196
ProsedingPertemuandan PresentasiIlmiah PPNY-BATAN,Yogyakarta14 -15 Juti 1999
Buku I
ANALISIS PERHITUNGAN SPEKTRUM NEUTRON TERAS RSG-GAS DENGAN NISBAH CADMIUM Ita Budi R, Zuhair, Arnir Harnzah PRSG -BATAN
ABSTRAK AnaI;s;s Perh;tungan Spektrum Neutron TerasRSG-GAS dengan N;sbah Cadmium Telah dilakukan analisis perhitungan spektrumneutron dengancara membandingkanhasil perhitungan nisbah cadmium terhadap hasil eksperimendi posisi iradiasi CIP dan IP2, IP3 serra IP4 pada teras 10 RSG-GAS menggunakanWIMSID4-Batan-2DIFF. Nisbah cadmiumyang diukur dan dihitung adalah keping yang terbuat darj.Au, Mn dan Co. Perhitunganspektrumdilakukandalam69 kelompokenergi dengantampang lintang reaksi serapan keping sebesar541 kelompokenergi (0 -10 MeV). Nilai perbedaanantara hasil perhitungan nisbah cadmiumdenganhasil eksperimenpada semuakasusada dalam interval I J% -26%, yang mana berada di luar rentang deviasi pengukuran.Dari hasil tersebutdapat disimpulkan bahwa penggunaan WIMS/D4 dalam menggenerasikonstantakelompokuntuk mendapatkanspektrum neutron, khususnyadi daerahnonfuel, kurangmemadai.
ABSTRACT Calculation Analysis on Neutron Spectrum of RSG-GAS Core with Cadmium Ratio. The calculation analysis ofneutronspectrumwasperformed bycomparingthe calculationresult ofcadmiumratio with the experimentresult on C/P. /P2./P3 and /P4 irradiation positionsofRSG-GAStenthcore by using W/MS/D4Batan-2D/FF. Thefoils ofAu. Mn and Co were usedfor determination of the measuredand calculated cadmiumratios. Spectrumcalculation was donein 69 energygroupwith 54/ energy group(0 -/0 MeV) cross section of foil absorption reaction. The differencevalues betweencadmiumratio calculation and experimentresultfor all caseswerein interval of11%-26% which are out ofmeasurement deviationrange. From these results. it can be concludedthat the use of W/MS/D4in generating group constant is not sufficientto obtain the neutronspectrum.especially for non-fuelregion.
---
PENDAHULUAN B
idang
Pengembangan
P2TRR
saat ini
program
difusi
dosimetri
multi
spektrum
neutron
perhitungan cara
&
dengan
basil
dari
di
Kyoto harga
terhadap
eksperimen
spektrum 2lliFF
neutron dilakukan
ini
dari program
yang digunakan
adalah
sebagian
digunakan adalah
dari
WIMS/D4 struktur
perhitungan & BatanRSG-GAS. aktivasi
besar
kelompok
Tahapankerja terdiri dari generasikonstanta kelompok, perhitunganspektrurndan perhitungan nisbahcadmiumyang masing-masingakan dibahas di bawahini :
GenerasiKonstanta Kelompok
10 %.
metode
adalah
TATA KERJA
baik
adalah
daD Au
Co daD Mo.
sel dengan
Ita Budi R., dkk
cukup
perhitungan
WIMS/D4
yang
hitungan
Kritik
pacta teras ke sepuluh
keping
Program
Perangkat
analisis
Metode
serta lainya
dengan
basil
kurang
nisbah
aktivasi
Hasilnya
perbandingan
penelitian
dengan
perhitungan
teras-B
(C/E)
program
dilakukan
keping
(KUCA).r1J.
dengan
Pacta
jenis
Analisis
dari
telah basil
berbagai
adalah
perhitungan
neutron
Batan-1DIFF
eksperimen
Universitas
ini
basil eksperimen.
membandingkan
cadmium
hal
paket kelompok
menganalisis
spektrum
WIMS/D4
Partisipasi
dalam
daD
Reaktor
mengembangkan
dimensi.
neutron
menverifIkasi
Teknologi
sedang
simumsebesar69 kelompok.Program ini memiliki keterbatasan-keterbatasan.[2] Pada penelitian ini dapat dilihat seberapa besar keterbatasan itu mempengaruhi basilperhitunganspektrum.
program energi
permak-
nya
Perhitungan spektrum neutron pacta umumdiawali dengan penggenerasian konstanta
kelompok yang dikerjakan melalui paket program penggenerasi. perhitungan set untuk membangkitkan konstanta kelompok dari elemen bakar, elemen kendali daD struktur material penyusun teras RSGqAS dilakukan dengan program deterministik WIMS/D4 mainframe
yang dijalankan VAX8550.
pacta
komputer
ISSN 0216-3128
Proseding Pertemuan don Presentasi Ilmiah PPNY-BATAN, Yogyakarta 14 -15 Juli 1999
K
>
J /'
72
H IX,
I
73
I
I
74
75 ;f3-
9.51 25.58 43,24 50.55 45.08It84
8
10 9
7
6
4
5
2
3
1
BERILLIUM BLOK REFLEKTOR
Gambar 1. Konfigurasi teraske sepuluhRSG-GAS.
Model elemenbakar 3-D ditransformasike dalam geometri multi-slab I-D. Opsi powerc dan buckling diaktitkan untuk melakukan pembakaran agar diperoleh konstantakelompok elemenbakar untuk berbagaikelas fraksi bakar. Pembangkitan konstanta kelompok struktur material dilakukan dengan opsi region yang disediakan dalam WIMS/D4. Pemilihan 69 kelompok energi neutron dimaksudkan sebagai upaya untuk mendapatkan perhitungangelyang cukuppresisi.
Perhitungan Nisbah Cadmium Defmisi daTi nisbah cadmium adalah perbandinganantara.responkeping yang diiradiasi tanpapembungkuscadmium.Cadmiummempunyai tampanglintang serapanneutronyang sangatbesar di daerah termal sehinggakeping yang diiradiasi dengan pembungkus cadmium hanya bereaksi denganneutronepitermaldan cepatsaja.. Besarnyanisbah cadmium dihitung dengan persamaandi bawahiniI3]:
Perhitungan Spektrum Neutron Meskipun utama difusi dapat seperti
dalam
teori
transport
perhitungan
perhitungan
fluks
clan
bakar
dalam
tetapi
distribusi
neutron,
teori
cukup reaktor
rapat daya,
manajemen
bahan
difusi
2-D X-Y
Batan-2DIFF
dimanfaatkan
neutron
69 kelompok
dalam
geometri
untuk
mendapatkan
energi
dari
teras ke
sepuluh RSG-GAS pertengahan siklus, yang konfigurasinya dilukiskan dalam Gambar 1 dengan distribusi
.
'8 !J;-
'" rC
dasar
fraksi
bakarnya.
d=
IsgsG
(1)
LNG" ag(E)fg(E)(Jg(E)~(E) IsgSG
N
= kerapatan atom keping,
O"agrE) = tampang lintang serapanpactaenergi E
fgrE)
(untuk U-235 dipahami sebagaitampang lintang fisi), = faktor perisai diri pactaenergi E,
T grE)
= faktor penetrasi neutron melewati ca9-
teras, clan lain-lain.
Program spektrum
akan
syarat yang dipenuhi banyak perhitungan
kritikalitas,
spektrum
L NG"ag (E)fg (E)(Jg(E)
merupakan
reaktor,
dengan beberapa dipercaya untuk
reaktor
~I I. I
Buku I
t/lg(E)
mium pactaenergi E, = fluks neutron pacta.energiE (dalam ha1 ini fluks neutron keluaran Batan-2DIFF).
198
BukuJ
Faktor perisaidiri pactasuatudaerahenergiE memenuhihubungansebagaiberikut : fg = "f;'d(t -E3(La d))
(2)
dengan
Proseding Pertemuan dan Presentasi llmiah PPNY-BATAN, Yogyakarta 14 -15 Juli 1999
Pactapenelitianini datatampanglintang yang digunakan berasaldaTi data tampang lintang 00SCROSS'84yang terdapat di pustaka pacta paket programSANOII, sebesar541 kelompok energi(0 10MeV).
HASIL DAN PEMBAHASAN En (x) = J(e-Xllln
)dt
(3)
0
yaitu defmisi umum untuk integral eksponensial. Notasi ~a adalahtampanglintang serapanmakroskopik dan d adalahtebalkeping. Faktor penetrasineutron melewati cadmium pada suatu daerah energi E didetinisikan sebagai berikut :
Perhitungan nisbah cadmium dilakukan untuk keping Au yang diiradiasi di teraske sepuluh RSG-GAS pacta daerah CIP, .IP2, IP3 & IP4. Sedangkan perhitungan nisbah cadmium untuk kepingMn dan Co dilakukan untuk daerahCIP saja. Hasil perhitungan nisbah cadmium tersebut dan perbandingannyadengan eksperimen ditampilkan dalamTabelI. Spektrum keluaran dari perhitungan difusi Batan-2DIFF pacta posisi CIP, IP2, IP3 dan IP4 dilukiskandalamGambar2.
Tabell. Nisbahcadmiumbeberapakeping.
*(Rcd Perhitungan -Rcd Eksperimen) / Rcd Eksperimen x 100%
Gambar 2. Spektrumneutronperhitungandifusi2-D di CIP, IP2, IP 3 dan IP4. Ita Budi R., dkk
ISSN 02.16 -3128
Proseding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah PPNY-BATAN, Yogyakarta 14 -15 Juti 1999
199
Buku I
Dari Tabel 1 dapat dilihat beberapa hal yang dijelaskan sebagai berikut: Untuk semua keping di posisi CIP daD IP hasil perhitungan nisbah cadmium lebih besar daripada hasil eksperimen. Perbedaan tersebut lebih besar daripada 10%, yaitu rentang deviasi pengukuran. Perbedaan terkecil terjadi pacta keping Mn, yakni 11%. Hal ini karena Mn mempunyai tampang lintang serapan termal dan integral resonansi yang paling kecil. Perbedaanyang jauh lebih besar daripada eksperimen menunjukkan bahwa spektrum neutron hasil perhitungan pacta daerah termal terlalu besar atau spektrum neutron daerah epitermal yang terlalu kecil. Dari Gambar 2 dapat diamati bahwa spektrum di CIP (E- 7), IP2 (E-4), IP3 (D-9) maupun di IP4 (B'-6) mempunyai kecenderungan yang sarna, yaitu resonansi yang acta pacta bentuk spektrum di atas terjadi pactadaerah yang sarna dengan resonansi tampang lintang fisi dari U-235, yakni di daerah antara I,OE-OI eV dan I,OE+03 eV. Fenomena itu dapat dijelaskan sebagai berikut: Paket program WIMS/D4 yang digunakan untuk menghitung konstanta kelompok dalam perhitungan hamburannya menggunakan teori transport yang didekati dengan deret Legendre orde 0 (Po). Atom ringan mempunyai fenomena transport neutron yang lebih banyak daDkompleks daripada atom berat sehingga
pendekatanorde 0 dari deret Legendre kurang memadai. Akibatnya untuk daerah non fuel yang terbentuk dari material beratom ringan tidak memberikan hasil konstanta kelompok yang tepat. Ketidak-tepatan itu berlanjut pactaperhitungan teras yang menghasilkan keluaran spektrum neutron. Selain itu keterbatasan yang dimiliki WIMS/D4 adalah masalah pemodelan sel yang hanya bisa memodelkan sel yang terns berulang sehingga pembangkitan konstanta kelompok pactadaerah non fisi yangjauh darifuel diperlakukan oleh WIMS/D4 seolah-olah dekat dengan fuel. Oleh karena itu spektrum pacta daerah non fuel terpengaruh oleh spektrumfuel.
KESIMPULAN DAN SARAN Analisis perhitungan spektrum neutron WIMS/D4-Batan-2DIFF pada teras ke sepuluh RSG-GAS dengan metode nisbah cadmium telah dilakukan. Hasil perbandingan perhitungan daD eksperirnenmemiliki perbedaanyang cukup besar. Penggunaan WIMS/D4 dalam menggenerasi konstantakelompok untuk mendapatkanspektrum neutronkhususnyadi daerahnonfuel di RSG-GAS kurangmemadai. Untuk memperolehspektrumneutron,pada saat pembangkitankonstantakelompok disarankan
menggunakanpaket program transport yang lebih baik pendekatan hamburannya daD juga pemodelannya.
UCAPAN TERIMAKASIH Terimakasihkarni sarnpaikankepada Dr. Ir. Liem Peng Hong, Ir. Tagor Malem Sembiring dan T.A. Budiono,ST. sertaAsnul Sufmawandan Jaka Iman atas diskusi dan bantuannya sehingga penelitianini dapatdiselesaikan.Terimakasihpula kami sampaikankepadaDr. Uju Jujuratisbeladan Dr. OsmanSudjadiataskoreksi dan sarannyadalam perbaikanmakalahini.
DAFTAR PUSTAKA 1. ITA BUDI R. dan ZUHAIR, "Analisis Perhitungan Spektrum Neu1ron Batan-lD1FF dengan MetodeNisbah Cadmium", Prosiding Pertemuan dan PresentasiIlmiah Penelitian Dasar Ilmu .Pengetahuan dan Teknologi Nuklir, Yogyakarta, 8-10 Juli 1997 2. LIEM P.R. dkk, KomunikasiPribadi 3. ITA BUDI R. dan AMIR HAMZAR, "Program PerhitunganFaktor Perisai Diri Keping Aktivasi Neu1ron",Risalah Lokakarya Komputasi dalam Salls dan Teknologi Nuklir IV, Jakarta, 2-3 Februari1994
TANYA JA WAD Tjiptono -Mengapa dalam eksperimenhanya digunakan 3 jenis keping ? -Mengapa menggunakanWIMSD-4 yang memang tidak memadai atau bukan untuk perhitungan spektrum? Sebaiknyagunakan SAND II yang .merupakan programuntuk spektrumneutron. Zuhair -Kebetulan pada waktu itu hanya 3 jenis keping sojayang digunakan. -Program WIMS/D4tidak secara lang$ungmenghitungspektrum. Batan-2DIFFyang melakukannya dengan memanfaatkankonstanta kelompok dari WIMS/D4. Untukperhitungan nisbah cadmium, spektrumneutron 69 kelompok keluaran
200
-Batan-2DIFF diekspansi kelompok energinya menjadi 541 kelompok energi sesuai dengan struktur kelompokenergipada pustaka tampang lintang DOSCROSS'84 yang terdapatdi pustaka pada program SAND-I/.
Nur Rohmad -Dalam perhitungan spektrum neutron teras RSGGAS dengan WIMS/D4 maka perlu input-input awal. Input awal apa saja yang dibutuhkan. -Apakah data tampang lintang hasil pengukuran atau data yang sudah ada ? -Apakah perbedaan metode ini denganmetode SANDPOI ?
dibandingkan
-Apakah penggunaankeping Au, Mn clanCo dapat mewakili semua distribusi energi dari spektrum neutron (dari tennal sid fast neutron).
Zuhair -Data input WIMS/D4berupageometridon model sel, kerapatan atom material. Beberapa opsi dalam WIMS/D4juga membutuhkandata daya don waktu untuk mendapatkan konstanta kelompok elemen bakar dengan fraksi bakar
tertentu.
Ita Budi R., dkk
ProsedingPertemuandon PresentasiItmiah PPNY-BATAN.Yogyakarta14 -15 Juti 1999
BukuI
-Untuk perhitungan nisbah cadmium,digunakan data tampang /intang yang sudah ado do/am pustaka DOSCROSS'84 dipustakaSAND-II. -Metode ini cukupbaik ketika diap/ikasikando/am perhitunganspektrumdi Teras-BKuca. Dengan SANDPOIperbedaannyatidak begitusignifikan. -Dapat, karena Au dapat mewaki/i semua distribusienergidari spektrumneutron. Ma'sum Ischaq -~
perhitungan selalu lebih besar dari Red eksperimen, sehingga secara statistik (bila pengukurannya cukup banyak) kesalahannya mungkin tidak terlalu besar, setelah program diadjustdulu. Bagaimanapendapatpenyaji?
Zuhair -Sebenarnya pengukurannyacukupbanyaksecara statistik sehingga muncul deviasi pengukuran yang besarnya J0%. Program Batan-2DIIF sudah terbukti cukup teruji dengan baik hila menggunakankonstantakelompokdari program perhitungansel yang lain JAFUEL. Jadi mungkin WIMS/D4yang perlu direvisi atau sebaiknya dalam pembangkitan konstanta kelompok menggunakan program transportyang lebih baik pendekatanhamburandonpemodelanselnya.
ISSN 0216 -3128
