Ke Daftar Isi Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamalan Serla Fasilitas Nuklir
Serpong. 9-10 Februari 1993 PRSG, PPTKR-BATAN
PLTN
PEMANTAPAN SISTEM PROGRAM KOMPUTER UNTUKANALISIS-RANCANGAN REAKTOR NUKLIR Oleh
Iyos R. Subkl, Budl Santoso, Ahmad Syaukat Badan Tenaga Atom Nasional, Indonesia S.M. Lee Indira Gandhi Center for Atomic Research, Kalpakkam, India
•
ABSTRAK Pemantapan Sistem Program Komputer untuk Analisis Rancangan Reaktor Nuklir dikemukakan dalam makalah ini. Pemantapan ini merupakan usaha untukmenyiapkan kemampuan dalam menjalankan dan menggunakan berbagai paket program komputer mulai dari data nuklir sampai rancangan reaktor dan meningkatkan kemampuan untuk analisis rancangan reaktor nuklir khususnya aspek neutronik dan keselamatan nuklir. Pemantapan ini adalahjuga suatu usaha untuk meningkatkan koordinasi aplikasi program komputer dan pengembangannya yang dilaksanakan di berbagai pusat penelitian nuklir di Indonesia. HasH yang sangat prospektif telah didapat denganbantuan dari asistensi teknis lAEA.
I. PENDAHULUAN Pada saat ini berbagai kemampuan analisis reaktor telah dikembangkan di Pusat Pcnelitian BAT AN untUtc menganalisa Reaktor Riset di Serpong, Bandung dan Yogyakarta. Untuk Reaktor TRIGA tt~lah digunakan program komputerTRIGAP yang menggunakan pustaka tampang lintang untuk analisis teras reaktor. Demikian pula Analisis Perisai dan Kinetika reaktor juga dilaksanakan dengan menggunakan .ANISN dan EUREKA masing-masingnya. Selanjutnya usaha untuk memanfaatkan program komputer lainnya seperti NJOY, WIMS, CITATION dilaksanakan di berbagai pusat penetitian di BATAN. Tetapi suatu sistem program komputer yang utuh dan menyeluruh untuk analisis rancangan reaktor nuklir belum tersedia. Sistem ini harus terdiri dari modulmodul perhitungan yang dapat dihubungkan sesuai alir perhitungan yang dpat dihubungkan sesuai alir perhitungan untuk berbagai analisis dan perhitungan reaktor. Melihat program nuklir di Indonesia dan memperhitungkan kemungkinan pembangunan PLTN di masa mendatang maka sangat penting untuk memulai pemapanan sistem Program komputer untuk analisisrancangan reaktor nuklir yang mulai dari pemrosesan data tampang tintang sampai perhitungan teras reaktor dan perisai nuklir.
II. DIAGRAM ALIR ANALISIS NUKLIR Gambar 1 menunjukkan diagram alir perhitungan untuk analisis nuklir. Pada tingkat yang sangat dasar (Tingkat I) terdapat pustaka data nuklir yang berisikan tampang lintang untuk neutron dan photon, data perluruhan dan sebagainya untuk nuklida-nuklida yang terdapat dalam material reaktor nuklir. Hanya beberapa negara yang membuat pustaka data nuklir melalui kerja-
sarna intemasional. Sebagai contoh adalahENDF/B dari Amerika Serikat, JENDL dari Jepang, JEP dari negaranegara Eropa. Untuk memproses pustaka data nuklir menjadi tampang lintang multi grup nuklida sebagai fungsi suhu dan konsentrasi lataryang umumnya menggambarkan campuran seragam nuklida dengan moderator. Satu set program pemrosesan awal, pemrosesan dan multigrup dibutuhkan. Salah satu program pemrosesan adalah NJOY dari Amerika Serikat yang dapat memproses pustaka ENDF/B menjadi tampang multi grup. Program ini dapat juga menghasilkan tampang lintang neutron-gamma untuk keperluan analisis perisai nuklir. NJOY-89 ataubersi yang lebih barudiperlukan untukpemrosesan pustaka END F/B- VI. Serupa dengan NJOY adalah gabungan program LINEAR/RECENT/SIGMA I/GROUPIE dari IAEA. Pada tingkat kcdua (Tingkat II) digunakan program komputer untuk memperbaiki tampang lintang hasil tahap ke satu dengan memperhitungkan struktur satuan teras dan teras reaktor. Tampang lintang multi grup yang diperbaiki dengan koreksi ketakseragaman resonan dan yang bergantung kepada geometri dan komposisi satuan sel reaktor dapat dihitung untuk tiap nuklida. Tampang lintang nuklida atau campuran nuklida dalam satuan sel kemudian disederhanakanmenjadi tampang lintang "fewgrup" untuk kepcrluan analisis teras reaktor yang cukup teliti. Selain suhu, faktor "burn-up" juga diperhitungkan. Komputasi pada tingkat kedua ini uumumnya menggunakan metode kcbolchjadian tumbukan (transport bentuk integral) atau DSN (transport bentuk diferensial dengan diskritisasi arah neutron). Program komputeruntukanalisis satuan sel yang cukup dikenal <1dalah WIMS dari Inggris. Program ini memliki pustaka tampang lintang 69 grup energi, yang didapat dari perhitungan pada tingkat I bcrdasarkan pustaka Data Nuklir ENDF/B.
225
Prosiding Seminar Teknologi dan Keselama/an Ser/a Fasililas Nuklir
,,
Serpong. 9-10 Februari 1993 PRSG. PPTKR-BATAN
PLTN
.
tasResonan, dan distribusi Pustaka Data Homogenisasi fluks reaktor analisis kinetik Nuklir teras Keselamatan untuk satuan Awal, Pemrosesan dan tangdan Mulri perisai, pengelolaan gangguan bahan dan bakar Sel Kondensasi Energi grup sedikit grup Multi grup Parameter Program fraksi Heterogenitas KritikaliPemrosesan Program bakar,
" .-
Tampang Lintang Distribusi lindaya dan Tampang
•
II
III
IV
Gambar 1. Diagram alir perhitungan ana lis is nuklir
226
Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan Serta Fasililas Nuklir
PLTN
Untuk perhitungan tingkat III dan IV yang meliputi perhitungan faktor kekritisan, "burn-up", gangguan, perisai dan analisis teras, banyak program komputer standaryang tersedia. Umumnya perhitungan teras reaktor didasarkan kepada teori difusi dua atau tig dimensi. Kebergantungan analisis termalhidrolik dengan neutronik terjadi pada analisis beberapa teras reaktorseperti misalnya BWR. Dibandingkan dengan perhitungan tiga dim ensi perhitungan satu atau dua dimensi dapat dilakukan untuk geometri yang rinei dan kelompok energi yang lebih banyak. Sedangkan perhitungan tiga dimensi sangat berguna untukanalisispergerakan batang kendali reaktor dan ketakseragaman teras reaktor pada arah aksial. Perhitungan perisai umumnya memerlukan program komputer berdasarkan metode transpor DSN satu atau dua dimensi. Program komputer untuk perhitungan "bum-up" dan gangguan mungkin diperlukan sebagai kelengkapanjika perhitungan ini tidak diakomodasikan ke dalam program komputer untuk analisis teras.
In. SISTEM PROGRAM KOMPUTER YANG DIUSULKAN Untuk komputasi tingkat I disarankan supaya versi terakhir NJOY beserta pustaka Data Nuklir END F/B- VI dipergunakan. Karena sistem program dan Data Nuklir ini cukup komplek maka diperlukan ban yak waktu dan usaha untuk adaptasi ke dalam sistem komputer yang ada. Tetapi karena sistem program ini dapat menghasilkan pustaka dalam pengadaan sistem program ini tidak perlu mempengaruhi jalannya perhitungan pada tingkat berikutnya, karena ada altematif lain yaitu melengkapi dan memanfaatkan pustaka 69 grup pada WIMS sebagai dasar perhitungan. Pcmanfaatan NJOY dan Pustaka ENDF/B untuk komputasi tingkat I hanya bermanfaat untuk mcnambakan data tam pang lintang nuklida ke dalam Pustaka 69 grup pada WIMS yang mungkin diperlukan. Untuk komputasi tingkat II, program komputcr WIMS beserta pustaka tampang lintangnya telah tersedia di BAT AN. Disarankan supaya program komputer ini terus digunakan untuk analisis berbagai satuan teras. WIMSD4 versi PC tersedia dan mungkinmemerlukan beberapa tambahan subprogram untuk analisis "multicell" atau keperluan lain. Untuk komputasi teras reaktor disarankan supaya CITATION digunakan sebagai komputcr standar. Program komputer ini tersedia di BAT AN dan memerlukan modifikasi apabila hendakmemasukkan tampang lintang dalam bentukkeluaran WIMS sebagai masukkan. Sebagai pendukung untuk CITATION dapat digunakan program komputer 2DB/3DB yang dapat bcrperan sebagai pcmbanding. Program kompuer yang disebut terakhir ini tersedia baik dalam versi PC maupun mainfram di BATAN. Untuk pcrhitungan perisai, program komputcr bcrdasarkan mctoda DSN dapat digunakan. Program komputer ANISN tersedia di BAT AN dan dapat digunakan untuk analisis satu dimcnsi transportasi neutron-
Serpong, 9-10 Februari 1993 PRSG. PPTKR-BATAN
gamma. Disarankan supaya program komputer DOT diadakan untuk keperluan analisis dua dimensi transportasi neutron-gamma.
IV. STRATEGI YANG DIUSULKAN Program komputer yang belum tersedia di BAT AN akan dimintakan dari berbagai sumber seperti lAEA, Bank DATA NEA, Pus at Program Komputer Argonne dan lainnya. Langkah-langkah untuk menghubungkan satu modul program dengan lainnya perlu dilaksanakan dengan keterampilan programming yang cukup. Apabila diperlukan masukan dan keluaran program yang userinteractive, maka program komputer yang aqa harus dikembangkan. Dengan dimantapkannya satusistem program komputer yang teruji, maka duplikasi dari satu sistem atau sebagian dan kemudian distribusi ke Pusat Penelitian Batan lainnya akan membantu terbentuknya kualitas penelitian standar untuk studi reaktor nuklir yang terpilih. Untuk tiap program klomputer diperlukan satu scientist yang mampu mclakukan studi rinci, modifikasi dan komisioning. Sehingga untuk keseluruhan sistem program diperlukansckitarenam scient is dengan total 12 tahun orang.
V. KEMAJUAN YANG DICAPAI Sejumlah inisiatiftelah diambil dan berbagai program komputer telah dipasang sebagai usaha pemantapan sistem program komputer untuk analisis-rancangan Rcaktor Nuklir. Tabcl 1. menunjukkan daftar program komputer bescrta status usaha untuk meningkatkan koordinasi dan alih teknologi dilaksanakan dengan menambah jumlah anggota tim ENDF/Program Kompuer Reaktor. Bantuan teknis telah dimintakan ke IAEA, dimulai dari pemasangan END FIB , dan program pemrosesan, denganekspertDR. TurkovdanDR. Ganesan. Selanjtunya dimintakan bantuan teknis untuk melanjutkan program lanjutan kc arah ana lis is reaktor. Dengan progra ini tiga atau empat ckspert dimintakan, stau ekspert yaitu DR. Lee (salah satu pengarah makah ini) telah melaksankan misinya dan lainnya adalah DR. Lawson dan DR. Gopala Krisnan yang diharapkan dapat melaksankan misinya bulan April 1993 mendatang. Selain itu komunikasi dengan ekspcrt dan usaha untuk mendapatkan ekspert lain terus dilaksanakan. Alih pengetahuan dan keterampilan yang terjadi diarahkan untuk meningkatkan kemampuan studi rinci program komputer serta analisis rancangan reaktor.
VI KESIMPULAN Dengan berkcmbangnya program nuklirdi Indonesia kcbutuan akan sistem program komputcryang menjamin kualitas analisis nukli sang at dirasakan. Makalah ini telah menggambarkan stratcgi yang apabila dilaksanakan dapat memcnuhi kcbutuhan tersebut.
227
Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan Serta Fasililas Nuklir
PLTN
Serpong. 9-10 Februari 1993 PRSG, PPTKR-BATAN
T ABEL - 1 STATUS PROGRAM KOMPUTER 0 32
x IV xx xII xEUREKA ANISN RELAP III IV END DOT FIB PROGRAM NJOY WIMS-D/IV LINEARIRECENT IAFUEL CIT ATION TRIGAP 2DB 3DB Analisis Keselamatan xDSN xkekritisan ST ATUS --/ Teori difusi 2-dimensi 3-dimensi I-dimensi 1/2/3dimensi Pustaka KETERANGAN Data Nuklir xx fluks Metode transport Perhitungan dan 2-dimensi Metoda tranport DSN dan Tampang Lintang Multi Grup NAMA NO untuk neutron-gamma Fraksi Bakar kekritisan untuk satuan teras Pemrosesan Perhitungan Perhitungan sumber, perisai fluks, -Program Pengelolaan Bahan Bakar dalam teras -- Perhitungan perisai sumber fluks kekritisan dan Tampang Lintang Makroskopik
Keterangan : o = perlu diadakan I = sedang dipasang II = te1ah dipasang III = dalam pengujian IV = telah digunakan V = ap1ikasi untuk ana1isis raneangan
228
Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan Serta Fasilitas Nuklir
PLTN
Serpong, 9-10 Februari 1993 PRSG, PPTKR-BATAN
DAFTARPUSTAKA 1. Little, W.W.Jr., and Hardie, R.W., "2DB User's Manual Revision I," BWL-831 Rev. 1, 1974 2. MacFarlane, R.E., Muir, D.W., Boicourt, R.M., "The NJOY Nuclear Data Processing System, Volume 1: User's Manual," LA-9303-M, May 1982 3. Hallsall, M.J., "LWR-WIMS, A Computer Code For Light Water Reactor Lattice Calculations," June 1982.
AEEW-RI498,
4. Stammler, R.J.J., Abbate, M.J., "Methods of Steady State Reactor Physics in Nuclear Design," Academic Press, 1983 5. Santoso, B. Syaukat, A., Subki, 1., Ganesan, S., "Plans For Use of ENDF/B in Reactor Research in Indqnesia," Proceedings ofthe Second Asian Symposium on Research Reactors (ASRR-II), Serpong, Indonesia, May 1989 6. Cullen, D.E., Murnaka, R., Schmidt, J.,"Workshop on Reactor Physics Calculations for Applications in Nuclear Technology" , World Scientific, Singapura, 1981.
229
Ke Daftar Isi
