dan Sistem Tenaga Listrik 85

V. KESIMPULAN Perhitungan analisis kekritisan teras reaktor terkopel cepat dan termal menggunakan kode komputer MVP-2.0 untuk dua kasus dengan ukuran geometri teras yang berbeda, telah memberikan hasil yang berbeda. Penempatan sumber neutron di setiap teras reaktor berdampak pada kemampuan fisi neutron menembus penyerap termal. Ketebalan penyerap termal tidak hanya menyebabkan sistem terkopel akan menjadi kritis atau subkritis, tetapi juga sistem ini layak terkopel atau tidak. Selain itu, perubahan ukuran diameter masing-masing teras juga memberikan pengaruh banyak pada kemampuan fisi neutron dalam menentukan sistem kekritisan. Keseimbangan komposisi bahan bakar, kelongsong dan pendingin di teras reaktor cepat dan komposisi bahan bakar, kelongsong dan moderator di teras reaktor termal akan menentukan kekritisan suatu reaktor terkopel yang diinginkan. Ucapan Terima Kasih Penulis ingin mengucapkan terima kasih untuk Prof. Obara dan Prof. Sekimoto yang mengijinkan penulis melakukan penelitian di Obara Lab. Tokyo Institute of Technology, Jepang dari bulan Oktober 2008-Januari 2009 tentang topik ini, serta atas kebaikan hati Prof. Zaki Su ud. VI. DAFTAR PUSTAKA Kukharchuk, O.F., et al. (2000), Coupled -Thermal Reaktor Sistem: Theory and Experiment, Proc. Intern. Topical Meeting PHYSOR 2000 Obara,T. and Takezawa, H., et al. (2008), Pulse Reaktor Sistem for Nuclear-Pumped Laser using Low-Enriched Uranium, Energy Conversion and Management (49) p.1892-1897 Nagaya, Y., et al. (2005), MVP/GMVP II: General Purpose Monte Carlo Code for Neutron and Photon Transport Calculations based on Continuous Energy and MultiGroup Methods, JAERI 1348 Pesic,M., et al. (1991), A Study on Criticality of Coupled -Thermal Core Herbe at RB Reaktor, Ann. Nucl. Energy, Vol. 18, No.7, pp.413-420 Takezawa, H., et al. (2008), Criticality Analysis of Pulse Core and Laser Module Coupled Small Reaktor with Low Enriched Uranium, Progress in Nuclear Energy (50) p.304-307 SWNE 2010 Bidang B. Energi Baru, Pembangkitan dan Sistem Tenaga Listrik 86