Pros/ding 1,'//11)/
Scm;}1{/rllllsJ!
l)encluioJ1
PJTRU
~O()./
DESAIN TERAS AL TERNATIF RSG-GAS BERBAHAN BAKAR SILISIDA 4,8 G U/Ce. Lily Suparlina dan Tagor Malem Sembiring Pusat Pengembangan Tcknologi Rcaktor Riset-Batan
ABSTRAK DESAIN TERAS AL TERNA TIF RSG-GAS BERBAHAN BAKAR SILISIDA 4,8 G U/Ce. di teras RSG-GAS dan telah Dengan telah digunakannya bahan bakar silisida 2,96 g/ce dilakukannya penelitian mengenai penggunaan bahan bakar silisida 4,8 glec, maka perlu dilanjutkan studi mengenai kemungkinan penggunaan bahan bakar silisida dengan teras yang lebih sederhana. Pada penelitian ini, dilakukan perhitungan desain teras alternatif RSG-GAS berbahan bakar silisida dengan kerapatan 4,8 g Ulec. Teras terdiri dari 20 buah bahan bakar, 8 buah elemen kendali dan 8 buah posisi iradiasi yang terletak di teras aktif bagian luar. Teras aktif dikelilingi elemen berilium reflektor. Fraksi bakar dibentuk melalui 4 teras transisi silisida 4.8 g U/cc dengan menggunakan paket program Batan-2DIFF. Fraksi bakar buang maksimum yang dicapai adalah 70,4 % dan reaktivitas lebih yang dihasilkan sebesar 11.29 cukup untuk dioperasikan dengan panjang siklus 46,66 hari pada daya nominal 30 MW atau setara dengan 1400 MWD. Fluks maksimum teI1inggi pada posisi E-4 sebesar 3,14 x 1011 n/cm2, kata kllllci: sifisida,fraksi
bakar, teras
ABSTRACT ALTERNATIVE DESIGN OF RSG-GAS SILISCIDE 4,8 G U/CC Having operation experience with the the usage of silicide 2.96 g Ulce in the RSG-GAS core and previolls study of highest density silicide core, a further study on the possibility of 4,8 g Ulcc density silicide application for simple cores should be continued. In this research, the alternative core design of siliseide 4.8 g Ulcc RSG-GAS calculation has been carried out. The core contains 20 fuels, 8 control elements and 8 irradiation positions outside the core. It is surrounded by berrylium reflector elements. Burnup fraction was formed through 4 silicide 4,8 g U/cc transition cores using 2 dimension code Batan-2DIFF. The achieved maximum charged burnup is 70,4 % and the excess reactivity of 11,29 is enough to be operated for 46,6 days at nominal full power of 30 MW or 1400 MWd cycle length. Keywo/'ds : silicide, bll/'ll11pfractioll,
core
PENDAHULUAN Bahan
bakar
dalam
operasi
bakar
silisida
(U3SirAl)
silisida
reaktor
riset jenis
yang telah
bahan bakar jenis
merupakan MTR
dikualifikasikan
ini dibanding
dengan
uranium
bahan
bakar
saat ini. Oensitas adalah
sebesar
bahan bakar oksida
uranium
densitas
memiliki
kompabilitas
memiliki
konduktivitas
memiliki
batas blister yang baik (515°C)
dengan
aluminium
yang relatifbaik
238
banyak
(U30s-AI)
dan pendingin
digunakan
maksimum
4.8 g U/ee.
dalam meat yang relatiftinggi
memiliki
yang
bahan
[1] Keunggulan adalah
:
ISS~
OSS1-SC7S
Teras .-II'"·nldl~rUL)'G-
f)CSlIIl1
LiI" SlIparllllil
-
watak sIre/ling
yang stabil selall1a iradiasi
-
ll1emiliki ketahanan Saat ini reaktor
dengan
densitas
bahwa
penggunaan
batang
sebesar
bahan
dengan
kendali
konfigurasi
RSG-GAS
uranium
pada RSG-GAS
yang tinggi terhadap
silisida
konfigurasi
dengan
sebelumnya
densitas
4,8
AgInCd,
reaktor
dapat
g U/ee dapat
pad a posisi
dioperasikan
pengganti
kendali
B-3
dengan
oksida
[2] menyimpulkan
teras 40 bahan bakar, 8 elemen
(BKP)
terse but,
bahan bakar silisida
2,96 g U/ee. Penelitian
bakar
pengaman.
teras
menggunakan
gas hasil belah
dan
diterapkan ditambah
G-IO.
panjang
2
Dengan
siklus
1400
MWd. Untuk mendapatkan lanjutan
mengenai
pembentukan
teras yang digunakan konfigurasi
teras
silisida
berbahan
dilakukan
tam pang lintang
perhitungan
konversi
yang optimal.
teras dcngan
teras dengan
dalam
penelitian
teras
teras
posisi iradiasi
RSG-GAS
Pad a penelitian
program
aspek
desain
luar.
[4] dan kedua [5]. Kajian yang
neutroniknya
teras silisida
teras penuh dilakukan
dengan
menggenerasi
WIMSO/4
dari
dari
mendapatkan
seluntuk
I - 4, dimulai dengan seluruh teras berisi bahan bakar segar dengan adalah
untuk
Batan-2DIFF
ditinjau
harus menghasilkan
ini, penearian
alernatif
di teras aktif bagian
difusi 2 dimensi
ini hanya
penelitian
4,8 g U/ee yang optimum
Il1cnggunakan
metode
teras
ini adalah
dalall1 2 (dua) tahap, pel1ama pcrhitungan
material
adalah perhitungan
maka dilakukan
4,8 g U/ee sebagai
bakar silisida
bahan bakar dan peletakan
Perhitungan
Program
teras yang optimum,
pada saat ini. Tujuan
teras RSG-GAS
pengurangan
dilakukan
konfigurasi
melalui
saja.
setimbang teras transisi
panjang siklus operasi
1400 MWd.
METODE PERHITUNGAN Batasan Kesclamatan Sebelum dipilih
batasan
teras.
melakukan desain
Batasan
perhitungan
dan batasan
desain
yang
penyusun
teras tidak berubah,
digunakan
adalah:
Batasan Marjin
reaktivitas rcaktivitas
Faktor puneak
dipilih
teras
RSG-GAS,
keselamatan adalah
maka terlebih
yang digunakan seluruh
konfigurasi
baik posisi dan jumlahnya.
Batasan
lebih pada awal siklus dingin bebas xenon padam minimum
dahulu
dalam teras
perlu
perhitungan dan
elemen
keselamatan
10
% t.k/k
(stuck rod condition) adalah 0,5 %t.k/k.
daya (FPO) radial maksimum 239
adalah
1,4.
yang
l>rosldll1g /(111111/
Se1l11110r Ilos1l
ISSC; (lS5~-527S
1'/!/ll'llIwlIl>JIH,R
:00./
Reaktivitas
Perl1itllllgWl
xenon 2 % c'k/k
lebih EOC dengan
Set
Sebelum
dilakukan
paket
teras, maka terlebih
kelompok
difusi
konstanta
kelompok
dalam
4 kelompok
disiapkan
merllpakan
fungsi
kondisi
xenon).
dengan
perhitungan program
WIMS-D4 tenaga
reaktor
dahulu
[6]. Paket program neutron.
Konstanta
(panas. dingin,
Hal ini dibuat agar dapat dilakukan
disiapkan
perhitungan
konstanta
ini menyiapkan kelompok
xenon setimbang
kesetimbangan
yang
dan tanpa
reaktivitas
teras
RSG-GAS.
Perhitungan
Teras
Perhitllngan 2DIFF neutron
[5].
Metode
banyak Dalam
dilakllkan
yang
kelompok
digunakan dengan
perhitllngan.
1-4 menunjllkkan transisi
teras
geometri
teras
dari 14 bahan
16 bahan bakar dan 8 elemen kendali
dalam
teras RSG-GAS
konfigurasi
1 terdiri
dengan
yang
paket
program
manajemen
teras
Batan-
paket
program
ini adalah
metode
difllsi
dua dimensi. dimodelkan digunakan
bakar dan 8 elemen kendali,
dalam geometri dalam
kendali
nelltronik
yang dihitung
reaktivitas
padam
teras.
Teras
2 terdiri dari
baker dan 8 elemen
kendali.
adalah :
lebih
teras
pad a akhir siklus
xenon Margin
Gambar
lebih teras pad a saat awal sikllls (BOC) dingin be bas xenon
I-Iarga reaktivitas Harga
, teras transisi
teras 3 terdiri dari 18 bahan
dan Teras 4 terdiri dari 20 bahan baker dan 8 elemen Parameter
perhitllngan
X-Yo
pada awal sikills sa at BOC
Fraksi bakar bllang maksimllm PPF radial maksimum I-Iarga fluks neutron
pada posisi iradiasi
240
(EOC)
kondisi
panas
dengan
]
I~~N OSS·I-S27S
/)csa;IIf('WJ
.lIle,.,,,,,,r
RSG-
l.ily Suparlil1u
BERYLl.IUM
BLOCK
REFLECTOR
GambaI' ]. Konfiguras
BERYLLIUM
BLOCK
BERYLLIUM
I teras]
W~~ ( RE)
:
REFLECTOR
GambaI' 2. Konfigurasi teras 2.
BERYLLIUM
REFLECTOR
Gambar 3. Konfigurasi teras 3
Keterangan
BLOCK
BI.OCK
REFLECTOR
Gambar 4. Konfigurasi teras 4
D [QJ
Reflector Element Rabbit Fuel with Element R.E. Control Element Source RE. Be-Plug Dummy Element
~
~
HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan ditunjukkan
pad a Tabel
dan dioperasikan sebesar
neutronik
selama
teras silisida
4,8 g U/ee dengan
1 . Daya yang digunakan 46,6
hari
atau
1400 MWd. Nilai fluks neutron
setara
pada perhitungan dengan
jumlah
yang tinggi disebabkan
sekitar teras aktif.
241
konfigurasi
teras 1 s.d 4
teras adalah
30 MW
pembangkitan
panas
oleh adanya
berilium
di
!>rosll!lng
Sel1lIJWI'
ISSN ()o~~-~l7X
I> 2TRR
!!oslll\'l1l'1lff(lJl
hilwlIl()(U
Tabel 1. Parameter Neutronik Teras Silisida 4,8 g U/ee 3 1
pex 1400 6.78 Siklus'1 neutron EOC'3 1400 BOC '2 termal 1.92 3,90 11,31 3,14 4,36 12,83 4,29 0,71 6,67 13,41 11,08 ,23 3,71 4,04 4,18 11,48 3,65 1,30 ,33 (%) {Jpsr'4 (%) (%) pex
Fluks
PPF radial maksimum's
2
Kctcrangan:
(n/cm2)
* I = Dengan operasi penuh 15 MWth; *2 = rcakti\'itas lebih awal siklus tanpa xenon *3 = lebih akhir siklus dengan xenon, *4 = marjin reakti\'itas
rcakti\itas
padam kondisi one stuck
tod. *5 PPF rad maksimum
:::::,I I:"" i I~
- - •.......
1110
.....
..
100/\
!.
,,011>
\
t--..--
-.... ---.....
_
1400
Gambar 5. Neraea Reaktivitas Teras Silisida 4,8 g Ulee I, 4 buah posisi iradiasi berada
Pad a teras transisi mengimbangi kendali
reaktivitas
segar dalam teras.
ke teras luar, diganti diteras
aktif
penempatan
bagian
Gambar
dengan luar.
teras, hal ini untuk
14 bahan
bakar dan 8 elemen
2 dan 3, dua buah posisi
bahan bakar. Pada teras 4, posisi iradiasi Pemindahan
bahwa
parameter
posisi
iradiasi
untuk pemasukan
teras silisida
1400 MWd, maka panjang 5 terlihat
akibat insersi
Pada teras transisi
bila akan digunakan
yang menyimpulkan siklus
teras yang tinggi
di tengah
dengan
dilakukan
yang
242
seluruhnya
untuk
target. Dari penelitian BKP dapat beroperasi
siklus terse but diterapkan
neutronik
iradiasi
penting
dipindah berada
memudahkan sebelumnya dengan
panjang
pula pad a teras transisi.
sebagai
fungsi
panjang
2)
Dari siklus,
ISSN 085·1-5278
Teras .lIh'nl!.1f~II()·G-
[)C5C1J11
rll.\' ,')'upar/llw
yakni
reaktivitas
teras
akhir
Illaksilllum dibatasi
lebih teras awal siklus (kondisi
siklus
(kondisi
elemen
bakar
nilai
reaktivitas
Illengkompensasi
]400
Nilai
dalam 4 siklus. Dengan
lebih
yang
fraksi
cukup
bakar
kendali
dan
Reaktivitas untuk
reaktivitas
fraksi
lebih
pengaturan
dan pembangkitan
daya
xenon.
teras silisida
maksimum
lebih
bakar
buang
akhir
siklus
reaktor
untuk
teras
Reaktivitas
cukup untuk dioperasikan
buang
teras silisida
dengan
lebih panjang
70 % akan dicapai
sebesar
dapat dibagi dalam 4 kelas fraksi bakar.
sidah
mencapai
4,8 g U/cc dengan jumlah
teras setimbang,
penggunaan
dari segi neutronik
parameter
Reaktivitas
lebih yang tersedia
cukup
Pemindahan
posisi
pemasukan
maka dapat
bahan
bakar 20 dan 8
diusulkan
untuk menjadi
bahan bakar silisida di teras RSG-GAS.
sementarra,
penanganan
xenon),
.
bahan pertimbangan
MWd.
setimbang),
kendali.
target iradiasi
demikian
Sila konfigurasi elemen
elemen
xenon
] ] - ] 2 % yang dihasilkan
MWd.
KESIMPULAN
dan
dan
pemasukan
awal siklus sekitar siklus
panas
dingin bebas
iradiasi
keselamatan
untuk
yang
dioperasikan
ke teras
dihitung
dengan
Dalam kajian dapat
panjang
luar dapat memudahkan
dipenuhi.
siklus
]400
operator
dalam
Density
MTR
target.
DAFT AR PUST AKA I.
A. LANGUILLE,
J.P.
DURAND
DAN
Fuel The CEA-CERCA-COGEMA 2nd
2.
Topical
LILY
Meeting
SUPARLlNA,
Silisida
3.
4.
5.
Development
on RRFM
Sruges,
4, Agustus
IMAN
KUNTORO
Satang
Kendali
Reaktor
ASKEW,
l.R.
et
LlEM
"Development
P.H.,
Searching
The Equilibrium
Atom Indonesia
T AGOR Penyerap
01., A General
Soc. 5 (]966).
High
Program",
Transaction
of The
1998.
Teras
RSG-GAS
Sains dan Teknologi
MALEM
Serbahan
Nuklir
Sakal'
Indonesia,
Of
SEMBIRING.,
S4C Pada Teras Silisida
Nuklir Tri dasa Mega,
Nucl. Energy
"New
Vol
2003.
DAN
Serbahan
Teknologi
Selgia
DKK., "Manajemen
4,5 dan 4,8 g U/cc ", Jurnal
4. Edisi Khusus
A. GAY,
Of The Code
In-Core
Fuel
243
WIMS,
Management
Core In 2-D Reactor Geometry
23, 2 (1997).
RSG-GAS",
Jurna1
Volume 3, NomoI' 2, Juni 2001.
Description
An
"Kemampuan
Journal
Sr.
Code
For
(Batan-EQUIL-2D)",
,\,
I'roslclmg Seminal' Ilwilll'L'/lt'l1rhm Tahlln ::no../
I'lTRR
DISKUSI 1.
Penanya:
Kusno
Pe11anyaan : a.
Kenapa harga stuck rod mempunyai
b.
Dengan jumlah bagaimana
0,5%, bagaimana
bahan baker 8 batang
bias ditinjau
perhitungannya
kendali dan 20 bahan baker standard
dari laju alir dikanal pendingin
bahan bakar
Jawaban: a.
Nilai stuck rod 0,5 adalah kondisi
b.
stuck rod adalah
Penelitian alirnya,
penelitian
bahwa
reaktivitas
dalam
untuk menentukan
bekerja sama dengan
laju
kelompok
ik
Endiah PH
Pertanyaan
:
a.
Mengapa
b.
Sampai dimana
a.
dari segi neutronik,
akan dilanjutkan
Pcnanya:
Jawaban
keselamatan
0.5%
di atas baru ditinjau
termohidroul
2.
harga batasan
dipilih 20 BB dan 8BK hasil dipcrhitungan
yang telah dilakukan
:
Dipilih 20 BB dan 8BK untuk mcmpcrmudah 4 kelas.
Bila melebihi
jumlah
tersebut,
pembagian
fraksi bakar ke dalam
tanpa BKP batasan
keselamatan
antara
lain margin padam tidak terpenuhi b.
Perh itungan dimensi. dengan
yang
d i lakukan
Selanj utnya
adalah
parameter
akan d ilanj utkan dengan
teori difusi 3 dimensi
244
neutron i dengan perh itungan
teori di fusi 2
parameter
neutron
