122
BukuI
ProsedingPertemuandan Presentasi//miah PPNY-BATAN.Yogyakarta/4 -15 Ju/i 1999
PERHITUNGAN PELEP ASAN ZA T RADIOAKTIF BAHAN BAKAR REAKTOR KARTINI FUNGSI RING/BURN UP DALAM KEADAAN KECELAKAAN Bambang Soemarsono PusatPenelitianNuklir Yogyakarta
Yanuar Wahyu Wibowo BPTAIBAPETEN
ABSTAK PERHITUNGAN PELEPASAN ZAT RADIOAKTIF BAHAN BAKAR REAKTOR KARTINI FUNGSI RING/BURN UP DALAM KEADAAN KECELAKAAN Telahdilakukan analisisperhitunganpelepasan zat radioaktif dari bahan bakar reaktor Kartini pada kondisi kecelakaandengan menggunakanpaket program komputerORlGEN2 don FRCRL2.Analisa dilakukan denganterlebih dahulu meninjau reaktor Kartini beroperasidalam kandisi normal dengandaya 100 Kw selama1th. 2th. 3th, 4th don 5th sehingga terjadi penumpukannuk/idaradioaktifyang besarkomposisinyadihitung denganpaketprogram ORlGEN2. Kemudiandiasumsikanreaktor mengalamikehilanganair pendingin don terjadi LOCA untuk selanjutnya timbul pelepasanzat radioaktif Untukpelepasanzat radioaktif yang berbentukgas dihitung denganpoker program FRCEL2yang dapat menentukanbesarnyahasilfisi gasyang berdefusidi gap bahan bakarpada kondisi operasi normal untuk kemudianmenghitungpelepasanzat radioaktif berbentukgas saar terjadi keretakanbahan bakar. Dari hasil perhitungandiperolehaktivitas nuk/ida berbentukgasXe don 1 sebesar 20 % yang sebagianbesar(75 %) berasaldari ring B dari aktivitastotal nuk/ida seluruh terasreaktoryang besarnya4.918 E+05 Ci untukwaktu operasi5 tahun dengandaya100 Kw. Dihitung pulafraksi difusi gas Xe don I tiapring setelahterjadi LOCA.
ABSTACT THE CALCULATION OF RADIOACTIVITY NUCLIDE RELEASE FROM KARTINI REACTOR FUEL ELEMENTS AS FUNCTION RING AT ACCIDENT CONDITION Radioactivity release calculationfor Kartini reactorfuel elementat the accidentcondition by ORlGEN2dan FRCRL2codehave beendone. Analysisis doneat the condition at Kartini reactor normallyoperatedat 100 Kw power in time 1, 2, 3. 4. and 5 years until radioaktivity nuclide calculation by ORlGEN2 code.And then assumptionthe reactor lost water cooling or LOCA and radioaktivity releaseto environmental.Thegases radioactivity releasein gap and environmentalcalculating by FRCRL2code.From calculating by computercodefind nuclide activityfor Iodium andXenongasesfission productis 20 % (or 75 %from B ring) from total activity nuclide ofwhole reactor coreis 4.918E+05 Ci to operationtime ofreactor5 year, 100 Kw. Fissionproduct for I andXe gasescalculatingcachring after LOCA.
PENDAHULUAN D alam suatu sistem operasireaktor nuklir akan selaludihasilkankandunganzat radioaktif yang selalu terkungkung dalam sistem perisai radiasi menurutdisainclanperencanaansesuaidenganjenis clanpendayagunaan reaktortersebut. Salah satuhal yang paling diperhatikan adalah masalah pengamananradiasi yang dihasilkan oleh reaktor nuklir yang daTi gas-gasbasil fisi yang dengan melalui proses difusi akan keluar daTi bahan bakar clan kemudianakanmenyebarke sekitarnyadalam sistem pengungkung reaktor. Bila sebagian sistem pengungkung mengalami kerusakan maka tidak menutup kemungkinantimbuinya penyebaranzat radioaktif (terutama yang berbentuk gas) ke lingkungan. Dalam permasalahanini akan dibahas
BambangSoemarsono, dkk
mengenai seberapa jauh pelepasan zat radioaktif pada Reaktor Kartini yang diasumsikan mengalami kecelakaan dengan tujuan daDruang lingkup sebagai berikut: a) Menganalisis karakteristik difusi gas-gas basil fisi yang aktivitas maupun tenaga peluruhannya tinggi daD umur paruhnya lama daTi teras reaktor Kartini, seandainya terjadi kecelakaan. b) Merintis usaha penghitungan pembebasan gas basil fisi daTiteras reaktor. c) Kebutuban untuk lebih memahami model matematik, metode numerik daD teknik pemrograman untuk menyelesaikan persoalan fisika. d) Analisis terbadap karakteristik difusi gas basil fisi dilakukan dengan memperbitungkan kondisi kecelakaan terparah.
ISSN 0216-3128
ProsedingPertemuandan Presentasi/lmiah PPNY-BATAN, Yogyakarta 14 -15 Ju/i 1999
Buku I
TEORI DAN ANALISIS FISIS
Difusi Gas Hasil Fisi Pada Operasi Normal
Pembangkitan dan Penyusutan Zat-zat Hasil Fisi Persamaandasaryang digunakanoleh paket program ORIGEN2 untuk menggambarkanpembangkitandan penyusutannuklida i adalahsebagai berikut: dX;(t)
N
=L/ijA.jxj(t)+i(t)
dt
j=1
123
Untuk menggambarkan prosesdifusi gas-gas basil fisi, paket program FRCRL2 menggunakan konsep "bola-ekivalen" (equivalent-sphere)serta hukumkedua Fick. Bahan bakar dianggapsebagai suatupolikristalin yang terdiri dari kumpulanbola berukuranseragamdenganjari-jari ekivalen,a,yang didefmisikansebagai:
N
LfijO"kXk(t)
k=l
3V
a=
(3)
Sr
(1)
dengan: dirnana: Xi (t) = Jumlah nuklida i pada saat t N = Banyaknya nuklida yang diperhitungkan Iii
= Fraksi dari peluruhan nuklidaj yang
ST = Luas permukaan total pembebasangas melalui proses difusi V = Volume polikristalin Harga ST dapat diperoleh dengan teknik adsorpsi gas (gas-adsorption techniques). Dengan demikian jarijari ekivalen diperoleh secara eksperimental.
).i
menghasilkan nuklida i = konstanta peluruhan nuklida i
tP(t)
= Fluks neutron terata-rata terhadapruang
/;t
clantenaga neutron = Fraksi dari serapanneutron nuklida k yang
at
menghasilkan nuklida i = Tarnpang lintang mikroskopis serapan
ri
neutron untuk nuklida k = Laju pengeluaran fraksional nuklida i
Fi
secara kontinyu dari sistem = Laju pemasukannuklida i secara kontinyu
Persamaan dasar yang digunakan oleh paket program FRCRL2 untuk menggambarkan proses difusi gas hasil fisi i daTi dalam elemen bahan bakar pada kondisi operasi normal adalah sebagai berikut :
r
8r2
+ Bi -Ai
dengansyaratawal : Xi (r, 0) = 0
X; (r,t)
(4) (5)
ke dalarn sistem
dansyaratbatas Apabila irradiasi neutron dilakukan dengan harga fluks neutron konstan selama selang waktu tertentu, maka daya termal yang dibangkitkan dalam bahan bakar selama selang waktu tersebut diperoleh dari persamaan:
P(t) = 1,602 X 10-19 iL;X;(t)a(
R;
(2)
dimana: P(/) = Daya tennal total yang dibangkitkan oleh sistem pada saat1 (MW th) IjJ
= Fluks neutron rata-rata (konstan) pada saat
1 (neutron. cm-2detik-1 Xi (I) = J11mlahnuklida fisil i (atom) u(
= Tampang lintang mikroskopis fisi nuklida
R;
fisil i (cm1 = Tenaga tennal yang dibebaskan dari setiap reaksi fisi nuklida fisil i (Mev/fisi)
ISSN0216-3128
Xi (0, t) *
00
Xi (0, t) = 0
(6) (7)
dimana: X; (r, t) = Jumlahnuklida (gas)i persatuanvolume padasaatt danpadajarak r dari pusatbola (atorn/cm3) Di = Koefisiendifusi gas i di dalambahan bakar(cm2/detik) B; = Laju pembentukan gas i (atomcm-3 detik-1 Ai = Konstantapeluruhangas i (detik-1 t = Waktu (detik) r = Koordinatradial di dalambola (cm) a = Jari-jari bola-ekivalenuntukbahanbakar (equivalent-sphere radiusfor fuel materia/)(cm) Harga koefisien difusi dapat diperoleh dengan menggunakanpersamaan :(11,13,15)
BambangSoemarsono, dkk.
124
ProsedingPertemuandan Presentasillmiah PPNY-BATAN,Yogyakarta14 -15 Juli 1999
BukuI
(8)
dengan:
Untuk selang waktu terjadinya kecelaKaan cukup lama maka pembebasanfraksionalgas i (FO dari basil gas fisi 'pada akhir kecelakaan telah melampauiharga 0,9, maka pembebasanfraksional gas i (FO dapatditulis sebagaiberikut :
D;o = Hargabataskoefisiendifusi gas i (cm2detik) Qi = TenagaaktivasiArrhenius untukprosesdifusi (cal/mol) R = Konstantagas umum(= 1,986cal.mol-1OK-I) T = Suhumutlak (OK)
Difusi Gas Hasil Fisi Pada Kondisi Kecelakaan Dengan anggapan bahwa selang waktu terjadinya kecelakaan (ta) terlalu singkat dibandingkan dengan jangka waktu operasi reaktor (to), maka proses peluruhan, serapan netron serta pembentukan gas-gas basil fisi selama terjadi kecelakaan tidak banyak mengubah jumlah gas-gas basil fisi tersebut yang telah terbentuk selama operasi reaktor. Berdasarkan anggapan tersebut, persamaan dasar yang menggambarkan proses difusi pada kondisi kecelakaanadalah sebagai berikut :
(12) Sedangkanlaju pembebasanfraksional gas i dapat dihitung denganpersamaan(11).
Bahan Bakar Meleleh Apabila bahan bakar telah mulai meleleh, pembebasan fraksional gas i dari bahan bakar tersebut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan empiris sebagai berikut : (11)
~(l) = ~ + AJTM
dimana: Fi (I) = Pembebasan.fraksion~1gas i pada saatbahall bakar telah meleleh selama I Lll (frak-
sional) r
(5)
daDsyaratbarns
: Xi (0, t) * 00
(6)
Xi (a, t) = 0
(7)
Untuk selang waktu terjadinya kecelakaan (to) tidak lama bagi proses difusi gas i yaitu hila harga(Di t ;r2/ a1 cukup kecil, sehinggapactaakhir kecelakaanharga pembebasanfraksionalgas i (F;) belum mencapai harga 0,9 maka akan diperoleh persamaanpembebasangas i setelah kecelakaan terjadi selamamdt, sebagaiberikut: (11,13)
,
F '- 6 r
'Vir
1=1
D1.1 At a
2
] 3 [L
A
hall bakar meleleh (fraksional) , = Gradien graflk data eksperimen pembebasan fraksional gas i terhadap selang waktu melelehnyabahan bakar (1!~)
Laju pembebasangas i pada keadaanbahan bakar melelehdapatdihitung denganpersamaan (11).
Distribusi Suhu Reaktor Kartini adalah suatu reaktor penelitian yang menggunakanbahan bakar U-ZrHx. Bahan bakar U-ZrHx tersebut mempunyai karakteristikperpindahanpanassebagaiberikut :(16) kf(1) = 0,175854+ 7,49473.10.5 T
m D'.1 At
1=1
= Pembebasan fraksional gas i sebelum ba-
(9)
8r2
dengansyaratawal : Xi (r, 0) = Xi, 0
[Lm
Fi
-
a
2
]
(10)
dengan: Di,/ = Hargakoefisiendifusi gas i padaselang waktu terjadinyakecelakaanantara (1- I) ~t sampail~t (cm2/detik) Sedangkan laju pembebasan fraksional gas i adalah :
P(1) c(1) = 2,04 + 4,17.10-3T
dirnana:
kl1) = Konduktivitaspanasbahanbakar U-ZrHx (watt/(cm.oC» !JC1) = Beratjenis bahanbakar U-ZrHx (grtcm3) c(1) = Panasjenis bahanbakar U-ZrHx Goulet
(gr.oc» (11) BarnbangSoemarsono,dkk
T
= Suhubahanbakar U-ZrHx (OC)
ISSN 0216 -3128
ProsedingPertemuandan PresentasiIlmiah PPNY-BATAN.Yogyakarta14 -15 Juli 1999
125
Buku I
Dengan menggunakan karakteristik perpindahan panasbahan bakar U-ZrHx di atas,distribusi suhu elemen-elemenbahan bakar di seluruhteras, baik untuk kondisi operasi normal maupun kondisi kecelakaandapatdihitung.
TATA KERJA
e.
digunakanuntuk menaikkan suhu daTielemenelemenbahanbakaritu sendiri. Tindakan pengamananbaru dapat dilakukan setelahkecelakaanterjadiselama4000detik.
Jenis gas basil fisi yang ditinjau antara lain adalah: Kr85, Kr87, Kr89, Kr90
Dalam melakukan analisis pelepasanzat radioaktif bahan bakar Reaktor Kartini dilakukan denganmenjalankanbeberapapaketprogram ialah paketprogramTRIGAP,ORIGEN2clanFRCRL2. ProgramTrigap digunakanuntuk perhitungan penentuandistribusi daya clan distribusi fluks neutronreaktor. ProgramORIGEN digunakanuntuk analisis perhitungan komposisi isotop bahan bakar yang menyangkutpembangkitanclanpenyusutannuklida zat hasilfisi. Program FRCRL2 digunakan untuk perhigas hasil fisi tungan laju prosesdifusi pembebasan dalam keadaan operasi normal maupun kondisi kecelakaan. Langkah pertama dilakukan penentuan distribusi daya dan distribusi fluks neutron dalam keadaanoperasinormal denganprogramTRIGAP. Besaran distribusi daya/fluks neutron digunakan sebagaisalahsatuinput untukmenjalankanprogram ORIGEN, yang selanjutnyamenjalankanprogram ORIGEN untuk penentuankomposisinuklida dalam bahan bakar. Langkah selanjutnyaadalahmelakukan perhitungandan analisis terhadapkarakteristik difusi gas basil fisi dalam keadaanoperasinormal. Padakeadaantersebutdihituilg fraksi gas basil fisi yang terkumpul di gap antara bahan bakar dan kelongsong.Perhitunganselanjutnyaadalahanalisis gas basil fisi dalam kondisi kecelakaanterparah. Dalam kondisi kecelakaanterparah ini dilakukan beberapaasumsisbb: a. Reaktorberoperasipadabebanpuncak(1 OOkw) dalam jangka waktu yang lama. Peninjauan dilakukan tiap 1th, 2th,. sampai 5th sehingga burn-upnyaberlainan. b. Pada waktu operasi paling lama yakni 5th, secara tiba-tiba diandaikan teras reaktor mengalamikehilanganseluruhair pendinginnya. c. Udara disekitar ruangan reaktor tidak mampu menghantarkanpanas yang dibangkitkan oleh elemen bahan bakar yang ada di dalam teras reaktor. d. Selamaterjadi kecelakaanreaktor,sistemscram tidak berfungsi dan sistem reaktor dianggap tetap menghasilkandaya 100 kw yang banyak
d 1139 , , 1133, 1134, 1'35.1136 , , 1137,.1138 an X 133 X 135 X 137 X 138 X 139 X 140 d X e,e,e,e,e,e,ane
1131 1'32
141
Kemudian diperhitungkantotal gas basil fisi yang terbentuksesuaijenisnya yaitu Kripton, Iodium daD Xenon. Oleh karenakarakteristik daDsifat masingmasinggas basil fisi berbedamaka dapatditentukan aktivitas gas basil fisi yang lebih dominan yaitu jenis gas basil fisi yang mempunuai waktu peluruhan lama daDtenaga peluruhannya yaitu 135 J . ... lsotop1131, 1132, 1133, Xe133 dan Xetinggi Jems .ems gas basil fisi yang terbentuk akan dihitung besar aktivitas(Curie), masa(gram) dan panaspeluruhan (Watt). Mekanismepenghitungankecelakaanbahan bakarsecaragarisbesaradalahpada operasinormal daya 100kw selamawaktu t dihitung fraksi Xe dan I yang berdifusidan terkumpul di gap bahanbakar dan laju pembebasangas Xe dan I selama 4000 detik. Saat terjadi LOCA dihitung fraksi pembebasandan laju pembebasanfraksional gas basil fisi dimana kondisi bahan bakar telah mengaiami keretakan.Perhitungandilakukan untuk tiap bagian meshbahanbakardaDkemudiandijumlahkanuntuk mendapatkan total fraksi pembebasandan laju pembebasan gasbasil fisi seluruhterasreaktor. Untuk perhitungansuhupada kondisi operasi normaldilakukananalisispendekatansbb: a. Suhu pendingin pada seluruh bagian reaktor sarna. b. Koefisienperpindahanpanaskonveksi dari luar kelongsongke pendinginsangatbesar,sehingga suhubagianluar kelongsongsarnadengansuhu pendingin. c. Jarakantaragapbahanbakar dengankelongsong sangat kecil sehingga dianggap tidak berpengaruh. d. Diameter elemen bahan bakar sangat kecil dibanding dengan dimensi reaktor, sehingga untuk bagian tertentu pada bahan bakar pembangkitanpanasnyakonstan. Untuk analisis distribusi suhu pada koridisi kecelakaanmengembil asumsi yang sarna seperti yang sudahdijelaskailpadabagianseluruhnyayaitu pada asumsianalisisperhitungangas basil fisi pada kondisikecelakaanterparah.
126
Buku I
HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk dapatmengetahuijumlah gas fisi yang berdifusi keluar dari bahan bakar reaktor, harus diperhitungkanterlebih dahulujumlah gas fisi yang terbentuk selama operasi normal dengan paket program ORIGEN2. Sebagiandari hasil keluaran program ORIGEN2 dapat digunakan sebagaidata input untuk program FRCRL2 untuk menghitung distribusi suhu bahanbakar daDfraksi gas hasil fisi yang terkumpul dalam gap setelahdifusi keluaran dari bahan bakar pada operasi normal. Proses berikutnyaadalahmenghitungdistribusisuhubahan bakar hingga kondisi kecelakaan terjadi yang kemudian dihitung fraksi gas hasil fisi yang berdifusi keluar dari bahan bakar/terasreaktorbila kelongsong bahan bakar mengalami keretakan. Pada perhitungandenganpaket program ORIGEN dapatdiperolehbesarpembangkitanclanpenyusutan hasil fisi baik yang berbentukpadat, cair maupun gas. Dalam permasalahanini hanya ditinjau hasil fisi yang berbentuk gas. Dalam proses analisis dengan paket program ORIGEN dihitung aktivitas
Proseding Pertemuan dan Presentasi //midh PPNY-BATAN, Yogyakarta 14 -15 Juti 1999
gas basil fisi yang terbentukdiseluruhterasreaktor Kartini setelah reaktor beroperasi pada kondisi nonnal dengandaya penuh 100 KW se1ama1 tabu, 2 tahun,3 tahun, 4 tahundan 5 tahun. Setelahitu gas-gasbasil fisi dibiarkan mengalami peluruhan selama2 hari dengantujuan untuk dapatmengetahui jenis gas basil fisi yang mempunyai umur paruh relatif lama dapat terdeteksi dan layak untuk dihitung fraksi difusinya dengan paket program FRCRL2. Besar aktivitas gas-gasbasil fisi yang terbentukselamareaktor Kartini beroperasidengan daya 100 KW selama 1 tahun hingga 5 tahun ditunukkanpada Tabel 1 dimana aktivitastotal.daTi gas-gashasi1 fisi hanya sekitar 15% daTiaktivitas total semuazat basil fisi yang terbentuk dise1uruh teras reaktor Kartini. Untuk gas basil fisi yang aktivitasdan tenagapeluruhannyatinggi dan umur paruhnyarelatif lama setelahmengalamipeluruhan dua hari ditunjukkanpadaTabel2. Fraksi difusi gas basil fisi daTibahanbakar yang terkumpu1di gap padaoperasinonnalditunjukkanpadaTabel3.
Tabell. Aktivitasgas-gashasi!perhitunganORlGEN2.l OUTPUT UItIT = 8 I !JiRAD1AS1 TERASREArTORtARTIKf 100(~ SELAI1A 5 iH POWER:~.99999£-02 ~W, BURItUP~ I.B2625E+O2IIWD. FlUX= B.OOE+11~/C:lJr2-S:~) ; SU.,IIARY iAalE: :iADIOACiIVfiY. CURIES TERAS REArTOR rARTlKI .
(R 8~:I rR 8; rR sa KR 69 KR90 (R 91 ~R 92 1131 11:2 113~ XE13j XE133" i!34 !L35 XE135 XE135~ 11:;0 113b:1 IL3; XEL3i 1133 XE1J3 1139 XE139 ~E140 XE14L lR
IE
r()T~l
IRD1.0YR !RD2.0YR IRD3.0YR fRD4.0YR IRD4.5YR iRD5.0YR DEC1.QAYOEt2.DAY 1.05eE+03 1.058£tO3 1.057£+031.057E+031.061Et03 1.061E+C3Z.t.22E+(116.~O(1E-'.)1 2.1~1EtO3 2.150E+03 2.149E+O32.149£+032.156E+O32.157£+03 4.542E-0'J 9.461E-:J9 'J.024EtO'J3.023E.03 3.022:~3 3.020EtO33.033Et03 3.032E+0'J8.652E+002.472E-:J2 3.S73E+O33.812£+03 3.S10E+O33.S69E+O33.SSS£~3 'J.6B4E+03O.OOOE+OO O.OOOE+OO 3.S11E+Oj 3.825E+03 3.S24E+03'J.S22E+v~3.S~SE+03j.837E+03 O.OOOE+OO 0.000£.00 2.904E+O32.903(+032.902:+03 7.901E+O32.913E+032.~L2E+O3O.OOOE+OO O.OOO£tliO 1.2S1£tOj 1.2S0EtO3 L.27'/E+O3J.279E'03 L.294£+03 1.2B4£+Oj O.OOOE+OO O.OOOE+JJO 2.349E+O3Z.349EtO3 2.349E+O32.349Et03 1.~59E+Oj 2.35'E.03 Z.191E+032.~21E"O~ 3.527E.03 3.527£+03 3.521E+033.527EtO33.542E+033.542£+03 .2.942:.0. 2.31aE+!)~ 5.630E+O35.629E~3 S.~2SE+O3 ~.621E+JJ3. 5.05IE+0'J S.,sS1E.,032;,s09E"03 1.li3~+0~ S.b31E+O3S.b31E+O~5.630E+O35.b29E+O3 S.,s53E+03S.6S3E+03S;449E+03S.OObE+O3 1.6~8E+O2L.6JS£+:J21.5~aE+02!.63SE+O71.645£+02 1.6~5E.02 1.50SE.02 1.234£...)2 6.341£+0'J b.340E+O3&.33SE+:J3 6.3'J1E+O3 &.364E+03a.;l64E+(131.&14E-04 9.317E-!3 5.2b3E;.O35.262E+il3 5.262:;'03 5.2,slE+O~5.2S3E+C35.2g3E+03 4.265E;.G23.447E.;..~1 4.9Y1E+03 4.9B4E+034.~16E+034.Y61E+O34.983E+Oj 4.919E;.03 1.92SE"O~3.19~E+02 '1.443E+O29.443E+02 9.44'JE+029.443E+029.484E+O29.4B4E+O26.836E+Ol;.52~E+I)O 2.50SE+O'J2.50SE+0~2.S07E+O32.507E.03 2.51iE+03 2.511E+O3O.OOOE+ilQ 1).000:+00 1.051E+03 1.b5L~+O31.~51E+O3l.b50E+O31.65;E.03 1.&57:+03 O.OOOE+O'J 0.000£.00 2.704E+O32.704E+03 2.703E+O32.102E+032.713E;.O~2.713£tO3 O.OOOE+OO O.~COE"()O 4.~99E+03 4.999E+O34.996E+O3'.991E+JJ35.01BE+03S.01SE+03O.OOOE+OO ~.OOOE.OO 1.36~:;.03 1.365E+03 1.3&4E+O31.364E+031.370£+03 1.369E+O5O.OOCE+OO v.OOOE;.OO 5.220E+O35.21SE.O3 5.717E+O35.2L~E+O35.2~BE+O35.231E+O3C.OOOE+OO O.OOOE+OO b.2,soE+O26.264E+O2a.262E+fJ2b.2,sOEtO2b.2S6Et02 6.265£+02 O.OOCE+OG O.OOOE+O'J 4.2S4E+03 4.292E+03 4.2SLE+O34.2BOEtO34.299£+05 4.297E+~3O.OOOE'OO 0.(100E+(10 3.021E.O'J 3.02bE+03 3.025£+033.024E+03j.036E+O~ 3.'J36£.Q3 'J.OOO£+OO O.,)/)OE+OO 1.012;"03 1.011E+03 1.0L1~+051.010£+031.O15Et03 1.Ol~Et03 O.OOOE+OO !).C~OE.OO
1.922E~O4 1.9Z3E+04 1.923E+O. ~.124E+04 1.~3ZE+O4 1.~32:+0A, 1.130E+Ol).~~3E,/)1 3.2~5E+O4 3.2b4E+043.2b4E~4~.263E+O4 3.2J7E+O4 ~.177E+04 3.170:'"035.bO7E,:C3 3.0biE+Q43.!Jb6E+O4 3.065E+{I4 3.0b3E,.O4 3.076E+O4 3.075E~O4 i.,,1!:.O3 5.5:'0£-03 4.S30E+0~. 4.365E'O54.SS2E+O5 4.892E+05 4.914~+OS 4.918E,.(l5 ~.;~7E.O4c 3.:SJE.-j4
BambangSoemarsono, dkk
ISSN 0216 -3128
1-131 .223E-20 ~-I-IIIIIIIIIIII J,! ""
ProsedingPertemuandan PresentasiIlmiah PPNY-BATAN.Yogyakarta14 -15Ju/i 1999
Buku I
127
Tabel2. Aktivitas nuklidapada operasinormalyang dihitungfraksi difusinya. No
Nuklida
Panas peluruhan(watt)
Massa(gram)
Aktivitas,Curie
8,013
2359
1,902E-O2
2
1-132
58,22
3542
3,430E-O4
3
1-133
33,93
5651
4,986E-03
4
Xe-133
5653
3,O19E-O2
5
Xe-135
4979
1,948E-O3
6,055 16,66
Tabel3. Fraksi difusipada operasinormal tiapring.
SPECIES
RING B
RING C
RINGD
RINGE
RINGF
1-131
1.852E-19
9.249E-20
1.498E-19
7.80IE-20
1-132
1.852E-19
9.249E-20
1.498E-19
7.801E-20
1.223E-20
1-133
1.852E-19
9.249E-20
1.498E-19
7.801E-20
1.223E-20
Xe-133
3.110E-12
2.263E-12
3.788E-12
2.621E-12
6.530E-13
Xe-135
3.110E-12
2.263E-12
3.788E-12
2.621E-12
6.530E-13
Tabel4. Aktivitas nuklidayang berdiftsi sete/ahLOCAse/ama4000detik No
Nuklida
Panas peluruhan(watt)
Massa (gram)
Aktivitas,Curie
1-131
3.384E-O3
0,996
8.032E-O6
2
1-132
2.459E-O2
1,496
1.448E-O7
3
1-133
1.433E-O2
2,386
2.106E-O6
4
Xe-133
5. 149E-01
480,675
2.567E-O3
5
Xe-135
1.41IE-OO
423,364
1,656E-O4
Pada distribusi suhu bagian tengah bahan bakar untuk tiap ring dalam kodisi kecelakaandihitung denganprogramFRCRL2ditunjukkanpadaGambar 1 clanGambar2. Distribusi fraksi difusi gasXe clan I padakondisi LOCA di ring ,BsepertipadaGambar 3 clan Gambar4. Fraksi difusi tiap ring untuk gas Xe clanI ditunjukkanpadaGambar5 clanGambar6 serta laju difusi fr~sional tiap ring untuk gas Xe clanI pada Gambar 7 clanGambar 8. Untuk fraksi difusi gasXe clanI dari seluruhelemenbahanbakar di ring B dan selufuhterasreaktorditunjukkanpada Gambar 9 clanGambar 10. Besar aktivitas nuklida clan panas peluruhannya pada kondisi LOCA ditunjukkanpadaTabel4.
IIStZI.., ...lOCI" ~
~
.. ,
;
i
J
I II., ,
a~..: . I'~-e-;;
33333333;
, "'1', Gambar 1
ISSN 0216-3128
ILIXDt
ea.
',*
Distribusi suhu bagian tengah bahan bakar pada kondisi loss of coolant accident. BambangSoemarsono,dkk.
~I }' ---~ ,~ Et:a
ProsedingPertemuandan PresentasiIlmiah
128
Buku I "ST2/=S' lUlUI1DOR
PPNY-BATAN, Yogyakarta 14 -15 Juli 1999
,,;:./~=:::::::~\" C.or-1]
!..~ /
//2'-"/
~--;-~~':
.1
"
f
'"
""~
,.a
~ Gambar
..,
2.
Distribusi
pada
h.,.i
kondisi
loss
11m!tOTIL ,. ll#! ~
C.S'-G
bakar
of coolant
"'"
.
I li..E
..
"
x
~
I
.
; ..,
di
./
/
y
y
~~=t~~ ring
accident.
"',,,,;;...j
OUt.I ..tik ,
B
Gambar 5. Frakfi difusi gasXe dari bagian tengah bahanbakar.
lJ I'~ I
rw.-
41."'11
!o,.. CASI ..1 ...DOmI -MIA!
}, II.. I .II.. C
1a
0II...
.II..'
.. . : ..j
....
c
J ..
:
. .
. .
OJ
0
I
/
I
ok"
J'
¥~::~~ .."" lxi.,
-:-
11"'1 fOT'"1 I..t rrm1I
I /~t='" ~
~-~
'" f' ~
A A ~
!&O...( hi;. I
Gambar 3. Distribusi fraksi difusi gas Xe pada suatuelemenbahanbakar di ring B.
,."...
/ ft'
/'
/'
y
I
I
.I-..'i"~
,.
suhu '.W 110-bahan
0 II..
;. .
(!"""'i~ .'-..
rn.:..
All...
1.'..c
II. lotiO~I
"'"
~
""EM",ron,co,
UI ,. ,~ I
, .."IC
I
Gambar 6. Frakrsidifusi gas I dari bagian tengah bahanbakar.
I.U--
., ....
...
. .
1
..,
.
U.II rl"lDAllIC W So IAII ~
r~
--IAPI
~
. \
i
~
t
J
. .
.., i
..;
.
.. 3
r~~
==A=;
1""",..-
hll,I..loI
Gambar 4. DistribusifrakS'idifusi gas I pada suatu elemenbahanbakardi ring B.
I "'It
I
Gambar 7. Laju difusi frabional gasXe dari bagian tengahbahanbakar.
ProsedingPertemuan don Presentasi I/miah PPNY-BATAN, Yogyakarta 14 -15 Juti 1999
.
KESIMPULAN
1.11-.
. ~
\
129
Buku I
;
1 0
~1A'I'" II.. I
II"
C
I
.
.II.. .
~ -..~
. . :
"'--
~
~
;
.3.j L~~~ i
ChI'"
Gambar 8. Laju difusi fraksional gas I dari bagian tengahbahanbakar.
Dari basil perhitungan dengan menggunakan paket program komputer ORIGEN 2 daD FRCRL 2 diperoleh aktivitas gas-gas basil fisi yang terbentuk diteras reaktor Kartini yang beroperasi dengan daya 100 Kw selama 5 tahun sekitar 20 % daTi aktivitas !otal nuklida yang terbentuk diseluruh teras reaktor yang besarnya 4.918E+05 Ci, sedangkan aktivitas total gas Kr, I daDXe adalah sebesar 8.284E+04 Ci. Gas-gas basil fisi yang berdifusi daD terbebaskan daTiteras reaktor saat terjadi LOCA sebagian besar berasal daTi ring B yaitu sebesar 75 %. Setelah kondisi LOCA selama 4000 detik diperoleh fraksi difusi gas Xe sebesar 0,08503 daD gas I sebesar 4.223E-04. Besar aktivitas nuklida, panas peluruhan daD massa nuklida yang mempunyai energi daD waktu paruh besar setelah terjadi LOCt... ditunjukkan pacta Tabel 4. Besar fraksi difusi gas Xe daD I tiap ring ditunjukkan pactaGambar 5 daD Gambar6 serta laju difusi fraksional gas Xe daD I setelah LOCA ditunjukkan pactaGambar 7 daDGambar 8.
DAFTAR PUST/!I.KA 1. CROFFA.G., "ORIGEN 2 : A Versatile Computer Code For Calculatingthe Nuclide Compositions and Characteristicsof Nuclear Materials", Nuclear Technologyvol. 62, September1983. 2. MORRISON D. L. and RITZMAN R. L, "FRCRL2 A Computer Code For Calculating Fission Product Release in Reactor Accident Analysis", BMI, 1970. 3. DUDERSTADT J. J. And HAMILTON J. H, "Nuclear ReactorAnalysis",JohnWiley and Sons Inc, New York 1976.
TANYAJAWAB Moh. Darwis Isnaini Dengan terjadi kecelakaanLOCA tentunya alkan yang mengenaielemenbakar berkurang,demikian juga kecepatanfluidahya. -Bagaimana denganbilanganReynoldnya? -Dari mana bisa diasumsikankoefisien hantaran panaskonveksisangatbesar? Jelaskan. BambangSoemarsono -Da/am kondisi kece/akaanana/isisperhitungannya sudahdihitung o/ehprogram FRCRL2do/am kondisikece/akaan.
130
ProsedingPertemuandan PresentasiI/miah Buku I
-Untuk memberikan pendekatan bahwa suhu bagian luar kelongsongdianggapsarna dengan suhupendingin. Pada tempatyang relatif sangat dekat dengan kelongsongyang besarnyadapat diukur.
PPNY-BATAN, Yogyakarta 14 -15 Juti 1999
Bambang Soemarsono -Yang ditampilkan dalam kesimpulan adalah besar aktivitas gas hasil fisi dalam kondisi operasi normal dun kondisi kecelakaan kemudian hasilnya dibandingkan dengan produk fisi dari semuajenis nuklida dalam teras reaktor.
Widarto -Untuk tinjauan LDCA, apakah ditinjau pula variasi LDCA? -Adakah gas basil belah yang lain, selain yang telah disebutkan(Kr, I danXe). BambangSoemarsono -Peninjauan variasi LDCA yang ditinjau adalah fungsi waktu operasi reaktor sehingga dapat diidentifikasi komposisi isotopnya don variasi LDCA adalah bahan bakar retak, air pendingin habis,scramtak berfungsi. -Kalau dikehendaki bisa lebih banyak, sesuai variasi inputnya. Tri Wulan Tjiptono -Apakah basil yang ditarnpilkan pada kesimpulan merupakan hasil kumulatif atau hanya pada saat operasi? Mengapa yang ditampilkan pada kesimpulan adalah Xe13Sclan 1133tetapi 1131malah tidak ditampilkan, karena 1131adalah termasuk
TegasSutondo -Dalam analisis ini diasumsikanbahwa reaktor dioperasikan selama 5 th secara kontinu. Bagaimanacore excesssetelah 5 th beroperasi, k'ff? -Juga diasumsikanbahwa seluruh bahan bakar leleh sebagaiakibat LOCA. Apakah asumsiini didasarkanpada suhu bahan bakar yang melampauibatasdisain? BerapaT bahanbakar ? BambangSoemarsono -Masalah core excesstidak diperhitungkankarena reaktor yang ditinjau dianggapsudah mampu/ cukupcore excessnyadalam menjalani operasi yang cukup lama don peninjauan dilakukan untuktiap J th, 2 th, 3 th 5 tho -Kejadian LOCAyang ditinjau dapat terjadi dari beberapa sebab antara lain: gempa, teras kejatuhanbendabesar,dsb.
sumber radiasi intema bila terserap dalam kelenjar Thyroid.
BambangSoemarsono, dkk
ISSN 0216 -3128
