DESAIN ELEMEN BAKAR DAN ELEMEN KENDALI REAKTOR RSG-GAS MENGGUNAKAN PAKET PROGRAM MCNP
WAWIKO SUPENO G74101037
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006
Wawiko Supeno. Desain Elemen Bakar dan Elemen Kendali Reaktor RSG-GAS Menggunakan Paket Program MCNP. Dibimbing Oleh Drs. M. Nur Indro, M.Sc dan Drs. Rokhmadi, M.Eng ABSTRAK Desain elemen bakar dan elemen kendali merupakan suatu kegiatan yang sangat diperlukan untuk keperluan perhitungan dan analisis maupun validasi terhadap suatu eksperimen dalam reaktor. Dengan adanya desain elemen bakar dan elemen kendali yang dibuat menggunakan paket program MCNP (Monte Carlo N-Particle) maka akan dimungkinkan desain model teras, sehingga dapat dilakukan perhitungan fluks neutron dan keff . MCNP dapat digunakan untuk mendesain elemen bakar dan elemen kendali jika diketahui geometri, bahan material penyusun dan densitas, MCNP juga dapat digunakan untuk menghitung keff elemen bakar yaitu dilihat dari hubungan antara nilai NPS ( Neutron Per Second ) dan standar deviasinya, semakin besar NPS maka semakin kecil standar deviasinya. Pertama NPS 5.000.000 menghasilkan nilai standar deviasi keff rataan 0,0018 kedua NPS 10.000.000 menghasilkan nilai standar deviasi keff rataan 0,0017 ketiga NPS 15.000.000 menghasilkan nilai standar deviasi keff rataan 0,0015 keempat menggunakan NPS 20.000.000 menghasilkan nilai standar deviasi keff rataan 0,0013 dan kelima menggunakan NPS 25.000.000 manghasilkan nilai standar deviasi keff rataan 0,0051. Fluks neutron pada elemen bakar merata di setiap grid teras pada elemen bakarnya yaitu diperoleh fluks neutron rataan 1014 cm-2 detik-1 pada posisi E-6 serta
1,83 x 1014 neutron cm-2 detik-1 pada posisi A-8 dan 5,18 x 1,51 x 1014 neutron cm-2 detik-1 di posisi H-6. Pada
elemen kendali tidak dihitung keff dan fluks neutron karena elemen kendali berfungsi untuk mengatur jumlah neutron sehingga reaktor dapat dikendalikan.
ABSTRACTS Design of fuel element and control element are the activities which are very important for calculation, analyse or validation of reactor experiment. Design of fuel element and control element can be made with MCNP (Monte Carlo N-Particle) and produced the design of reactor core model so flux neutron and keff value can be calculated. MCNP can be used to design fuel and control element if knew geometrical, typical material and densitical. MCNP also can be used to calculated keff of fuel element by relation of NPS ( Neutron Per Second ) and deviation standard. Increasing NPS cause decrease of deviation standard. First NPS calculation, 5.000.000 produce deviation standard 0,0018. Second NPS calculation, 10.000.000 produce deviation standard 0,0017.Third NPS calculation, 15.000.000 produce deviation standard 0,0015. Fourth NPS calculation, 20.000.000 produce deviation standard 0,0013. Fifth NPS calculation, 25.000.000 produce deviation standard 0,00051. Flux neutron in the fuel element spread flatten in reactor core grid that is 1,83 x 1014 neutron cm-2 second-1 at A-8 position dan 5,18 x 1014 cm-2 second-1 at E-6 position 1,51 x 1014 neutron cm-2 second-1 at H-6 position. At control element did not calculate keff and flux neutron value because control element is used to arrange neutron so the reactor can be controlled.
DESAIN ELEMEN BAKAR DAN ELEMEN KENDALI REAKTOR RSG-GAS MENGGUNAKAN PAKET PROGRAM MCNP
WAWIKO SUPENO
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Pada Program Studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006
Judul
: Desain Elemen Bakar dan Elemen Kendali Reaktor RSG-GAS Menggunakan Paket Program MCNP : Wawiko Supeno : G74101037
Nama Nrp
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Drs. M. Nur Indro, M.Sc NIP 131 663 022
Drs. Rokhmadi, M.Eng NIP 330 004 520
Mengetahui, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof.Dr.Ir. Yonny Koesmaryono, MS NIP 131 473 999
Tanggal Lulus :
! #
" $ % #
" " &
$
Terukir di sebuah makam di Westminster Abbey Inggris 1100 M
Riwayat Hidup Penulis Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 1 Juni 1983 sebagai anak pertama dari tiga bersaudara, putera dari pasangan H. Darmiah dan Hj. Supiah. Penulis menamatkan pendidikan dasar di SDN 09 Jakarta, pendidikan menengah di SMPN 168 Jakarta dan melanjutkan di SMUN 36 Jakarta. Pada tahun 2001 melanjutkan pendidikan di Institut Pertanian Bogor melalui jalur UMPTN ( Ujian Masuk Pergururan Tinggi Negeri ). Penulis diterima di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama perkuliahan, penulis pernah mengikuti Organisasi Kemahasiswaan HIMAFI IPB( Himpunan Mahasiswa Fisika ) menjabat sebagai staff Departemen Kerohanian di tahun 20012002, Kepala Departemen Kerohanian di tahun 2002-2003 dan Kepala Departemen PSDM (Pengembangan Sumber Daya Manusia ) tahun 2003, selain itu penulis juga aktif di DPM KM IPB ( Dewan Perwakilan Mahasiswa Keluarga Mahasiswa ), DKM Al-Ghiffari IPB dan Senior Resident Asrama TPB IPB.
Kata pengantar Segala puji hanya bagi Allah seru sekalian alam atas segala nikmat-Nya, sholawat serta salam kepada Rasulullah Muhammad SAW, penulis mengucapkan Alhamdulillah karena atas berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan hasil penelitian ini yang merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada program Studi Fisika Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini bertopik Desain Elemen Bakar dan Elemen Kendali Reaktor RSG-GAS Menggunakan Paket Program MCNP. Dalam penulisan tugas akhir ini penulis banyak mengalami hambatan dan masalah, Alhamdulillah semua itu dapat diatasi melalui bantuan beberapa pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak yang turut membantu yaitu kepada : 1.
Bapak dan Ibu serta adik-adikku tercinta yang selalu mendo’akan dan memberi semangat ketika hati ini lelah.
2.
Bapak M Nur Indro sebagai dosen pembimbing I yang memberikan bimbingan, arahan dan dorongan semangat dalam penyusunan skripsi ini hingga selesai.
3.
Bapak Rokhmadi sebagai dosen pembimbing II serta keluarga yang selalu membimbing dengan kesabaran serta banyak memberi saran dan masukan berarti bagi penulis dalam penyusunan skripsi ini dari awal hingga akhir.
4.
Bapak Irmansyah dan Ibu Mersi sebagai dosen penguji yang banyak memberi masukan dalam skripsi ini
5.
Bapak Herri, Mbak Hanna, Bapak Sudiyono, Bapak Tukiran, Bapak Tagor Sembiring, Bapak Surian Pinem, Bapak Amir Hamzah dan Pegawai-pegawai BATAN Serpong Tangerang Banten, yang dengan baik hati banyak membantu dan menjadi tempat bertanya bagi penulis.
6.
Richie, Tebe, Poetri, Enda dan teman-teman Fisika angkatan 38 ( MAFIA 38 ), angkatan 39, angkatan 40, angkatan 41, angkatan 42 terima kasih atas dorongan semangatnya.
7.
Kepada Ananto, Anam, Didit, Ima, Reni, Laina, Tahyudi, Diki, Rika, Sulis, Romzi, Casnan, Eka, Agung serta ikhwan dan akhwat fillah di Fisika terus jalankan estafeta perjuangan “antum ruhul jadid fi jasadil ummat”, DeGum, Pipin, Yayat, Arief serta ikhwan dan akhwat di Im38, Chatting , KMF dan BIRU MUDA dimanapun antum/na berada “nahnu du’at qobla kulli Syai”so be profesionalism.
8.
Marboth Al-Ghiffari Mas Yudi, Rio, Yadi, Reizky, Amir, Angga serta rekan-rekan SR (Senior Resident) Asrama TPB yang menjadi kelurga kedua di Bogor Jazzakallah Khair.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusuan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, maka dari itu penulis mengharapkan saran, kritik dan koreksi dari pembaca semua, semoga bermanfaat bagi kita semua Bogor, Desember 2006
Wawiko Supeno
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR..........................................................................................................i DAFTAR ISI.........................................................................................................................ii DAFTAR GAMBAR............................................................................................................iii DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................................... iv PENDAHULUAN ............................................................................................................. .1 Latar Belakang ............................................................................................................ .1 Tujuan Penelitian ........................................................................................................ .1 TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................................... .1 Reaksi Fisi .................................................................................................................. .1 Reaksi Berantai dan faktor perlipatan .......................................................................... .1 Siklus Neutron .............................................................................................................. .2 Persamaan Kritikalisasi ............................................................................................... 2 Fluks Neutron... ............................................................................................................ 2 Deskripsi Paket Program MCNP .................................................................................. 3 Deskripsi Elemen Bakar dan Elemen Kendali..................................... ......................... 4 METODE PENELITIAN ................................................................................................ .7 Bahan dan Alat Penelitian ........................................................................................... .7 Waktu dan Tempat Penelitian .................................................................................... .7 Metode Perhitungan ..................................................................................................... .7 1. Tahap mendesain Elemen Bakar dan Elemen Kendali..................................... .7 2. Tahap menentukan keff dan fluks neutron ........................................................ .8 HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................................... .9 Hasil plotting elemen bakar.......................................................................................... .9 Hasil plotting elemen kendali ...................................................................................... 10 Hasil perhitungan k eff .................................................................................................. 11 Hasil perhitungan fluks neutron ................................................................................... 12 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................................ 12 Kesimpulan ............................................................................................................... 12 Saran ......................................................................................................................... 12 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 13
DAFTAR GAMBAR
Mekanisme reaksi pembelahan...................................................................................... ....... 1 Sistem Reaktor Serba Guna................................................................................................ .. 4 Konfigurasi Teras Reaktor I.................................................................................................. 4 Perangkat Elemen Bakar Standar Reaktor RSG-GAS.......................................................... 5 Dua Buah Pelat Elemen Bakar Tampak Dari Atas.................................................. ............. 5 Perangkat Elemen Kendali Standar Reaktor RSG-GAS....................................................... 6 Daerah Pembagian Clading ................................................................................................. 7 Model Elemen Bakar dalam gambar tiga dimensi .............................................................. 8 Plotting elemen bakar pada px 0 ......................................................................................... 9 Plotting elemen bakar pada pz 0 .......................................................................................... 9 Plotting elemen bakar pada py 0 ......................................................................................... 9 Plotting elemen kendali pada px 0 ...................................................................................... 10 Plotting elemen kendali pada pz 0 ....................................................................................... 10 Plotting elemen kendali pada py 0 ...................................................................................... 10 Grafik Hubungan antara NPS dan Standar Deviasi.............................................................. 12
DAFTAR TABEL
Macam-macam card yang digunakan dalam data card........................................... .............. 4 Material dan densitas elemen bakar .................................................................................. ... 5 Jenis Bahan material, ZAID dan persentase elemen bakar....................................................5 Material dan densitas elemen kendali................................................................................... 6 Jenis Bahan material, ZAID dan persentase elemen kendali............................................... 6 Hasil perhitungan k eff .................................................. ........................................................ 11 Hasil perhitungan fluks neutron ........................................................................................... 12
DAFTAR LAMPIRAN
Data input untuk desain elemen bakar.................................................................................. 4 Data input untuk desain elemen kendali............................................................................... 20 Diagram alir program MCNP.................................................................................. ............. 25
1 11
PENDAHULUAN Latar Belakang Reaktor Nuklir Serba Guna G.A Siwabessy ( RSG-GAS ) yang dibangun di kawasan Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi ( PUSPIPTEK ) Serpong merupakan salah satu fasilitas yang dimiliki BATAN. RSG-GAS mempunyai daya termal maksimum 30 MW dan mempunyai fluks neutron rata-rata 1014 neutron cm-2s-1 yang berasal dari reaksi fisi. RSG-GAS adalah reaktor dengan jenis kolam berbahan bakar U3O8 Al atau U3Si2Al dengan pengayaan 235U sebesar 19,75%. Reaktor ini digunakan selain untuk kegiatan-kegiatan penelitian di bidang ilmu dan teknologi nuklir juga untuk melayani kegiatan iradiasi nuklir. Lembaga pengguna fasilitas-fasilitas reaktor RSG-GAS ini datang dari kalangan industri, universitas dan lembaga-lembaga penelitian (P2TRRBATAN, 2002) Desain elemen bakar dan elemen kendali merupakan suatu kegiatan yang sangat diperlukan untuk keperluan perhitungan dan analisis maupun validasi terhadap suatu eksperimen dalam reaktor. Dengan adanya desain elemen bakar dan elemen kendali yang dibuat menggunakan paket program MCNP (Monte Carlo N-Particle) maka akan dimungkinkan desain model teras, sehingga perhitungan teras seperti fluks neutron, keff , paparan gamma dan data neutronik lainnya dapat dilakukan. Dari hasil perhitungan tersebut dapat dirancang pelaksanaan operasi reaktor yang efisien dan aman . Tujuan Penelitian Mendesain elemen bakar dan elemen kendali reaktor RSG-GAS berbahan bakar oksida dengan menggunakan paket program MCNP, menghitung fluks neutron dan keff . TINJAUAN PUSTAKA Reaksi Fisi Reaksi fisi berantai adalah peristiwa terjadinya reaksi fisi secara terus menerus dan berantai dengan memanfaatkan neutron hasil reaksi fisi awal untuk menghasilkan reaksi fisi selanjutnya, selama inti atom yang dapat melakukan reaksi fisi masih tersedia dalam teras reaktor. Dari reaksi ini maka akan dihasilkan energi yang berlipat, contoh reaksi fisi yaitu
Gambar 1. Mekanisme reaksi pembelahan ( Sembiring, 2005 ) n + X
X1 + X2 + 2 n + E
Keterangan dari reaksi tersebut yaitu : 1. Reaksi fisi dapat terjadi dengan neutron bertenaga rendah ( neutron lambat ) maupun tinggi ( neutron cepat ) bergantung pada jenis bahan X 2. X adalah bahan dapat belah ( fisil ) atau bahan bakar, misalnya U-233, U-235, U238, Pu-239. 3. X1 dan X2 adalah inti hasil belah ( produk fisi) yang hampir sama besar dan bersifat tidak stabil atau radioaktif sehingga meluruh memancarkan radiasi dan atau partikel 4. Reaksi menghasilkan neutron baru berjumlah 2 atau 3 buah dengan energi tinggi sekitar 2 MeV 5. Reaksi menghasilkan pula energi panas yang sangat besar yaitu sekitar 200 MeV Dari reaksi fisi tersebut dapat diketahui bahwa : a) Dari satu neutron menghasilkan neutron yang lebih banyak, sehingga terjadi reaksi berantai b) Dapat menjadi sumber radiasi tetapi mempunyai potensi bahaya radiasi c) Dapat menjadi sumber energi panas ( Kuntoro, 2000 )
Reaksi Berantai dan faktor Perlipatan Reaksi berantai yaitu suatu reaksi yang dapat berlangsung terus menerus dengan sendirinya. Demikian juga reaksi fisi berantai di dalam reaktor, terjadi secara berkesinambungan, setiap reaksi terjadi dari neutron hasil fisi sebelumnya. Jadi reaksi berantai akan terjadi bila neutron hasil fisi
2 12
yang berjumlah 2 atau 3 neutron cepat tidak semuanya hilang dari sistem reaktor baik melalui penyerapan maupun hamburan, sehingga terdapat minimum satu buah neutron lambat yang dapat terserap bahan bakar untuk melaksanakan reaksi fisi berikutnya. (Kuntoro, 2000 ). Massa kritis adalah massa minimum bahan bakar dengan pengayaan tertentu dalam suatu bentuk dan ukuran tertentu dan susunan bahan lain di sekitarnya yang mulai dapat melangsungkan reaksi pembelahan berantai. Besaran yang menunjukkan kemungkinan reaksi berantai disebut Faktor Perlipatan atau Faktor Multiplikasi yaitu menunjukkan perbandingan jumlah neutron dalam dua generasi yang berurutan dan diberi simbol k. k = perbandingan antara jumlah neutron fisi pada satu generasi dengan jumlah fisi pada generasi sebelumnya Bila, k = 1 , jumlah neutron selalu tetap, kondisi reaktor disebut kritis k > 1 , jumlah neutron selalu naik, kondisi reaktor disebut superkritis k < 1 , jumlah neutron selalu turun, kondisi reaktor disebut subkritis ( Kuntoro, 2000 ) Siklus Neutron Untuk menentukan besar faktor perlipatan, perlu dipahami lebih dahulu masa hidup dari satu generasi neutron, neutron fisi dari pembelahan sebelumnya, sebagian melakukan reaksi pembelahan cepat dan sebagian hilang dari susunan bahan bakar. Sebagian neutron fisi selanjutnya mengalami tangkapan resonansi, sisanya terus mengalami perlambatan sampai neutron termal. Sebagian neutron termal hilang dan sisanya diserap lagi oleh bahan bakar yang akan melangsungkan reaksi pembelahan termal lagi, sehingga diperoleh neutron fisi baru. Proses inilah yang disebut siklus neutron atau satu generasi neutron. ( Kuntoro, 2000 ) Untuk reaktor berukuran tak terhingga besar, k disebut faktor perlipatan tak terhingga dengan simbol k dan rumus faktor perlipatan disebut rumus empat faktor karena hanya terdiri dari 4 faktor, yaitu : k =
P f
(1)
Adapun faktor perlipatan efektif dituliskan dengan,
keff = diketahui: Ps P Pth f
P f Ps Pth
(2)
= Faktor pembelahan cepat = Kebolehjadian tidak bocor sebagai neutron cepat = Kebolehjadian bebas tangkapan resonansi = Kebolehjadian tidak bocor sebagai neutron termal = Faktor penggunaan termal = Jumlah neutron fisi tiap penyerapan
Harga faktor perlipatan bergantung pada ukuran dan susunan geometri, komposisi bahan bakar serta perubahan status operasi (misal pengaruh perubahan posisi batang kendali). ( Kuntoro, 2000 ) Persamaan Kritikalisasi Keadaan kritikalisasi dapat digolongkan menjadi tiga keadaan yaitu : 1. Jika keff > 1 maka reaktor finite (terbatas) berada pada keadaan superkritis yaitu fluks neutron di dalam sistem bertambah tanpa ada batasan saat terjadi reaksi berantai di reaktor 2. Jika keff < 1 maka reaktor berada pada keadaan subkritis dan fluks neutron tidak dapat dipertahankan tanpa adanya sumber neutron dari luar 3. Jika keff = 1 maka reaktor berada dalam keadaan kritis dan fluks neutron steady akan dipertahankan meski tanpa adanya sumber neutron, serta menyediakan fluks pada sistem di awalnya. (Lamarsh,1966) Fluks Neutron Fluks neutron adalah jarak total perpindahan yang ditempuh seluruh neutron dalam satu sentimeter persegi selama satu detik, secara matematis dinyatakan bentuk : =n v Dengan : = fluks neutron ( neutron cm-2s-1 ) n = kerapatan neutron (neutron cm-3 ) v = kecepatan neutron ( cm s-1 ) ( Sembiring, 2005 )
(3)
3 13
Deskripsi Paket Program MCNP MCNP adalah software yang dikembangkan sejak tahun 1963 oleh Los Alamos National Laboratory USA. Program ini digunakan untuk menyelesaikan permasalahan transpor neutron, foton dan elektron dalam bahan. Metode Monte Carlo merupakan metode perhitungan yang menirukan secara teoritis suatu proses statistik, terutama digunakan untuk menyelesaikan permasalahan yang rumit yang tidak dapat diselesaikan dengan metode perhitungan deterministik. Metode tersebut dilaksanakan dengan cara mensimulasikan setiap peristiwa probabilistik tunggal yang terjadi didalam suatu proses, satu per satu secara berurutan, sebaran kemungkinan yang berlaku di dalam setiap peristiwa dicacah secara acak, sesuai dengan hukum alam yang berlaku. Metode ini menggunakan pengulangan yang sangat banyak agar keseluruhan fenomena yang disimulasikan dapat tergambarkan dengan utuh dan realistik. MCNP memiliki input yang terdiri dari tiga bagian yaitu cell cards, surface cards dan data cards. Title card diletakkan sebelum bagian cell cards. Kata cards di dalam program MCNP ini adalah suatu baris input yang memiliki panjang kolom mencapai 80 karakter. Dalam satu bagian terdiri dari satu card atau lebih, gambar berikut menunjukkan struktur input dari program MCNP Title card Cell cards ………… ………… Blank Line Delimiter ( baris kosong ) Surface cards ………… ………… Blank Line Delimiter ( baris kosong ) Data cards ………… ………… Blank Line Delimiter ( baris kosong ) (Oak Ridge National Laboratory,1997) 1.Title Card Title card merupakan card pertama dalam input MCNP yang panjang kolomnya mencapai 80 karakter. Title card biasanya berisi informasi mengenai problem yang dimodelkan, dapat juga dituliskan dalam bentuk nama atau label untuk membedakan title card dengan input-input lainnya.
2.Cell Cards Bagian pertama setelah title card adalah cell cards, diantara keduanya tidak terdapat baris kosong. Sel-sel digunakan untuk mendefinisikan bentuk dan material penyusun benda yang disimulasikan. Spesifikasi format untuk cell cards adalah sebagai berikut : j
m
d
geom
params
j m d
: Nomor sel ditulis pada kolom 1-5 : Nomor material ( 0 jika void ) : Densitas bahan sel positif jika satuannya atom barn -1cm -1, negatif jika gram cm -3 geom. : Daftar nomor bidang permukaan dan operator Boolean yang menjelaskan sel params : Spesifikasi pilihan parameter sel Nomor sel ( j ) adalah integer dari 1sampai 99999. Nomor material (m ) juga integer dari 1 sampai 99999 yang menentukan bahan apa saja yang terdapat dalam sel. Komposisi spesifik bahan didefinisikan pada bagian data cards. Masukan positif untuk densitas bahan sel ( d ) menunjukan densitas atom dalam atom per barn-centimeter. Masukan negatif menunjukkan densitas massa dalam gram per centimeter kubik. Spesifikasi geometri (geom) terdiri dari nomor-nomor bidang permukaan yang dikombinasikan dengan operator Boolean untuk mendefinisikan bentuk daerah atau ruang yang dibatasi oleh bidang permukaan tersebut. Bidang permukaan adalah bentuk geometri yang digunakan untuk membentuk batas-batas dari benda yang dimodelkan. Pilihan params menunjukkan parameter sel yang dapat dituliskan pada baris cell cards ataupun pada bagian data cards. Importance card ( imp:p ) menunjukkan importance relative sel untuk foton, satu masukan untuk tiap sel dari benda. Card imp:p dapat didefinisikan pada bagian data cards atau pada akhir baris cell cards setelah definisi bidang permukaan. (Oak Ridge National Laboratory,1997) 3.Surface Cards Format khusus untuk surface card adalah : j j a
a
list
= Nomor permukaan, dimulai dari kolom 1-5 ( 1-99999) = Mnemonic permukaan (ruang bidang,lingkaran atau bualatan, silinder dan yang lainnya
4 14
list = Nomor yang menunjukkan permukaan (dimensi, radius, dan sebagainya satuannya cm) 4.Data Cards Format data cards sama dengan format cell cards dan surface cards. Nama input untuk data cards harus dituliskan pada kolom 1-5. Selain itu antara nama input dan masukan input harus dipisahkan dengan satu spasi (blank). Sebagian card dalam data cards diberikan simbol khusus partikel untuk membedakan antara data input untuk neutron, foton atau elektron. Simbol khususnya terdiri atas simbol : (colon) dan huruf N, P atau E tergantung partikel apa yang akan disimulasikan. Contohnya untuk importance neutron menggunakan card IMP:N untuk foton menggunakan card IMP : P dan untuk elektron menggunakan card IMP : E berikut ini adalah card-card yang digunakan dalam data cards (Oak Ridge National Laboratory,1997) Bentuk Umum Card Card-card pada tiap bagian dapat dinyatakan dalam karakter alfabetik yang dapat diletakkan pada baris atas, baris bawah atau baris campuran keduanya. MCNP menggunakan blank line delimiter ( baris kosong ) untuk memisahkan ketiga bagian yang berbeda yaitu antara cell cards, surface cards, dan data cards. Bentuk card untuk cell cards maupun data cards adalah sama. Nomor sel, nomor bidang permukaan ataupun namanama pada data card harus dituliskan pada lima kolom pertama dari card tersebut. Pada tiap-tiap masukan card harus dipisahkan oleh satu spasi ( blank ) atau lebih. Masing-masing baris input tidak boleh melebihi 80 kolom Tabel 1. Macam-macam card yang digunakan dalam data cards Nama Card No Card MCNP 1
Mode
MODE
2
Parameter sel dan permukaan
IMP : P
3
Spesifikasi sumber
SDEF
4
Spesifikasi tally
Fn,En
5
Spesifikasi material
Mn
6
Problem cuttoffs
NPS
(Musyarofah,2004)
Deskripsi Elemen bakar dan Elemen kendali Reaktor Serba Guna G . A. Siwabessy atau disingkat RSG-GAS merupakan reaktor dengan jenis kolam ( pool ) berbahan bakar U3O8Al dan sekarang sudah menggunakan U3Si2Al, teras I RSG-GAS dimuati 40 elemen bakar dan 8 elemen kendali
Gambar 2. Sistem reaktor serba guna Keterangan: 1. Teras reaktor 2. Batang kendali reaktor 3. Kolam tunda 4. Sistem Pendingin Sekunder 5. Sistem Pendingin Primer 6. Alat Penukar Panas 7. Valve Isolasi 8. Gedung reaktor sebagai sistem pengungkung dari kemungkinan pelepasan zat radioaktif 9. Kolam penyimpan bahan bakar sementara Di dalam sistem reaktor terdapat teras reaktor K J H
P R T F
B
G F E
B
IP
D
IP
CIP
P H H
IP
H
C B
NS
IP
H B
A
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Elemen Bakar Standar
IP Posisi Iradiasi
Elemen bakarkendali Kendali Elemen
NS Sumber Neutron
Reflektor Berilium
CIP
Posisi Iradiasi tengah teras
H
Hydraulic Rabbit System
B Berilium stoper P Phematic Rabbit System
Gambar 3. Konfigurasi teras reaktor I
( Kuntoro,1992 )
5 15
70,75 76,1
Material
Densitas (gr cm-3)
U3O8
4,87
AlMg2
2,68
H2O
0,10
Al
0,06
77,1
Catatan: seluruh ukuran dalam satuan mm
Gambar 4.
( Batan,1992 )
Tabel 3. Jenis bahan material, ZAID dan persentase Material
material1
material2
Material3
Material4
Perangkat Elemen Bakar Standar Reaktor RSG-GAS
Jenis bahan
ZAID
Persentase
U-235
92235.60c
1,09 x 10 - 4
U-238
92238.60c
2,09 x 10 - 3
F-19
9019.60c
4,40 x 10 - 3
H-1
1001.60c
5,71 x 10 - 2
O-16
8016.60c
3,29 x 10- 2
N-14
7014.60c
3,64 x 10 - 5
O-16
8016.60c
9,74 x 10 - 6
H-1
1001.60c
6,66 x 10 - 2
O-16
8016.60c
3,33 x 10- 2
Al-27
13027.60c
6,02 x 10 - 2
ZAID adalah penanda dalam program MCNP untuk menunjukkan evaluasi tampang lintang (cross section) suatu target isotop tertentu, bentuk ZAID adalah ZZAAA.nnY, ZZ menunjukkan nomor atom, AAA menunjukkan nomor massa dan nilai nn.Y adalah 60c. Tampang lintang (cross section) adalah kebolehjadian atau peluang terjadinya reaksi nuklir antara neutron dan inti atom. Dalam elemen bakar terdapat alumunium yang berguna untuk menjepit pelat meat uranium, clading/kelongsong berguna untuk menyearahkan neutron, meat uranium berguna sebagai bahan bakar dan air digunakan sebagai pendingin elemen bakar
(Oak Ridge National Laboratory,1997)
Gambar 5. Dua buah pelat elemen bakar tampak dari atas
1,30
0,36
62,75
2,3 4,5
2,55
81,0
Setiap elemen bakar dimasukkan ke dalam grid-grid teras seperti terlihat pada gambar 3, elemen bakar berjenis LEU oxide maupun silisida MTR terdiri dari 21 pelat, tiap pelat memiliki material berupa meat uranium oksida ( U3O8 ) atau uranium silisida (U2Si3) dan clading/kelongsong ( AlMg2 ) yang dikungkung oleh air ( H2O ) sebagai pendingin sekaligus moderator sedangkan alumunium ( Al ) digunakan untuk menjepit pelat pelat elemen bakar. Ukuran elemen bakar 77,1x81x600 mm. seperti terlihat dalam Gambar 4, susunan material elemen bakar densitas dan persentasenya terlihat dalam Tabel 2 dan Tabel 3 Tabel 2 : Material dan densitas elemen bakar
80,50
1. Elemen bakar
6 16
2. Elemen kendali
Tabel 5 Jenis bahan material, ZAID dan persentase
Elemen batang kendali terdiri dari 15 pelat elemen bakar dan diapit absorber, tiap pelat memiliki material berupa meat uranium oksida ( U3O8 ) atau uranium silisida (U2Si3) dan clading ( AlMg2 ) yang dikungkung oleh air ( H2O ) sebagai pendingin sekaligus moderator sedangkan alumunium ( Al ) digunakan untuk menjepit pelat-pelatnya . Ciri khas elemen kendali dibandingkan elemen bakar adalah absorber, absorber berisi material Ag-In-Cd yang baik untuk menyerap neutron, absorber dilapisi oleh material Stainles Steel ( SS-321 ). Ukuran elemen kendali 77,1x81x600 mm. Absorber memiliki panjang 62,740 mm, lebar 5,080 mm dan tinggi 600 mm,seperti terlihat pada Gambar 6, susunan material elemen kendali densitas dan persentasenya terlihat dalam Tabel 4 dan Tabel 5
Material
material 1
material 2
material 3
material 4
Tabel 4 : Material dan densitas elemen kendali
material 5
Densitas (gr cm-3) 4,87 2,68 0,10 0,06 10,08 7,79
Material
Gambar 6. Perangkat Elemen kendali standar Reaktor RSG-GAS ( Batan,1992 )
2,20
1,30
81,0
2,25 77,1
Catatan: seluruh ukuran dalam satuan mm
1,10
0,38 70,75 76,1
Persentase
U-235
92235.60c
1,09 x 10 - 4
U-238
92238.60c
2,09 x 10 - 4
F-19
9019.60c
4,40 x 10 - 4
H-1
1001.60c
571 x 10 - 2
O-16
8016.60c
3,29 x 10 - 2
N-14
7014.60c
3,64 x 10 - 5
O-16
8016.60c
9,74 x 10 - 6
H-1
1001.60c
6,66 x 10 - 2
O-16
8016.60c
3,33 x 10 - 2
Al-27
13027.60c
6,02 x 10 - 2
Ag-107
47107.60c
8,50 x 10 - 1
In
49000.60c
1,00 x 10 - 1
Cd-106
48106.60c
5,00 x 10 - 2
Fe-54
26054.60c
8,95 x 10 - 1
Cr-50
24050.60c
1,05 x 10 - 1
ZAID adalah penanda dalam program MCNP untuk menunjukkan evaluasi tampang lintang (cross section) suatu target isotop tertentu, bentuk ZAID adalah ZZAAA.nnY, ZZ menunjukkan nomor atom, AAA menunjukkan nomor massa dan nilai nn.Y adalah 60c. Tampang lintang (cross section) adalah kebolehjadian atau peluang terjadinya reaksi nuklir antara neutron dan inti atom. Dalam elemen kendali terdapat alumunium yang berguna untuk menjepit pelat meat uranium, clading/kelongsong berguna untuk menyearahkan neutron, meat uranium berguna sebagai bahan bakar dan air digunakan sebagai pendingin elemen kendali
80,50
62,75 2,3 4,5
ZAID
(Oak Ridge National Laboratory,1997)
1,62
U3O8 AlMg2 H2O Al AgInCd SS-321
material 6
Jenis bahan
7 17
METODE PENELITIAN Bahan dan Alat Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : - Satu unit komputer dengan spesifikasi kecepatan processor 1,47 GHz dan RAM 256 MHz menggunakan OS Windows 98 Program MCNP-4b Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan dari bulan September 2005 sampai dengan bulan Agustus 2006 dan dilaksanakan di Laboratorium Fisika Teori dan Komputasi Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor dan di Pusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset Badan Tenaga Nuklir Nasional ( BATAN ) Serpong Tangerang Metode Perhitungan Penelitian dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu : 1. Tahap mendesain Elemen Bakar dan Elemen kendali Desain elemen bakar dan elemen kendali dilakukan dengan menggunakan file input, input program terdiri dari cell card, surface card dan data card. Bagian pertama yang dilakukan yaitu menentukan surface card, surface card berisi ukuran geometri elemen bakar dan elemen kendali yang berada dalam wujud tiga dimensi yaitu berada sepanjang daerah sumbu-X, sumbu-Y dan sumbu-Z. Pada elemen bakar, geometri yang dipakai bertipe plane atau sejajar, titik sumbu koordinat berada di tengah elemen bakar sehingga berada dalam keadaan simetri. Setiap bagian elemen bakar memiliki ukuran panjang, lebar dan tinggi yang berbeda dan seluruh ukuran berada dalam satuan milimeter. Bagian yang searah dengan sumbuX yaitu uranium oksida, clading/kelongsong, air ringan dan alumunium, masing-masing memiliki ukuran tersendiri. Uranium oksida memiliki ukuran 0,540 mm kemudian ukuran tersebut dibagi menjadi dua sisi yaitu sisi 0,270 mm ke arah-X positif dan sisi 0,270 mm ke arah-X negatif, hal ini dilakukan agar diperoleh kesimetrian, kemudian diikuti untuk uranium kedua, ketiga dan seterusnya sampai dengan uranium yang ke-21 di sepanjang sumbu-X Clading/kelongsong dibagi menjadi empat daerah, masing-masing daerah dibagi menjadi
dua sisi, yaitu yang ke arah sumbu-X positif dan negatif, daerah pertama berukuran 0,380 mm yang kemudian dibagi menjadi dua sisi yaitu sisi 0,190 mm ke arah-X positif dan sisi 0,190 mm ke arah-X negatif, untuk daerah kedua berukuran 0,540 mm kemudian dibagi menjadi dua sisi yaitu sisi 0,270 mm ke arahX positif dan sisi 0,270 mm ke arah-X negatif ,daerah ketiga berukuran 0,380 mm yang kemudian dibagi menjadi dua sisi yaitu sisi 0,190 mm ke arah-X positif dan sisi 0,190 mm ke arah-X negatif dan daerah keempat yaitu berukuran 0,540 mm kemudian dibagi menjadi dua sisi yaitu sisi 0,270 mm ke arahX positif dan sisi 0,270 mm ke arah-X negatif
Daerah keempat
Daerah pertama
Daerah ketiga
Daerah kedua Gambar 7. Daerah pembagian clading
pendingin air ( coolant ) memiliki ukuran 2,250 mm kemudian dibagi menjadi dua sisi yaitu sisi 1,125 mm ke arah-X positif dan sisi 1,125 mm ke arah-X negatif. Alumunium memiliki dua ukuran, ukuran pertama 2,250 mm kemudian dibagi menjadi dua sisi yaitu sisi 1,125 mm ke arah-X positif dan sisi 1,125 mm ke arah-X negatif sedangkan ukuran kedua 1,300 mm kemudian dibagi menjadi dua sisi yaitu sisi 0,650 mm ke arah-X positif dan sisi 0,650 mm ke arah-X negatif, perbedaan dengan pendingin yaitu terletak pada arah sumbu-Z. Di sumbu-Z geometri uranium memiliki ukuran 62,750 mm, kemudian dibagi dua menjadi 31,375 mm ke arah sumbu-Z positif dan –31,375 mm ke arah sumbu-Z negatif, perhitungannya sama seperti pada sumbu-Z untuk clading, pendingin air, dan alumunium.
8 18
Y
Z X
Gambar 8. Model elemen bakar dalam gambar tiga dimensi Sumbu-Y merupakan tinggi dari elemen bakar, ukuran komponen penyusun bahan bakar yang terdiri dari uranium, clading, pendingin air dan alumunium memiliki ukuran yang sama yaitu 600 mm, dengan rincian 300 mm sepanjang sumbu-Y positif dan –300 mm sepanjang sumbu-Y negatif terlihat dalam Lampiran 1. Setelah menentukan surface card selanjutnya menentukan cell card, pada cell card hasil dari perhitungan di surface card akan digunakan untuk menentukan letak geometri sesuai ketentuan dalam program MCNP Dari semua ukuran seluruh satuan dikonversi dari milimeter menjadi centimeter, Uranium memiliki densitas 4,870 gram cm -3 letaknya berada di 0,027 cm sumbu-X positif dengan arah ke belakang dan -0,027 cm sumbu-X negatif dengan arah ke depan, untuk sumbu-Z positif di 3,137 cm ke arah kiri dan sumbu-Z negatif –3,137 cm ke arah kanan,sumbu-Y 30 cm positif ke bawah dan 30 cm negatif ke atas begitu seterusnya dalam satu baris disesuaikan dengan batasanbatasannya. Clading/kelongsong memiliki densitas 2,680 gram cm -3 letaknya berada di 0,027 cm sumbu-X positif dengan arah ke depan dan 0,065 cm sumbu-X positif dengan arah ke belakang, untuk sumbu-Z positif di 3,537 cm ke arah kiri dan sumbu-Z negatif –3,537 cm ke arah kanan, sumbu-Y 30 cm positif ke bawah dan 30 cm negatif ke atas dan begitu seterusnya dalam satu baris disesuaikan dengan batasan-batasannya. Pendingin air ( Coolant ) 0,1 gram cm -3 letaknya berada di 0,065 cm sumbu-X positif dengan arah ke depan dan 0,320 cm sumbu-X positif dengan arah ke belakang, untuk sumbu-Z positif di 3,317 cm ke arah kiri dan sumbu-Z negatif –3,317 cm ke arah kanan,sumbu-Y 30 cm positif ke bawah dan 30 cm negatif ke atas dan begitu seterusnya dalam satu baris disesuaikan dengan batasanbatasannya. Alumunium 0,060 gram cm -3 letaknya berada di 0,065 cm sumbu-X positif dengan
arah ke depan dan 0,320 cm sumbu-X positif dengan arah ke belakang, untuk sumbu-Z positif di 3,317 cm ke arah kanan dan sumbuZ positif 3,537 cm ke arah kiri, sumbu-Y 30 cm positif ke bawah dan 30 cm negatif ke atas dan begitu seterusnya dalam satu baris disesuaikan dengan batasan-batasannya, selain itu terdapat batasan luar yang tidak diperhitungkan yaitu 4,050 cm positif sumbuX ke arah depan, -4,050 cm negatif sumbu-X ke arah belakang. Sumbu-Z positif 3,767 cm ke kanan dan sumbu-Z negatif -3,767 cm ke kiri, sumbu-Y positif 30 cm ke atas dan sumbu-Y negatif 30 cm ke bawah 2. Tahap menentukan keff dan fluks neutron Proses selanjutnya yaitu menentukan KCODE dan KSRC, KCODE ( Criticality Source Card ) merupakan perintah dari program MCNP yang digunakan untuk menentukan nilai keff, bentuk list programnya yaitu KCODE NSRCK RKK IKZ KCT MSRK KNRM MRKP
Diketahui : NSRCK = Ukuran sumber neutron per cycle RKK = Angka tebakan ( initial guess ) untuk keff IKZ = jumlah cycle sebelum dimulai akumulasi tally KCT = jumlah cycle yang selesai dilakukan MSRK = jumlah source point yang disimpan KNRM = metode tally normalisasi MRKP = jumlah nilai cycle keff yang berada pada array RKPL KC8 = ringkasan dari tally information 0 jika semua cycles dan 1 jika hanya pada cycles aktif sedangkan KSRC ( Source Points for KCODE calculation ) merupakan lokasi inisial source point dari perhitungan krititikalisasi KCODE, bentuk list programnya yaitu : KSRC x1 y1 z1 x2 y2 z2 . . . xi yi zi = lokasi inisial source point pada list program ini tertulis kcode 1000 1.0 50 ksrc 000
300
artinya adalah terdapat 1000 neutron per cycle, angka tebakan ( initial guess ) dibuat 1.0 karena kita menginginkan angka keff = 1, melakukan 50 skip cycle dan menjalankan (run) 300 cycle keff
9 19
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil program MCNP dilihat dalam arah dua dimensi yaitu bidang XY, bidang YZ atau bidang XZ, program MCNP berjalan di mode DOS prompt, hasil desain elemen bakar dan elemen kendali berupa gambar yang harus diplot terlebih dahulu, untuk mengetahui kebenaran program yang telah dibuat yaitu tentang geometri dan batasan-batasannya serta massa jenis atom yang ada dalam elemen bakar dan elemen kendali tersebut, jika masih ada program yang kurang datanya atau salah maka MCNP akan memberitahukan kesalahan dan akhirnya program tidak dapat plotting dan run, hasil desain elemen bakar yaitu Hasil plotting elemen bakar menghasilkan gambar sebagai berikut
Gambar 10. Plotting elemen bakar pada pz 0 Pada Gambar 10, plotting elemen bakar pada pz 0 artinya adalah plotting elemen bakar berada pada titik sumbu 0 dilihat pada sisi bidang XY, hasil gambar ini diambil dengan extent atau tingkat keluasan 5 sehingga gambar terlihat lebih besar dan jelas, Gambar 10 ini terdiri atas tiga macam warna yaitu warna hijau adalah air atau pendingin, merah adalah meat uranium dan biru adalah clading/kelongsong, berdasarkan gambar diatas terdapat banyak angka, beberapa diantaranya adalah 83 dan 84, 83 terletak di sebelah kanan gambar dan 84 berada di sebelah kirinya artinya adalah 83 berada di sumbu-X positif dan 84 berada di sumbu-X negatif, begitu pula untuk 85 dan 86 terlihat dalam Lampiran 1.
Gambar 9. Plotting elemen bakar pada px 0
Pada Gambar 9, plotting elemen bakar pada px 0 artinya adalah plotting elemen bakar berada pada titik sumbu 0 dilihat pada sisi bidang YZ, hasil gambar ini diambil dengan extent atau tingkat keluasan 5 sehingga gambar terlihat lebih besar dan jelas, warna menunjukkan material bahan, merah adalah meat uranium, biru adalah clading/kelongsong dan kuning adalah alumunium, berdasarkan gambar diatas terdapat angka yaitu 150 di bagian atas dan 151 di bagian bawah artinya adalah batasan atas berada pada 150 di sumbu-Z positif dan 151 di sumbu-Z negatif, begitu pula untuk batasan 156 dan 157 terlihat dalam Lampiran 1.
Gambar 11. Plotting elemen bakar saat py 0
Pada Gambar 11 terlihat sama seperti Gambar 10, yang berbeda adalah pada bagian
10 20
atas dan bawahnya, bagian atas dan bawah ini adalah material alumunium yang menjepit pelat meat uranium dan clading/kelongsong, Gambar 11 adalah Gambar 10 yang dilihat dari atas elemen bakar, seluruh komponen terlihat dalam plotting daerah ini, Gambar 11 ini terdiri atas empat macam warna yaitu warna hijau adalah air atau pendingin, merah adalah meat uranium, biru adalah clading/kelongsong dan kuning adalah alumunium, plotting elemen bakar pada py 0 artinya adalah plotting elemen bakar berada pada titik sumbu 0 dilihat pada sisi bidang XZ, hasil gambar ini diambil dengan extent atau tingkat keluasan 5 sehingga gambar terlihat lebih besar dan jelas Hasil desain elemen kendali,setelah plotting menghasilkan gambar sebagai berikut
Gambar 12. Plotting elemen kendali saat px 0
Pada Gambar 12, plotting elemen kendali pada px 0 artinya adalah plotting elemen kendali berada pada titik sumbu 0 dilihat pada sisi bidang sumbu-Y dan sumbu-Z, hasil gambar ini diambil dengan extent atau tingkat keluasan 5 sehingga gambar terlihat lebih besar dan jelas. Gambar 12 terdiri atas dua warna yang menunjukkan material bahan yaitu warna merah adalah meat uranium, biru tua adalah clading/kelongsong, berdasarkan gambar diatas terdapat angka yaitu 101 di bagian atas dan 102 di bagian bawah artinya adalah batasan atas berada pada 101 di sumbu-Z positif dan 102 di sumbu-Z negatif, begitu pula untuk batasan 106 dan 107 terlihat dalam Lampiran 2.
Gambar 13. Plotting elemen kendali saat pz 0 Pada Gambar 13, plotting elemen kendali pada pz 0 artinya adalah plotting elemen kendali berada pada titik sumbu 0 dilihat pada sisi bidang sumbu-X dan sumbu-Y, hasil gambar ini diambil dengan extent atau tingkat keluasan 5 sehingga gambar terlihat lebih besar dan jelas, Gambar 13 ini terdiri atas lima macam warna yaitu warna hijau adalah air atau pendingin, merah adalah meat uranium, biru tua adalah clading/kelongsong, kuning adalah alumunium, biru muda adalah stainless steel dan abu-abu adalah AgInCd, berdasarkan gambar diatas terdapat banyak angka, beberapa diantaranya adalah 71 dan 72, 71 terletak di sebelah kanan gambar dan 72 berada di sebelah kirinya artinya adalah 71 berada di sumbu-X positif dan 72 berada di sumbu-X negatif, begitu pula untuk 73 dan 74 terlihat dalam Lampiran 2.
Gambar 14. Plotting elemen kendali saat py 0
11 21
Pada Gambar 14 terlihat sama seperti Gambar 13, yang berbeda adalah pada bagian atas dan bawahnya, bagian atas dan bawah ini adalah material alumunium yang menjepit pelat meat uranium dan clading. Gambar 14 adalah Gambar 13 yang dilihat dari atas elemen bakar, seluruh komponen terlihat dalam plotting daerah ini, Gambar 14 ini terdiri atas lima macam warna yaitu warna hijau adalah air atau pendingin, merah adalah meat uranium, biru tua adalah clading/kelongsong, kuning adalah alumunium, biru muda adalah stainless steel dan abu-abu adalah AgInCd, plotting elemen bakar pada py 0 artinya adalah plotting elemen bakar berada pada titik sumbu 0 dilihat pada sisi bidang sumbu-X dan sumbuZ, hasil gambar ini diambil dengan extent atau tingkat keluasan 5 sehingga gambar terlihat lebih besar dan jelas Dari hasil yang diperoleh bahwa program MCNP berpengaruh terhadap batasan-batasan geometri, jika ada ukuran cell yang salah atau tumpang tindih ( overlapping ) dengan cell lain maka MCNP tidak dapat di-plotting atau jika program belum sempurna maka MCNP akan menghasilkan garis putus-putus sehingga belum mendapatkan gambar yang jelas. Masalah-masalah tersebut dapat diatasi dengan melalui beberapa langkah, yaitu : a) Menambahkan Void card di dalam list program yaitu daerah kosong berisi udara yang terletak antara sistem dan daerah luar (outside world) b) Menambahkan cell lainnya seperti bentuk balok ( plane ) atau lingkaran (spherical) yang dapat menghubungkan dengan daerah luar ( outside world ) c) Meletakkan spesifikasi sumber neutron, kesalahan ( error ) terjadi karena ada beberapa partikel yang hilang dalam hal ini adalah neutron. Hasil perhitungan menggunakan NPS (Neutron Per Second) yaitu banyaknya partikel yang dieksekusi (run) berasal dari sumber (source) neutron, NPS digunakan untuk menghentikan proses perhitungan MCNP setelah neutron melakukan transpor. Nilai NPS dapat diubah-ubah tergantung pemakai, pertama menggunakan NPS 5.000.000 menghasilkan nilai standar deviasi keff rataan 0,0018 jika NPS kurang dari 5.000.000 akan menghasilkan perhitungan MCNP yang kurang signifikan, perlakuan kedua yaitu menggunakan NPS 10.000.000 dan menghasilkan rataan nilai standar deviasi
keff 0,0017, perlakuan ketiga menggunakan NPS 15.000.000 yang menghasilkan rataan nilai standar deviasi keff 0,0015, perlakuan keempat menggunakan NPS 20.000.000 yang menghasilkan rataan nilai standar deviasi keff 0,0013, perlakuan kelima menggunakan NPS 25.000.000 yang menghasilkan rataan nilai standar deviasi keff 0,00051. Hasil perhitungan keff dan standar deviasinya seperti terlihat pada Tabel 6. Tabel 6. Hasil perhitungan keff
NPS 5.000.000
10.000.000
15.000.000
20.000.000
25.000.000
Nilai keff 0,2015 ± 0,0019 0,2027 ± 0,0018 0,2945 ± 0,0018 0,2025 ± 0,0019 0,2998 ± 0,0018 0,2011 ± 0,0017 0,1919 ± 0,0018 0,2017 ± 0,0017 0,2032 ± 0,0016 0,1997 ± 0,0015 0,1999 ± 0,0015 0,2012 ± 0,0016 0,1998 ± 0,0014 0,1902 ± 0,0013 0,1945 ± 0,0014 0,1907 ± 0,0014 0,1947 ± 0,0013 0,1932 ± 0,0013 0,1903 ± 0,0013 0,1902 ± 0,0012
Nilai NPS tidak berpengaruh terhadap nilai keff , NPS berpengaruh terhadap nilai standar deviasi keff , terlihat bahwa semakin besar nilai NPS maka standar deviasi perhitungan makin kecil. Hubungan NPS dengan standard deviasi seperti terlihat pada Gambar 15.
12 22
standar deviasi
hubungan antara NPS dan standar deviasi Keff 3.00E+07
2.50E+07 2.00E+07 1.50E+07 1.00E+07 5.00E+06
2.50E+07
2.00E+07
1.50E+07
1.00E+07
5.00E+06
0.00E+00
NPS
Gambar 15. Grafik hubungan antara NPS dan standar deviasi Pada Tabel 7 didapatkan fluks neutron rataan 1,83 x 1014 neutron cm -2 detik -1 pada posisi A-8, dan 5,18 x 1014 neutron cm -2 detik -1 pada posisi E-6 serta 1,51x1014 neutron cm -2 detik -1 di posisi H-6, fluks neutron diharapkan sama disetiap tempat elemen bakar, dengan memiliki nilai yang sama maka terhindar dari kebocoran. Pada penelitian ini dilakukan perhitungan fluks neutron pada 3 posisi elemen bakar yang berbeda yaitu pada posisi A-8, E-6, H-6. Posisi E-6 fluks neutronnya relatif lebih besar dibanding posisi yang lain, hal ini disebabkan karena posisi E-6 merupakan tempat pusat iradiasi teras yang memiliki jumlah neutron yang bergerak lebih banyak dalam tiap satuan volume untuk meradiasi suatu bahan yang diinginkan Tabel 7. Hasil perhitungan fluks neutron
*
Posisi A-8 * (1014)
Posisi E-6 * (1014 )
Posisi H-6 * ( 1014 )
1,20
4,40
1,50
1,25
3,15
1,20
1,70
5,12
1,30
1,70
4,14
1,90
1,16
5,15
1,40
2,62
6,46
1,50
2,51
6,44
1,70
2,52
6,64
1,60 -2 -1
satuan fluks neutron ( neutron cm s )
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan data yang diperoleh dari hasil simulasi dapat disimpulkan bahwa MCNP dapat digunakan untuk mendesain elemen bakar dan elemen kendali Pada elemen bakar dihasilkan plotting yang baik yaitu terlihat tidak terdapat garis putus-putus yang menunjukkan bahwa plotting tidak sempurna pada geometrinya, pada plotting elemen bakar juga terdapat beberapa angka yang menunjukkan batasanbatasan geometri, selain itu plotting elemen bakar juga terdapat empat macam warna di dalamnya yaitu warna hijau adalah air atau pendingin, merah adalah meat uranium, biru adalah clading/kelongsong dan kuning adalah alumunium, warna plotting menunjukkan material penyusun elemen bakar Pada elemen kendali dihasilkan plotting yang baik yaitu terlihat tidak terdapat garis putus-putus yang menunjukkan bahwa plotting tidak sempurna pada geometrinya, pada plotting elemen kendali juga terdapat beberapa angka yang menunjukkan batasanbatasan geometri, selain itu plotting elemen kendali juga terdapat lima macam warna yaitu warna hijau adalah air atau pendingin, merah adalah meat uranium, biru tua adalah clading/kelongsong, kuning adalah alumunium, biru muda adalah stainless steel dan abu-abu adalah AgInCd, warna plotting menunjukkan material penyusun elemen kendali MCNP juga dapat digunakan untuk menghitung keff elemen bakar yaitu dilihat dari hubungan antara nilai NPS dan standar deviasinya, semakin besar NPS maka semakin kecil standar deviasinya. Fluks neutron pada elemen bakar merata di setiap bagian grid teras elemen bakar, dengan meratanya fluks neutron maka akan dihasilkan nilai keff yang konstan sehingga neutron akan melakukan fisi secara terusmenerus dengan jumlah yang sama dari satu generasi ke generasi selanjutnya Saran Penelitian ini merupakan awal untuk mendesain teras reaktor sehingga untuk melanjutkan ke tahap selanjutnya yaitu mendesain teras reaktor maka akan didapatkan nilai keff dan fluks neutron teras reaktor.
13 23
DAFTAR PUSTAKA Batan. 1992. Nuclear Activities in Indonesia. Jakarta Hamzah, Amir. 1992. Pemetaan fluks neutron termal RSG-GA Siwabessy. Laporan kegiatan penelitian dan pengembangan
New Mexico.Radiation Safety Information Computational Center P2TRR-BATAN. 2002. Laporan Uji Operasi Teras Silisida Penuh. (tidak diterbitkan).TRR.OR.15.04.43.02, BORP2TRR-BATAN Patel, S.B. 1991. Nuclear Physics an
di RSG-GAS. Pusat Reaktor Serba
Introduction. University of Bombay.
Guna. Serpong. Tangerang. Banten
New Age International ( P) Limited
Kuntoro, Iman. 1992. Analisis Neutronik Interaksi Teras In Pile Loop RSG-
Publishers.New Delhi Sembiring, TM. 2005. Aspek Neutronik dalam
GAS. Laporan Kegiatan Pusat Reaktor
Keselamatan Reaktor Riset. (tidak
Serba Guna. BATAN.Serpong
diterbitkan).
Kuntoro, Iman. 2000. Kumpulan Diktat DIKLAT SELINGKUNG
Serpong
:
P2TRR-
BATAN. Sugiawan,Y.2003. Penentuan Kurva Efisiensi
PENYEGARAN OPERATOR DAN
Detektor Sinar Gamma dengan
SUPERVISOR REAKTOR. Bidang
menggunakan simulasi Monte
Operasi Reaktor PUSBANG
Carlo.Jurusan Fisika IPB. Bogor
Teknologi Reaktor Riset BATAN.Serpong Lamarsh,J.R.1966.Introduction to Nuclear
Williams,W.S.C.1991.Nuclear and Particle Physics.Department of Physics.University of Oxford and
Engineering 2nd Edition.Polytechnic
St.Edmund Hall.Clarendon
Institute of New York. Addison-
Press.Oxford
Wesley Publishing Company Lamarsh,J.R.1966.Introduction to Nuclear Reactor Theory.University of New York. Addison-Wesley Publishing Company Musyarofah.2004.Penentuan Kurva Efisiensi Detektor Sinar Gamma untuk Sumber dalam wadah Marinelli dengan menggunakan Program MCNP-4b. Jurusan Fisika IPB.Bogor Oak Ridge National Laboratory.1997. RSCC Computer Code Collection MCNP4B. New Mexico.Radiation Safety Information Computational Center Oak Ridge National Laboratory.1997. RSCC Computer Code Collection MCNPXS.
14 24
LAMPIRAN A. Lampiran 1. Data input untuk desain elemen bakar Satu Elemen Bakar (21 pelat) Oksida RSG-GAS c Cell card 1 1 -4.87 -1 2 -150 151 2 1 -4.87 7 -9 -150 151 3 1 -4.87 -8 10 -150 151 4 1 -4.87 15 -17 -150 151 5 1 -4.87 -16 18 -150 151 6 1 -4.87 23 -25 -150 151 7 1 -4.87 -24 26 -150 151 8 1 -4.87 31 -33 -150 151 9 1 -4.87 -32 34 -150 151 10 1 -4.87 39 -41 -150 151 11 1 -4.87 -40 42 -150 151 12 1 -4.87 47 -49 -150 151 13 1 -4.87 -48 50 -150 151 14 1 -4.87 55 -57 -150 151 15 1 -4.87 -56 58 -150 151 16 1 -4.87 63 -65 -150 151 17 1 -4.87 -64 66 -150 151 18 1 -4.87 71 -73 -150 151 19 1 -4.87 -72 74 -150 151 20 1 -4.87 79 -81 -150 151 21 1 -4.87 -80 82 -150 151 22 2 -2.68 1 -3 -154 155 $clading 23 2 -2.68 -2 4 -154 155 $clading 24 2 -2.68 -1 2 150 -154 $clading 25 2 -2.68 -1 2 -151 155 $clading 26 2 -2.68 5 -7 -154 155 $clading 27 2 -2.68 9 -11 -154 155 $clading 28 2 -2.68 7 -9 150 -154 $clading 29 2 -2.68 7 -9 -151 155 $clading 30 2 -2.68 -6 8 -154 155 $clading 31 2 -2.68 -10 12 -154 155 $clading 32 2 -2.68 -8 10 150 -154 $clading 33 2 -2.68 -8 10 -151 155 $clading 34 2 -2.68 13 -15 -154 155 $clading 35 2 -2.68 -14 16 -154 155 $clading 36 2 -2.68 17 -19 -154 155 $clading 37 2 -2.68 -18 20 -154 155 $clading
-200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200
201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201
imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 imp:n=1 $U3O8 #1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
-200
201
#1 imp:n=1
15 25
38 2 $clading 39 2 $clading 40 2 $clading 41 2 $clading 42 2 $clading 43 2 $clading 44 2 $clading 45 2 $clading 46 2 $clading 47 2 $clading 48 2 $clading 49 2 $clading 50 2 $clading 51 2 $clading 52 2 53 2 54 2 55 2 56 2 57 2 58 2 59 2 60 2 61 2 62 2 63 2 64 2 65 2 66 2 67 2 68 2 69 2 70 2 71 2 72 2 73 2 74 2 75 2 76 2 77 2 78 2 79 2 80 2 81 2
-2.68
21
-23
-154
155
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
-22
24
-154
155
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
25
-27
-154
155
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
-26
28
-154
155
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
15
-17
150
-154
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
15
-17
-151
155
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
23
-25
150
-154
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
23
-25
-151
155
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
-16
18
150
-154
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
-16
18
-151
155
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
-24
26
150
-154
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
-24
26
-151
155
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
29
-31
-154
155
-200
201
#1 imp:n=1
-2.68
-30
32
-154
155
-200
201
#1 imp:n=1
-200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200 -200
201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201
-2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68
33 -34 31 -32 31 -32 37 -38 41 -42 39 -40 39 -40 45 -46 49 -50 47 -48 47 -48 53 -54 57 -58 55 -56 55 -56
-35 36 -33 34 -33 34 -39 40 -43 44 -41 42 -41 42 -47 48 -51 52 -49 50 -49 50 -55 56 -59 60 -57 58 -57 58
-154 -154 150 150 -151 -151 -154 -154 -154 -154 150 150 -151 -151 -154 -154 -154 -154 150 150 -151 -151 -154 -154 -154 -154 150 150 -151 -151
155 155 -154 -154 155 155 155 155 155 155 -154 -154 155 155 155 155 155 155 -154 -154 155 155 155 155 155 155 -154 -154 155 155
#1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading #1 imp:n=1 $clading
16 26
82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
-2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06
61 -62 65 -66 63 -64 63 -64 73 -74 69 -70 71 -72 71 -72 77 -78 81 -82 79 -80 79 -80 3 -4 11 -12 19 -20 27 -28 35 -36 43 -44 51 -52 59 -60 67 -68 75 -76 83 -84 3 3 -4 -4 11 11 -12 -12 19 19 -20 -20
-63 64 -67 68 -65 66 -65 66 -75 76 -71 72 -73 74 -73 74 -79 80 -83 84 -81 82 -81 82 -5 6 -13 14 -21 22 -29 30 -37 38 -45 46 -53 54 -61 62 -69 70 -77 78 -85 86 -5 -5 6 6 -13 -13 14 14 -21 -21 22 22
-154 -154 -154 -154 150 150 -151 -151 -154 -154 -154 -154 150 150 -151 -151 -154 -154 -154 -154 150 150 -151 -151 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 152 -153 152 -153 -153 152 -153 152 -153 152 -153 152
155 -200 155 -200 155 -200 155 -200 -154 -200 -154 -200 155 -200 155 -200 155 -200 155 -200 155 -200 155 -200 -154 -200 -154 -200 155 -200 155 -200 155 -200 155 -200 155 -200 155 -200 -154 -200 -154 -200 155 -200 155 -200 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 153 -200 201 -154 -200 201 155 -200 201 -154 -200 201 155 -200 201 155 -200 201 -154 -200 201 155 -200 201 -154 -200 201 155 -200 201 -154 -200 201 155 -200 201 -154 -200 201
201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading 201 #1 imp:n=1 $clading #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 imp:n=1 $water #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al
17 27
140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 $Al 161 $Al 162 $Al 163 $Al 164 $Al 165 $Al 166 $Al 167 $Al 168 $Al 169 $Al 170 $Al 171 $Al 172 $Al 173 $Al 174
4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
-0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06
27 27 -28 -28 35 35 -36 -36 43 43 -44 -44 51 51 -52 -52 59 59 -60 -60 67
-29 -29 30 30 -37 -37 38 38 -45 -45 46 46 -53 -53 54 54 -61 -61 62 62 -69
152 -153 -153 152 152 -153 -153 152 152 -153 -153 152 152 -153 152 -153 -153 152 152 -153 152
-154 -200 155 -200 155 -200 -154 -200 -154 -200 155 -200 155 -200 -154 -200 -154 -200 155 -200 155 -200 -154 -200 -154 -200 155 -200 -154 -200 155 -200 155 -200 -154 -200 -154 -200 155 -200 -154
201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 -200
#1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al #1 #2 #3 imp:n=1 $Al 201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
67
-69
-153
155
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
-68
70
152
-154
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
-68
70
-153
155
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
75
-77
152
-154
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
75
-77
-153
155
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
-76
78
152
-154
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
-76
78
-153
155
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
-85
86
154
-156
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
-85
86
-155
157
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
83
-85
152
-154
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
-84
86
152
-154
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
83
-85
-153
155
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
4
-0.06
-84
86
-153
155
-200
201 #1 #2 #3 imp:n=1
0
85:-86:156:-157:200:-201
c Surface Card 1 px 0.027 2 px -0.027 3 px 0.065 4 px -0.065 5 px 0.320 6 px -0.320 7 px 0.358
imp:n=0 $outside
18 28
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65
px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px
-0.358 0.412 -0.412 0.450 -0.450 0.705 -0.705 0.743 -0.743 0.797 -0.797 0.835 -0.835 1.090 -1.090 1.128 -1.128 1.182 -1.182 1.220 -1.220 1.475 -1.475 1.513 -1.513 1.567 -1.567 1.605 -1.605 1.860 -1.860 1.898 -1.898 1.952 -1.952 1.990 -1.990 2.245 -2.245 2.283 -2.283 2.337 -2.337 2.375 -2.375 2.630 -2.630 2.668 -2.668 2.722 -2.722 2.760 -2.760 3.015 -3.015 3.053 -3.053 3.107
19 29
66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 c 150 151 152 153 154 155 156 157 c 200 201
px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px px
-3.107 3.145 -3.145 3.400 -3.400 3.438 -3.438 3.492 -3.492 3.530 -3.530 3.785 -3.785 3.823 -3.823 3.877 -3.877 3.915 -3.915 4.050 -4.050
pz pz pz pz pz pz pz pz
3.1375 -3.1375 3.3175 -3.3175 3.5375 -3.5375 3.7675 -3.7675
py py
30 -30
c Data Card mode n phys:n 20.0 0.0 c c neutron source define sdef erg=d1 x=d2 y=d3 z=d4 cel=1 sp1 -3 si2 -1.0 1.0 sp2 0.0 1.0 si3 -0.5 1.0 sp3 0.0 1.0 si4 -1.1 1.0 sp4 0.0 1.0 c nonu 0 30r c c material define m1 92235 1.0889e-4 92238 2.0909e-3 9019 4.3996e-3 1001 5.7058e-2 8016.60c 3.2929e-2 $U3O8 m2 7014.60c 3.64e-5 8016.60c 9.74e-6 $clading m3 1001 6.66e-2 8016 3.33e-2 $Water m4 13027 6.02e-2 $Al c
Tally
20 30
f5:n 0.0 0.0 0.0 0.5 e5 5.300e-7 10.0e-3 20.0 fm5 1.9932e17 c f15:n 0.0 0.0 0.0 0.5 e15 7.19e-8 1.96e-7 5.300e-7 3.059e-6 8.315e-6 2.260e-5 4.540e-4 1.234e-3 3.355e-3 4.076e-1 8.210e-1 1.353 fm15 1.9932e17 c cut:n 1.0e25 print -85 prdmp 0 50000 1 0 0 c nps 1000 c ctme 20 c
1.125e-6 6.144e-5 1.670e-4 9.119e-3 2.479e-2 6.738e-2 1.657e-1 2.466 4.493 8.187 14.92
21 31
B. Lampiran 2. Data input untuk desain elemen kendali Desain Elemen batang kendali RSG-GAS c Cell Card 1 1 -4.87 -1 2 -101 102 2 1 -4.87 7 -9 -101 102 3 1 -4.87 -8 10 -101 102 4 1 -4.87 15 -17 -101 102 5 1 -4.87 -16 18 -101 102 6 1 -4.87 23 -25 -101 102 7 1 -4.87 -24 26 -101 102 8 1 -4.87 31 -33 -101 102 9 1 -4.87 -32 34 -101 102 10 1 -4.87 39 -41 -101 102 11 1 -4.87 -40 42 -101 102 12 1 -4.87 47 -49 -101 102 13 1 -4.87 -48 50 -101 102 14 1 -4.87 55 -57 -101 102 15 1 -4.87 -56 58 -101 102 16 2 -2.68 1 -3 -107 108 17 2 -2.68 -2 4 -107 108 18 2 -2.68 -1 2 101 -107 19 2 -2.68 -1 2 -102 108 20 2 -2.68 5 -7 -107 108 21 2 -2.68 -6 8 -107 108 22 2 -2.68 9 -11 -107 108 23 2 -2.68 -10 12 -107 108 24 2 -2.68 7 -9 101 -107 25 2 -2.68 -8 10 101 -107 26 2 -2.68 7 -9 -102 108 27 2 -2.68 -8 10 -102 108 28 2 -2.68 13 -15 -107 108 29 2 -2.68 -14 16 -107 108 30 2 -2.68 17 -19 -107 108 31 2 -2.68 -18 20 -107 108 32 2 -2.68 15 -17 101 -107 33 2 -2.68 -16 18 101 -107 34 2 -2.68 15 -17 -102 108 35 2 -2.68 -16 18 -102 108 36 2 -2.68 21 -23 -107 108 37 2 -2.68 -22 24 -107 108 38 2 -2.68 25 -27 -107 108 39 2 -2.68 -26 28 -107 108 40 2 -2.68 23 -25 101 -107 41 2 -2.68 -24 26 101 -107 42 2 -2.68 23 -25 -102 108 43 2 -2.68 -24 26 -102 108 44 2 -2.68 29 -31 -107 108 45 2 -2.68 -30 32 -107 108 46 2 -2.68 33 -35 -107 108 47 2 -2.68 -34 36 -107 108 48 2 -2.68 31 -33 101 -107 49 2 -2.68 -32 34 101 -107 50 2 -2.68 31 -33 -102 108 51 2 -2.68 -32 34 -102 108 52 2 -2.68 37 -39 -107 108 53 2 -2.68 -38 40 -107 108 54 2 -2.68 41 -43 -107 108
-120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120 -120
121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 imp:n=1 $U3O8 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading 121 #1 imp:n=1 $clading
22 32
55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
-2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06
-42 39 -40 39 -40 45 -46 49 -50 47 -48 47 -48 53 -54 57 -58 55 -56 55 -56 63 -64 71 -72 65 -66 65 -66 3 -4 11 -12 19 -20 27 -28 35 -36 43 -44 51 -52 59 -60 3 3 -4 -4 11 11 -12 -12 19 19 -20 -20 27
44 -41 42 -41 42 -47 48 -51 52 -49 50 -49 50 -55 56 -59 60 -57 58 -57 58 -65 66 -73 74 -71 72 -71 72 -5 6 -13 14 -21 22 -29 30 -37 38 -45 46 -53 54 -61 62 -5 -5 6 6 -13 -13 14 14 -21 -21 22 22 -29
-107 101 101 -102 -102 -107 -107 -107 -107 101 101 -102 -102 -107 -107 -107 -107 101 101 -102 -102 -105 -105 -105 -105 103 103 -104 -104 -105 -105 -105 -105 -105 -105 -105 -105 -105 -105 -105 -105 -105 -105 -105 -105 105 -106 105 -106 -106 105 -106 105 -106 105 -106 105 105
108 -107 -107 108 108 108 108 108 108 -107 -107 108 108 108 108 108 108 -107 -107 108 108 106 106 106 106 -105 -105 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 -107 108 -107 108 108 -107 108 -107 108 -107 108 -107 -107
-120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 imp:n=1 $clading -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 imp:n=1 $water -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al
23 33
113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 321 143 321 144 321 145 321 146 321 147 321 148 321 149 321 150
4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 6
-0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -0.06 -10.08 -10.08 -7.79
27 -28 -28 35 35 -36 -36 43 43 -44 -44 51 51 -52 -52 59 59 -60 -60 63 63 -64 -64 61 -62 73 -74 67 -68 65
6
-7.79
-66
68 -103
104 -120
121 #1 #2 #3 #4 #5 imp:n=1 $SS-
6
-7.79
69
-71 -103
104 -120
121 #1 #2 #3 #4 #5 imp:n=1 $SS-
6
-7.79
-70
72 -10
104 -120
121 #1 #2 #3 #4 #5 imp:n=1 $SS-
6
-7.79
67
-69 101
-103 -120
121 #1 #2 #3 #4 #5 imp:n=1 $SS-
6
-7.79
67
-69 -102
104 -120
121 #1 #2 #3 #4 #5 imp:n=1 $SS-
6
-7.79
-68
70 101
-103 -120
121 #1 #2 #3 #4 #5 imp:n=1 $SS-
6
-7.79
-68
70 -102
104 -120
121 #1 #2 #3 #4 #5 imp:n=1 $SS-
0
75:-76:107:-108:120:-121
c Surface Card 1 px 0.027 2 px -0.027 3 px 0.065 4 px -0.065 5 px 0.290 6 px -0.290 7 px 0.328 8 px -0.328 9 px 0.382 10 px -0.382
-29 -106 108 30 -106 108 30 105 -107 -37 105 -107 -37 -106 108 38 -106 108 38 105 -107 -45 105 -107 -45 -106 108 46 -106 108 46 105 -107 -53 105 -107 -53 -106 108 54 105 -107 54 -106 108 -61 -106 108 -61 105 -107 62 105 -107 62 -106 108 -73 105 -107 -73 -106 108 74 105 -107 74 -106 108 -63 -107 108 64 -107 108 -75 -107 108 76 -107 108 -69 -101 102 -120 70 -101 102 -120 -67 -103 104 -120
-120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al -120 121 #1 #2 #3 imp:n=1 $Al 121 #1 #2 #3 #4 imp:n=1 $AgInCd 121 #1 #2 #3 #4 imp:n=1 $AgInCd 121 #1 #2 #3 #4 #5 imp:n=1 $SS-
imp:n=0 $zero-importance outside world
24 34
11 px 12 px 13 px 14 px 15 px 16 px 17 px 18 px 19 px 20 px 21 px 22 px 23 px 24 px 25 px 26 px 27 px 28 px 29 px 30 px 31 px 32 px 33 px 34 px 35 px 36 px 37 px 38 px 39 px 40 px 41 px 42 px 43 px 44 px 45 px 46 px 47 px 48 px 49 px 50 px 51 px 52 px 53 px 54 px 55 px 56 px 57 px 58 px 59 px 60 px 61 px 62 px 63 px 64 px 65 px 66 px 67 px 68 px
0.420 -0.420 0.645 -0.645 0.683 -0.683 0.737 -0.737 0.775 -0.775 1.000 -1.000 1.038 -1.038 1.092 -1.092 1.130 -1.130 1.355 -1.355 1.393 -1.393 1.447 -1.447 1.485 -1.485 1.710 -1.710 1.748 -1.748 1.802 -1.802 1.840 -1.840 2.065 -2.065 2.103 -2.103 2.157 -2.157 2.195 -2.195 2.420 -2.420 2.458 -2.458 2.512 -2.512 2.550 -2.550 2.775 -2.775 2.937 -2.937 3.003 -3.003 3.088 -3.088
25 35
69 px 3.596 70 px -3.596 71 px 3.681 72 px -3.681 73 px 3.748 74 px -3.748 75 px 3.910 76 px -3.910 77 px 4.00 78 px -4.00 c 101 pz 3.137 102 pz -3.137 103 pz 3.250 104 pz -3.250 105 pz 3.355 106 pz -3.355 107 pz 3.537 108 pz -3.537 109 pz 3.805 110 pz -3.805 c 120 py 30 121 py -30 122 py 30.5 123 py -30.5 c Data Card c neutron source define sdef erg=d1 x=d2 y=d3 z=d4 cel=1 sp1 -3 si2 -1.0 1.0 sp2 0.0 1.0 si3 -0.5 1.0 sp3 0.0 1.0 si4 -1.1 1.0 sp4 0.0 1.0 c c material define m1 92235 1.0889e-4 92238 2.0909e-3 9019 4.3996e-3 1001 5.7058e-2 8016.60c 3.2929e-2 $U3O8 m2 7014.60c 3.64e-5 8016.60c 9.74e-6 $clading m3 1001 6.66e-2 8016 3.33e-2 $Water m4 13027 6.02e-2 $Al m5 47107 -0.85 49000 -0.1 48106 -0.05 $AgInCd m6 26054 -0.895 24050 -0.105 $SS-321 c mode n kcode 10000 1.0 50 300 ksrc 0. 0. 0. print nps 20000
26 36
Lampiran 3. Diagram Alir Program MCNP ( Musyarofah,2004 )
Start Plot Geometry ?
Pre-Initialization
yes
PLOT
yes
XACT
yes
MCRUN
no
GETEXM EXEMES
Prepare crosssection ?
UNIQUE (Outp)
no
TTYINT Calculate transport ?
Set up Problem yes
IMCN
no
no
Plot tallies no
Stop
yes
MCPLOT
