I. Data Percobaan kalibrasi batang kendali

Kalibrasi Batang Pengaman

No. Batang Kompensasi Batang pengaman

Batang Pengatur ∆ρ

1 100 41,7 100 1702 100 47,1 100 21,53 73,5 54 100 29,64 62 68,3 100 45,65 49,7 77,1 100 246 47 93 100 11,77 44,8 100 100 3

Kalibrasi Batang Kompensasi

No. Batang Kompensasi Batang Pengaman

Batang Pengatur ∆ρ

1 44 100 100 1702 53,1 100 100 423 63,2 100 54,2 39,44 75,5 100 37,7 34,55 85 100 24,1 13,86 100 100 18,2 6,9

Kalibrasi Batang Pengatur

No. Batang Kompensasi Batang Pengaman

Batang Pengatur ∆ρ

1 100 100 14,7 9,62 100 100 25 253 73,8 100 36,6 26,44 63,8 100 48,6 27,45 56,3 100 64 29,76 49,2 100 100 22,4

II. Analisis Data dan Perhitungan

a. Penentuan Kurva Integral dan Deferensial

Kenaikan daya reactor KARTINI menjadi 2x dari daya semula dalam waktu (t) 15 detik,

dengan demikian periode reaktor (T) ditentukan sebagai berikut.

Berdasar persamaan per-jam ρ = dan harga-harga parameter seperti

tabel (1) pada dasar teori, maka reaktivitas mula batang kendali ditentukan dengan

persamaan sebagai berikut.

Maka didapat nilai reaktivitasnya adalah :

ρ =

=

ρ = 0,258 dollar =25,8 cent

Pada batang pengaman didapat nilai-nilai ρ dan ∆ρ/∆h sebagai berikut.

No Kompensasi Pengaman Pengatur ∆ρ ∆ρ/∆h ρ

1 100 41,7 100 170 3,6 195.8

2 100 47,1 100 21,5 3,98 217.3

3 73,5 54 100 29,6 4,29 246.9

4 62 68,3 100 45,6 3,19 292.5

5 49,7 77,1 100 24 2,73 316.5

6 47 93 100 11,7 0,75 328.2

ρ =

7 44,8 100 100 3 0,43 331.2

Sehingga dapat dibuat kurva integral dan kurva diferensial sebagai berikut.

Gambar.4 Kurva Integral reaktivitas batang kendali pengaman

Gambar 5. Kurva diferensial reaktivitas batang kendali pengaman

Dengan menggunakan nilai reaktivitas (ρ) mula yang sama, didapatkan nilai-nilai ρ

dan ∆ρ/∆h pada batang kompensasi sebagai berikut.

No Kompensasi Pengaman Pengatur ∆ρ ∆ρ/∆h Ρ

1 44 100 100 170 3,86 195.82 53,1 100 100 42 4,62 237.83 63,2 100 54,2 39,4 3,90 277.24 75,5 100 37,7 34,5 2,80 311.7

5 85 100 24,1 13,8 1,45 325.56 100 100 18,2 6,9 0,46 332.4

Sehingga dapat dibuat kurva integral dan kurva diferensial sebagai berikut.

Gambar 6.Kurva integral reaktivitas batang kendali kompensasi

Gambar 7. Kurva diferensial reaktivitas batang kendali kompensasi

Dengan menggunakan nilai reaktivitas (ρ) mula yang sama, didapatkan nilai-nilai ρ dan

∆ρ/∆h pada batang pengatur sebagai berikut.

No Kompensasi Pengaman Pengatur ∆ρ ∆ρ/∆h Ρ

1 100 100 14,7 9,6 0,65 35.402 100 100 25 25 4,62 60.40

3 73,8 100 36,6 26,4 3,90 86.804 63,8 100 48,6 27,4 2,80 114.205 56,3 100 64 29,7 1,45 143.906 49,2 100 100 22,4 0,46 166.30

Sehingga dapat dibuat kurva integral dan kurva diferensial sebagai berikut.

Gambar 8. Kurva integral reaktivitas batang kendali pengatur

Gambar 9. Kurva diferensial reaktivitas batang kendali pengatur

b. Reaktivitas Total Batang Kendali dalam Teras

ρtotal = (ρ pengaman + ρ komoensasi + ρ pengatur)

ρtotal = (331.2 + 332.4 +166.30) = 829,9 cent = 8,299 $

Jadi reaktivitas total dari ketiga batang kendali tersebut adalah 8,299$ atau 0,08299%

c. Reaktivitas Lebih Teras (core excess reactivity)

ρ lebih = (ρ pengaman + ρ kompensasi + ρ pengatur ) – ρ mula

ρ lebih = (331.2 + 332.4 +166.30) – 25,8= 804,1 cent = 8,041 $

Jadi reaktivitas lebih dari teras reaktornya adalah 8,041$ atau 0,08041 %.

III. Pembahasan

Praktikum Operasi Kinetika dan Pengendalian Reaktor dengan acara Kalibrasi Batang

Kendali bertujuan agar mampu melakukan kalibrasi batang kendali reaktor KARTINI, yaitu

penentuan reaktivitas batang kendali dengan jalan membuat grafik reaktivitas suatu batang

kendali terhadap kedudukannya (grafik ρ versus h ) dan membuat grafik Δρ/Δh versus h. Selain

itu, diharapkan mampu untuk menghitung reaktivitas total ketiga elemen batang kendali di

dalam reaktor dan menentukan reaktivitas lebih teras reaktor.

Di dalam teras reaktor KARTINI terdapat tiga buah batang kendali, yaitu sebuah batang

kompensasi ( ditempatkan di ring C9 ), sebuah batang pengatur (di ring E1 ) dan sebuah batang

pengaman (di ring C5). Batang kendali tersebut pada dasarnya berisi bahan-bahan yang sangat

kuat menyerap netron, dalam hal ini dipakai atom-atom boron (σa = 3837 barn).

Percobaan pertama adalah kalibrasi batang kendali pengatur. Proses kalibrasi batang

pengatur dilakukan dalam keadaan batang pengaman up dan batang pengatur down. Diatur

posisi atau kenaikan batang kompensasi hingga reaktor dalam keadaan kritis pada daya 10

watt. Detektor CIC dihubungkan dengan picoammeterKeithley kemudian dicatat arus yang

ditunjukkan oleh picoammeter. Posisi batang kendali pengatur dinaikkan sedikit demi sedikit

hingga reaktor berada dalam keadaan superkritis, dicatat posisinya. Dengan melihat pada

picoammeter, diukur waktu untuk kenaikan daya 2 kali (t 2x) dengan stopwatch.Kenaikan daya

berbanding lurus dengan penunjukan picoammeterKeithley. Seiring dengan dinaikkannnya

batang kendali pengatur, dicatat pula perubahan reaktivitas yang tertera dalam alat ukur.

Pengamatan ini perlu dilakukan secara seksama guna mendapat nilai perubahan reaktivitas

yang paling stabil (∆ρ). Posisi batang kendali kompensasi diturunkan sehingga reaktor menjadi

kritis kembali pada daya/arus semula yaitu 10 watt. Langkah tersebut diulang secara terus-

menerus hingga batang kendali pengatur berada pada posisi up 100%. Setelah itu, batang

kendali pengatur diturunkan kembali ke posisi awal guna mendapat perubahan reaktivitas pada

posisi pertama yaitu h = 14,7%. Pengoperasian reaktor dilakukan oleh supervisor reaktor

KARTINI.

Dari analisa data percobaan dan perhitungan diperoleh reaktivitas mula (ρ) sebesar 25,8

cent. Reaktivitas ini diperoleh dari persamaan (2) pada dasar teori dalam satuan dollar yang

diubah ke cent sesuai satuan pada penunjukan alat ukur reaktivitas yang digunakan.

Sebelumnya telah dihitung besarnya periode reaktor KARTINI berdasar kenaikan daya reaktor

menjadi dua kalinya dan waktu yang dibutuhkan dalam kenaikan daya tersebut. Reaktivitas

awal ini digunakan sebagai acuan untuk menentukan reaktivitas di masing-masing posisi batang

kendali pengatur sesuai dengan besar perubahan reaktivitas. Dari data yang diperoleh, setelah

diolah dalam analisa data dan perhitungan, didapatkan kurva integral dan kurva diferensial

seperti terlihat pada gambar 8 dan gambar 9. Dari kurva tersebut didapat pergerakan

reaktivitas yang linear pada kedudukan batang kendali antara 20% hingga 60%. Dari kurva

tersebut, besarnya reaktivitas batang kendali pengatur yaitu reaktivitas saat posisi batang

kendali dalam keadaan masimum (100%) sebesar 166,3 cent atau 1,663 $. Dalam kurva

diferensial, batang kendali pengatur bekerja paling efektif pada posisi (h) sekitar 25%. Hal ini

ditunjukkan dengan tingginya angka ∆ρ/∆h pada posisi tersebut.

Percobaan kedua dan ketiga, yaitu kalibrasi batang kendali pengaman dan kalibrasi

batang kendali kompensasi tidak dilakukan secara langsung melainkan hanya mangolah data

yang telah diambil oleh asisten praktikum.Dari data-data yang diberikan, didapat kurva integral

dan kurva diferensial seperti pada gambar 4, gambar 5, gambar 6 dan gambar 7.Mengacu pada

kurva integral, untuk batang kendali pengaman, reaktivitasnya sebesar 331,2 cent, sedangkan

untuk batang kendali kompensasi, reaktivitasnya sebesar 332,4 cent. Daerah linear pada batang

kendali pengaman dan kompensasi terletak pada posisi (h) antara 20% hingga 70%. Mengacu

pada kurva diferensial, untuk batang kendali pengaman bekerja paling efektif pada kedudukan

54 %, sedangkan untuk batanga kendali kompensasi bekerja paling efektif pada kedudukan

53,1%.

Reaktivitas total batang kendali di dalam teras reactor KARTINI yang merupakan jumlah

reaktivitas dari ketiga batang kendali, sebesar 829,9 cent, dalam satuan dollar sebesar 8,299 $

dan dalam persen sebesar 0,08299 %. Sedangkan untuk reaktivitas lebih teras (core excess

reactivity) sebesar8,041$ atau 0,08041 %.

Kalibrasi dilakuka pada daya rendah dimaksudkan agar bila terjadi lonjakan prompt

(prompt jump) pada daya yang semula relative rendah tidak terjadi scram atau batang kendali

jatuh bebas untuk menhentikan operasi reactor. Bila dari awal dilakukan pada daya tinggi, saat

terjadi hal yang tidak diinginkan hingga periode reactor kurang dari 7 detik, maka prompt jump

bias mengakibatkan reactor scram.

Fungsi dari batang kendali kompensasi adalah untuk mengimbangi penurunan

reaktivitas yang bias disebabkan salah satunya karena berkurangnya bahan bakar selama

reactor bekerja, dengan reaktivitas ekuivalen yang cukup besar. Batang kendali pengaman

berfungsi untuk menghentikan reactor secara cepat, misalnya dalam keadaan darurat, dengan

reaktivitas yang cukup besar dan bergerat sangat cepat.Sedangkan batang kendali pengatur

berfungsi untuk mengimbangi perubahan reaktivitas yang kecil dan cepat, misalnya selama

mempertahankan reactor supaya bekerja dalam daya yang tetap.Dungsi tersebut diimbangi

dengan pengaturan tata letak batang kendali dalam teras reactor. Dalam teras reactor KARTINI,

batang kendali pengaman dan pangatur ditempatkan pada ring C, yaitu C9 dan C5 sedangkan

batang kendali pengatur ditempatkan pada ring E, yaitu E1. Penempatan ini sesuai dengan

fungsi batang kendali pengatur yaitu mengimbangi perubahan reaktivitas yang kecil dan cepat.

Berdasar kurva diferensial seperti ditunjukkan pada gambar 3, batang kendali pengatur dengan

efektifitas kerja tertinggi pada posisi kisaran 20% (menurut percobaan 25%), nilai ∆ρ/∆h tidak

terlalu tinggi, artinya perubahan reaktivitas di setiap perubahan kedudukan batang kendali

relative kecil sehingga akan didapat pengaturan reaktivitas yang lebih halus yang nantinya

diaplikasikan pada pengaturan fluks neutron, daya maupun arus reactor yang lebih halus.

IV. Kesimpulan

a. Dari hasil percobaan diperoleh reaktivitas batang kendali sebagai berikut,

Batang Kendali Pengaman sebesar 331,2 cent atau 3,312 $,

Batang Kendali Kompensasi sebesar 332,4 cent atau 3,324 $,

Batang Kendali Pengatur sebesar 166,8 cent atau 1,663 $.

b. Kenaikan reaktivitas yang relatif sebanding dengan kenaikan posisi batang kendali

ditunjukkan sebagai berikut,

Batang Kendali Pengaman pada posisi (h) 20% hingga 70%,

Batang Kendali Kompensasi pada posisi (h) 20% hingga 70%,

Batang Kendali Pengatur pada posisi (h) 20% hingga 60%,

dalam kurva integral (ρ versus h) ditunjukkan dengan bentuk kurva linear.

c. Efektifitas kerja maksimum berdasarkan posisi tiap batang kendali berbeda-beda,

ditunjukkan sebagai berikut,

Batang Kendali Pengaman memiliki efektivitas kerja maksimum pada posisi (h) 54%,

Batang Kendali kompensasi memiliki efektivitas kerja maksimum pada posisi (h) 53,1%,

Batang Kendali Pengatur memiliki efektivitas kerja maksimum pada posisi (h) 25%,

dalam kurva diferensial (Δρ/Δh versus h) ditunjukkan dengan puncak tertinggi.

d. Reaktivitas total ketiga elemen batang kendali yang diambil dari jumlah reaktivitas masing-

masing batang kendali pada posisi maksimum sebesar 829,9 cent atau 8,299 $.

e. Reaktivitas lebih teras (core excess reactivity) yang diambil dari jumlah reaktivitas bagian

batang kendali yang masih berada dalam teras reactor pada saat reactor kritis pada daya

rendah sebesar 8,041$ atau 0,08041 %.

f. Batang kendali pengatur ditempatkan di ring terluar dari ketiga batang kendali yang ada (ring

E1) sesuai dengan fungsinya yaitu mengimbangi perubahan reaktivitas yang kecil dan cepat

dengan aplikasi pengaturan fluks neutron, daya mapun arus reactor yang lebih halus.

KALIBRASI DAYA REAKTORI. Perhitungan dan Pembahasan

n t1 T1(0C) ∆T1 t1.∆T1 t12

1 0 30,2 0 0 02 5 30,8 0,6 3 253 10 31,3 1,1 11 1004 15 31,6 1,4 21 2255 20 32,0 1,8 36 4006 25 32,5 2,3 57,5 6257 30 32,7 2,5 75 9008 35 33,0 3,2 112 12259 40 33,5 3,3 132 1600

10 45 33,7 3,5 157,5 202511 50 34,1 3,9 195 2500∑ 275 23,6 800 9625

=

= 0,07636 8646-6490/105875-75625=2156/30250=0,07127273

P = 60 x H x dT/dt

= 60 x 19,0476 x 0,07127273

= 81,4544671 KW

Dari plot data praktikum didapatkan gradien sebesar 0.073. Dari persamaan ini berarti:

= 0,0782oC. Menit -1

Didapatkan daya reaktor yang dapat dibangkitkan berdasarkan kalorimetri:

P = H = 19,0476. .0,0782oC. Menit -1[ 3600sekon/jam].[1/60 menit/sekon]

P = 89,142768 KW

Untuk mendapatkan tingkat daya reaktor pada suatu daya yang diinginkan, dilakukan dengan

pengaturan posisi batang kendali pengatur, yaitu batang kendali yang mempunyai nilai reaktivitas

yang paling kecil. Sedangkan untuk merubah dari suatu tingkat daya ke daya lainnya dilakukan

dengan batang kendali kompensasi atau shim rod. Untuk efektifitas dan memudahkan

pengendalian maka harus diperhatikan posisi batang kendali pengatur sedemikian rupa sehingga

pada kondisi reaktor kriris pada tingkat daya tertentu batang kendali tersebut ditariksampai pada

posisi disekitar tengah-tengahnya.

Operator reaktor diwajibkan untuk selalu mencatat parameter-parameter fisis secara periodik

seperti suhu dan laju aliran air pendingin, posisi batang kendali batang-batang kendali, paparan

radiasi disekitar reanktor, peristiwa dan semua kejadian yang terjadi selama pengoperasian

reaktor.

Pada dasarnya pengukuran/kalibrasi daya reaktor ini dapat dilakukan dengan berbagai macam

metode, diantaranya adalah dengan menggunakan metode pengukuran fluks teras reaktor dan

metode kalorimeter, akan tetapi dalam praktikum kalibrasi daya reaktor kali ini praktikan

menggunakan metode kalorimeter.

Kalorimetri adalah energi kalor yang dibangkitkan dalam suatu bejana yang akan mengakibatkan

kenaikan air pendingin dalam bejana tersebut, dengan asumsi bahwa seluuruh panas dari reaksi

fisi akan digunakan untuk kenaikan suhu airtangki reaktor, dan tidak ada panas yang hilang. Ada

dua macam jenis metode kalorimeter ini, yaitu metode stasioner dan metode non stasioner.

Metode stasioner yaitu pada saat reaktor dioperasikan pada daya tertentu diusahakan suhu

pendingin primertidak naik, dengan cara menghidupkan sistem untuk mengambil panas yang

dibangkitkan dari reaksi fisi U-235. Pengambilan panas ini melalui sistem penukar panas sehingga

suhu air tangki reaktor tidak naik. Sedangkan Metode Non Stasioner yaitu reaktor dioperasikan

pada tingkat daya tertentu (konstan)sesuai yang diinginkan dan kemudian sistem pendingin primer

tidak dihidupkan, sehingga suhu air pendingin primer akan naik secara kontinyu. Prinsip

kalorimeter banyaknya panas yang diterima oleh pendingin adalah:

Q = m C ΔT

Dimana m = massa air pendingin

C = kapasitas panas

ΔT = Kenaikan Suhu

Daya merupakan besarnya energi tiap satuan waktu, sehingga dari persamaan 2 daya P(watt)

dapat ditulis :

P = dQ/dt = m C dT/dt

Untuk m x C = H = harga air, untuk reaktor kartini H = 19,0476 KWH/oC

dT/dt = kenaikan suhu air tangki reaktor tiap satuan waktu.

Dalam praktikum kali ini praktikan akan membandingkan dan menghitung apakah penunjukkan

meter daya benar-benar sesuai atau tidak. Dari data hasil praktikum dihitung nilai dT/dt nya

didapatkan nilai 0,078181818 sehingga besar daya dapat dihitung dengan persamaan P = 60 x H x

dT/dt dimana H adalah harga air, untuk reaktor kartini adalah sebesar 19,0476 KWH/oC dan dT/dt,

adalah kenaikan suhu air tangki reaktor tiap satuan waktu. Didapatkan nilai daya adalah sebesar

89,35056 KW. Namun kenaikan suhu air tangki reaktor terjadi secara kontinyu sebagai fungsi

waktu, untuk menentukan daya reaktor dapat dihitung dengan regresi linier. Dari grafik perubahan

suhu terhadap waktu diatas didapatkan nilai gradiennya sebesar 0,0782, sehingga daya reaktor

yang dibangkitkan berdasarkan prinsip kalorimetri,dari hasil perhitungan diatas adalah sebesar

89,142768 KW, nilai ini berbeda dengan besar nilai daya yang ditunjukkan oleh meter daya, yaitu

sebesar 100KW,besar penyimpangan ini kemungkinan diakibatkan karena sistem meter daya pada

reaktor yang sudah lama belum dikalibrasi ulang, ataupun kekurangtelitian praktikan dalam

melaksanakan praktikum, misalnya saja dalam penentuan selangwaktu pengukuran yang tidak

tepat 5 menit, bisa 5 menit kurang ataupun 5 menit lebih, sehingga penyimpangannya dapat

dihitung:

x100%

= 18,24%

II. Kesimpulan

1. Penentuan daya reaktor dapat dilakukan pula dengan memanfaatkan enargi panas yang

dibangkitkan akibat dari reaksi fisi bahan bakar, yaitu dengan metode kalorimeter dimana

pembangkitan panas akan diterima oleh pendingin primer (teras reaktor) sedemikian

sehingga mengakibatkan kenaikan suhu pada pendingin primer tersebut.

2. Pada dasarnya pengukuran/kalibrasi daya reaktor ini dapat dilakukan dengan berbagai

macam metode, diantaranya adalah dengan menggunakan metode pengukuran fluks teras

reaktor dan metode kalorimeter, akan tetapi dalam praktikum kalibrasi daya reaktor kali

ini praktikan menggunakan metode kalorimeter.

3. Ada dua macam jenis metode kalorimeter, yaitu metode stasioner dan metode non

stasioner. Metode stasioner yaitu pada saat reaktor dioperasikan pada daya tertentu

diusahakan suhu pendingin primertidak naik, dengan cara menghidupkan sistem untuk

mengambil panas yang dibangkitkan dari reaksi fisi U-235. Pengambilan panas ini

melalui sistem penukar panas sehingga suhu air tangki reaktor tidak naik. Sedangkan

Metode Non Stasioner yaitu reaktor dioperasikan pada tingkat daya tertentu

(konstan)sesuai yang diinginkan dan kemudian sistem pendingin primer tidak

dihidupkan, sehingga suhu air pendingin primer akan naik secara kontinyu.

4. Daya reaktor yang dibangkitkan berdasarkan prinsip kalorimetri,dari hasil perhitungan

diatas adalah sebesar 89,35056 KW, dengan besar persentase penyimpangan sebesar

12,1795%.

OPERASI REAKTOR NUKLIR

I. Langkah Pengoperasian Reaktor :1. Mengecek ke dalam control room2. Menjalankan instrumentasinya, mengoperasikan Blower I dan mencatat tekanan masuk

dan tekanan keluar 3. Melakukan checklist dari sistem instrumentasi pada konsol dan berbagai indikator sistem

bantu bahwa semua sistem berfungsi dengan baik4. Jika selesai melakukan checklist dan semua sistem berfungsi dengan baik, maka Operator

dapat mulai dioperasikan.

II. Data Pengoperasian Reaktor :Data checklist saat Start UpOperator : 1. Marsudi 2. A. SuprijantoSupervisor : Soeleman

A. Sistem Bantu

Debit pendingin primer 496,2 Liter/m

Debit demineralizer 14 GPM

Suhu air primer (HE) In HE Out HE

31˚C30˚C

Tahanan pendingin primer Demin In Demin Out

4 M.Ohm/cm6,5 M.Ohm/cm

pH tangki air reaktor 6,4

Level air tangki 14 cm

Debit pendingin sekunder 558 LPM

Suhu sekunder In (HE) Out (HE)

28˚C28˚C

Blower yang digunakan Blower I

Tekanan pada Blower In prefilter Out prefilter

0,25 inch/w3,1 inch/w

B. Reaktor

Teras Reaktor

Lampu Reaktor

Sumber Neutron F-17

Beamport

Kolom Thermal

C. Sistem Instrumentasi dan Kendali

1. Kalibrasi :a. Daya LCR (Posisi 1, 2, 3)b. Daya CAMBELL (Posisi 4, 5,

6)c. Periodad. Daya Linier

2. Pengecekan Pancung & Interlock :

Safety Shim Regulating

a. Manual b. % daya c. Perioda d. HV

3. Sistem Komputer

D. Kesimpulan :Reaktor dapat dioperasikan

Keterangan : : BaikX : Tidak Baik

Data Checklist Operasi Daya :A. Operasi pada tingkat daya tanggal 3 Mey 2010, Jam 11.04

Waktu 11.04 WIB

Reaktor kritis pada daya 100 kW

Posisi batang kendali Pengaman Kompensasi Pengatur

100 %70,9 %47 %

Suhu permukaan ATR 30,1˚C

Suhu Primer In HE

Out HE 30˚C30˚C

Suhu Sekunder In HE Out HE

30˚C29˚C

Debit primer 495 /menit

Debit sekunder 580 /menit

Suhu bahan bakar 119,27˚C

Laju paparan radiasi Dek reaktor Sub kritik Demineralizer Kolom Thermal Bulk Shielding Ruang Kontrol

3,25 mR/jam0,040 mR/jam0,045 mR/jam0,065 mR/jam0,54 mR/jam

0,030 mR/jam

Keterangan :Pada pukul 11.13 sistem pendingin primer dimatikan, daya turun sampai 70 kW dan pengatur dinaikkan menuju daya 100 kW.

B. Operasi pada tingkat daya tanggal 3 Mey 2010, Jam 11.19

Waktu 11.19 WIB

Reaktor kritis pada daya 100 kW

Posisi batang kendali Pengaman Kompensasi Pengatur

100 %70,9 %58,7 %

Suhu permukaan ATR 30,9˚C

Suhu Primer In HE Out HE

- ˚C- ˚C

Suhu Sekunder In HE Out HE

30˚C29˚C

Debit primer - /menit

Debit sekunder 580 /menit

Suhu bahan bakar 155,85˚C

Laju paparan radiasi Dek reaktor Sub kritik Demineralizer Kolom Thermal Bulk Shielding Ruang Kontrol

3,25 mR/jam0,040 mR/jam0,045 mR/jam0,065 mR/jam0,54 mR/jam

0,030 mR/jam

Keterangan :Sistem pendingin primer dalam keadaan dimatikan

Data Checklist pada saat Shut Down pada tanggal 3 Mey 2010, jam 12.07 :

Waktu Shut down 12.07 WIB

Posisi batang kendali Pengaman Kompensasi Pengatur

0 %0 %0 %

Suhu permukaan ATR 34,7˚C

Suhu primer In HE Out HE

32˚C30˚C

Suhu sekunder In HE Out HE

29˚C29˚C

Debit Primer 497,8 /menit

Debit Sekunder 554,8 /menit

Suhu Bahan Bakar 71,71˚C

Laju Paparan Radiasi Dek Reaktor Subkritik Demineralizer Kolom Thermal Bulk Shielding Ruang Kontrol

< 0,1 mR/jam< 0,1 mR/jam< 0,1 mR/jam< 0,1 mR/jam< 0,1 mR/jam< 0,1 mR/jam

Pendingin primer mati jam 15.00 WIB; Suhu ATR 30˚C

Catu daya mati jam 12.30 WIB

Kondisi Teras

Lampu penerangan Teras

Level ATR 14 cm

Keterangan :Dengan menurunkan ketiga batang kendali, reaktor Shut down pada pukul 12.07 WIB, pada pukul 12.10 WIB sistem pendingin primer dihidupkan, dan posisi batang kendali semua di bawah. Catu daya sistem kontrol dimatikan jam 12.30 WIB, dan sistem pendingin primer dimatikan pukul 15.00 WIB.

III. Pembahasan :Pada praktikum pengoperasian Reaktor Kartini ini terdapat 3 macam checklist, yaitu checklist start up, checklist operasi daya, dan checklist shutdown. Pada saat checklist start up, praktikan diharuskan memeriksa ruang kontrol dan menjalankan instrumentasinya, pada pengoperasian kali ini, sistem blower yang dijalankan adalah blower I, sedangkan blower II tertutup atau tidak dijalankan. Tekanan masuk pada blower tersebut adalah 0,25 inc/w dan tekanan keluarnya adalah 3,1 inc/w. Selanjutnya ditentukan Heat exchanger yang digunakan, sistem penukar panas yang digunakan adalah HE plat, dan pompa yang digunakan adalah pompa primer no.2, selanjutnya pompa dibuka dari reaktor pada sal WD21. Setelah itu mulai dilakukan persiapan pada ruang kontrolnya, seperti mengecek fungsi batang kendali dengan cara menaikkan satu persatu ataupun bersama-sama selanjutnya mengecek pancung, dll. Selanjutnya melakukan pencatatan semua parameter yang digunakan, pada sistem pendingin primer dicatat nilai-nilai debit pendingin primer, debit demineralizer, suhu air masuk dan keluar dari sistem pendingin, tahanan air masuk dan keluar sistem pendingin, pH air tangki reaktor, serta Level air tangki yang angka-angkanya dapat dilihat pada data praktikum ataupun lampiran data pada saat dilakukan praktikum. Dari semua sistem pendingin primer maupun sekunder juga sistem ventilasinya, di dapatkan hasil yang sesuai dengan parameter-parameter yang terdapat pada buku petunjuk praktikum. Jika semua sistem ternyata tidak ada masalah, maka dengan persetujuan supervisor reaktor dapat mulai dioperasikan.Checklist yang selanjutnya adalah checklist operasi daya, dimana daya dinaikkan mulai saat daya pada saat reaktor kritis yaitu 10 kW sampai dengan 100 kW, dan mencatat perubahan-perubahannya setiap waktu. Pada operasi tingkat daya yang pertama yaitu pada pukul 11.04 WIB reaktor telah kritis pada daya 100 kW, dengan posisi batang kendali pengaman 100 %, kompensasi 70,9 %, dan pengatur 47 %. Dan mencatat suhu air tangki reaktor yaitu 30,1˚C. Suhu air primer dan debit primer tidak mengalami kenaikan yang berarti, pada suhu air masuk saja yang turun menjadi 30˚C. Suhu pendingin sekunder yang naik menjadi 30˚C untuk suhu masuk dan 29˚C untuk suhu keluar, dengan kenaikan Debit sekunder dari 558 menjadi 580 /menit. Suhu bahan bakarnya masih stabil yaitu dibawah 530˚C, dan laju paparan radiasinya pada setiap titik daerah di kawasan reaktor masih dibawah nilai batas. Sehingga reaktor dapat dikatakan aman.

Selanjutnya operasi tingkat daya yang kedua dimana sistem pendingin primer dimatikan pada pukul 11.13, dan dayanya turun sampai 70 kW. Pertama kali pengatur dinaikkan menuju daya 100 Kw, sehingga reaktor kembali dioperasikan pada daya 100 kW, dimana posisi batang kendali pengaman dan kompensasi tetap, hanya saja posisi batang kendali pengatur yang naik menjadi 58,7%, suhu permukaan ATR juga mengalami sedikit kenaikan, suhu air sekunder dan debit sekundernya juga tetap, hanya saja suhu bahan bakar meningkat menjadi 155,85˚C, dan laju paparan radiasinya tetap.Checklist yang terakhir adalah shut down, yang dilakukan pada pukul 12.07 WIB, dengan posisi ketiga batang kendali 0%, dan suhu permukaan ATR yang masih stabil, pada pukul 12.10 WIB sistem pendingin primer dihidupkan kembali, dan terlihat suhu serta debitnya yang hanya mengalami sedikit perubahan, suhu sekundernya turun kembali menjadi 29˚C baik pada posisi In maupun Out, suhu bahan bakar juga telah turun menjadi 71,71˚C dan laju paparan radiasinya < 0,1 mR/jam. Sistem pendingin primer dimatikan pada pukul 15.00 WIB dengan suhu ATR 30˚C, catu daya dan sistem kontrol dimatikan pada pukul 12.30 WIB dan posisi batang kendali semua di bawah.Pada ketiga checklist diatas, nilai-nilainya sebagian besar masih dibawah batas dari nilai-nilai parameter yang terdapat pada buku petunjuk praktikum Operasi Reaktor Kartini. Jadi reaktor dalam keadaan tidak bermasalah, atau dapat dioperasikan dengan baik.

IV. Kesimpulan : Terdapat dua buah sistem pendingin pada reaktor yaitu sistem pendingin primer dan

sistem pendingin sekunder. Dimana pendingin primer digunakan air murni H2O, dengan pH 5,5-6,5

Pada reaktor Kartini dilakukan 3 buah checklist rutin, yaitu checklist startup, checklist operasi daya, dan checklist shutdown.

Pada checklist startup, maka harus diperhatikan parameter-parameter yang mengindikasikan bahwa Reaktor Kartini dalam keadaan dapat dioperasikan, dimana pengecekan dilakukan pada sistem pendingin primer, sistem pendingin sekunder, sistem ventilasi blower, komponen-komponen dalam reaktor, dan sistem instrumentasi kendalinya. Pada saat dilakukan praktikum ini, reaktor dalam keadaan baik.

Pada checklist daya reaktor, daya reaktor dinaikkan dari daya awal 10 kW menjadi 100 kW, lalu pendingin primer dimatikan, sehingga daya turun dari 100 kW menjadi 70 kW.

Saat checklist shutdown, ketiga batang kendali yaitu kompensasi, pengaman, dan pengatur berada pada posisi 0%.

Setelah dilakukan ketiga checklist Operasi Reaktor Kartini, didapat kesimpulan bahwa reaktor dalam keadaan baik.

PENGUKURAN FLUKS NEUTRONV. PERHITUNGAN DATA

Dik : massa emas = 1) 0,009 gram

2) 0,011 gram

Bila ρ Au = 19,3 gram/cm3

Maka volume emas / detektor foil adalah V = m/ρ

1) V = m/ρ = 0,009 / 19,3 = 4,66 x 10-4 cm3

2) V = m/ρ = 0,011 / 19,3 = 5,69 x 10-4 cm3

Σ ac Au dari tabel = 98,56 barn = 98,65 x 10-24 cm2

λ Au = 0,693/ 2,7 hari = 0,256 /hari = 2,96 x 10-6 / s-1

t = 60 s

Rerata cacah background = 9,2 cacah / 60 s = 0,153 cacah/s

Rerata cacah Co-60 (untuk efisiensi) = 40,2 cacah / 60 s = 0,67 cacah/s

Aktivitas Co-60 saat pengukuran (5 mei 2010)

Ao = 1µCi

T1/2 = 5,27 tahun , maka λ = 0,693/5,27 tahun = 0,13 /tahun

t = 28,51 tahun

At = Ao.e-λt = 1µCi . e -0,13.28,51 = 0,0245 µCi = 906,5 Bq

Efisiensi detektor = cps/dps = (0,67 - 0,153) / 906,5 = 5,7 x 10-3

Untuk foil dengan Cadmium

Rerata cacahan = 27356,4 cacah/60 s = 455,94 cacah/s

Waktu tunda (t2) = 11 menit 40 detik = 700 s

Waktu cacah (tc) = 5 menit = 300 s

Maka fluks netron terukur oleh foil Au dibungkus Cadmium

= 4,45 x 107 netron s-1 cm-2

Untuk foil tanpa Cadmium

Rerata cacahan = 109820,8 cacah/60 s = 1830,34 cacah/s

Waktu tunda (t2) = 5 menit 10 detik = 310 s

Waktu cacah (tc) = 5 menit = 300 s

Maka fluks netron terukur oleh foil Au tanpa dibungkus Cadmium

= 17,8 x 107 netron s-1 cm-2

Nilai fluks terukur oleh foil tanpa Cd dikurangi fluks foil adalah Cd yaitu sebesar

17,86 x 107 netron s-1 cm-2 - 4,45 x 107 netron s-1 cm-2 = 13,41 x 107 netron s-1cm-2.

VI. PEMBAHASAN

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui berapa besar fluks netron pada

teras reaktor kartini pada saat energi kritisnya. Fluks netron pada teras mengaktivasi 2 foil emas

yang diperlakukan berbeda. Foil yang diaktivasi tanpa penahan cadmiun menunjukkan aktivitas

radiasi dari foil akibat interaksinya dengan netron bebas dalam teras dapat berupa netron

termal ataupun netron cepat. Netron termal adalah netron hasil reaksi belah bahan fisil yang

mengalami perlambatan oleh moderator. Sedangkan netron cepat adalah netron yang tidak

mengalami perlambatan oleh moderator. Fungsi cadmium adalah menahan interaksi foil

dengan netron termal, sehingga hanya netron cepat saja yang dapat mengaktivasi foil. Seperti

yang tercantum pada rumus pengolahan data, nilai pengukuran fluks netron ini dipengaruhi

oleh waktu iradiasi, waktu tunda, waktu cacah, volume foil, tampang lintang fol serta efisiensi

detektor saat mencacah foil Au setelah diiradiasi. Variabel waktu dari kedua jenis foil dapat

dianalogikan sama bila ditinjau dari rumus. Yang membedakan nilai hasil cacah antara

keduanya selain dari pengaruh Cd juga terdapat pengaruh volume foil. Dari hasil pengukuran

saat praktikum dan pengolahan datanya dapat kita ketahui komposisi fluks netron di dalam

teras yaitu persentase fluks netron cepat dan fluks netron termal. Nilai fluks netron cepat

adalah nilai fluks terukur oleh foil tanpa Cd dikurangi fluks foil adalah Cd yaitu sebesar 13,41 x

107 netron s-1cm-2. Dari hasil pengukuran tersebut dapat diketahhui bahwa fluks netron cepat

lebih tinggi dari fluks netron termal. Netron cepat ini adalah hasil reaksi belah bahan bakar yang

bila mengalami moderasi oleh air dalam teras dapat menurunkan energinya menjadi menjadi

netron termal. Netron termal inilah yang menjadi pemicu reaksi berantai dalam teras reaktor.

Untuk mengatur niai fluks netron dalam teras reaktor yaitu dengan mengatur batang kendali.,

karena batang kendali bersifat menyerap netron sehingga fluks netron dalam reaktor saat

bereaksi dapat dikendalikan.

VII, KESIMPULAN

1. Pengukuran fluks netron dapat dilakukan secara langsung maupun tidak langsung.

Sedangkan pada prakikum digunakan metode tidak langsung dengan mengukur aktivitas

foil detektor akibat aktivasi fluks netron dalam reaktor.

2. Laju iradiasi foil dipengaruhi oleh faktor tampang lintang, volume foil dan besar fliuks

netron yang mengaktivasi foil.

3. Aktivitas foil yag telah diiradiasi dapat diukur dengan mencacah sinar gamma yang

dipancarkannya dengan dengan sistem pencacah gamma dengan memperhatikan

efesinsi dari detektor tersebut.

4. Pada praktikum digunaknan 2 perlakuan berbeda pada 2 foil yang relatif sama yaitu satu

foil diiradiasi dengan dilapisi Cadmium dan sisanya tidak dilapisi Cadmium. Fungsi

Cadmium adalah untuk mencegah foil diaktivasi oleh netron termal.

5. Dari pengolahan data diperoleh bahwa fluks netron cepat dalam reaktor lebih tinggi

dibandingkan dengan fluks netron termal. Netron cepat ini dapat berubah menjadi

netron termal apabila mengalami moderasi oleh moderator.

KOEFISIEN REAKTIFITAS SUHUData Percobaan

Daya Reaktor : 100 kW

Waktu Pengukuran : 5 menit

No Keadaan Posisi Batang Kendali (%)Suhu IFE

Pengaman Kompensasi Pengatur

1. Sistem pompa pendingin

primer hidup

100 67,9 51 121,71

2. Sistem pompa pendingin primer mati

100 67,9 63,1 155,85

No. Posisi Batang Pengatur ( % ) Reaktivitas (∆ρ) Jumlah (∑∆ρ)

1. 14.7 9.6 9.6

2. 25 25 34.6

3. 36.6 26.4 62

4. 48.6 27.4 91.7

5. 64 29.7 114.1

6. 100 22.4 123.7

7. 14.7 9.6 9.6

Dari grafik kalibrasi batang kendali yang didapat dari kelompok 1 diperoleh persamaan regresi linier :

Y= 1.359x + 7.181

Sehingga dari persamaan tersebut dapat ditentukan T menggunakan persamaan 1 :

1. Pada saat sistem pompa pendingin primer hidup

- posisi batang pengatur 51 %, maka besar adalah :

Y= 1.359x + 7.181=1.359(51)+7.181=76,49

= 0.628

2. Pada saat sistem pompa pendingin primer mati

- posisi batang pengatur 63.1 %, maka besar adalah :

Y= 1.359x + 7.181=1.359(63.1)+7.181=92,9339

3. Dari penyelesaian persamaan 1 dan 2,maka nilai itu sendiri adalah :

= T pompa pendingin primer mati T pompa pendingin primer hidup

0.596 - 0.628

- 0.032

VII. PEMBAHASAN

Dari praktikum yang sudah dilakukan yang kemudian dilanjutkan dengan pengolahan data maka dapat diperoleh nilai dari reaktivitas suhu (αT) pada bahan bakar reaktor. Selain data dari percobaan reaktivitas suhu kami juga memasukkan data dari batang kendali pengatur yang tujuannya untuk memperoleh nilai dari ρ sehingga kami bisa mengetahui berapa nilai ρ pada saat pompa pendingin primer hidup dan mati. Pada saat penjelasan praktikum dimana pendingin pompa primer hidup ini ditunggu sampai daya sudah kritis. Dalam praktek daya kritis ialah 100 kW dengan mengatur batang kendali pengaman, kompensasi, dan pengatur. Saat daya reaktor sudah mencapai kritis maka kami mencatat suhu bahan bakar (TBB) yang ada di monitor reaktor kemudian kami konversikan dari mili volt ke 0C. Setelah itu pendingin pompa primer dimatikan dimana daya reaktor juga ikut turun, daya bisa dinaikkan dengan % batang pengatur sehingga didapatkan daya kritis sebelum pendingin pompa primer dimatikan.

Sebagaimana yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa dalam praktikum pengukuran distribusi suhu dan koefisien reaktivitas adalah mencari nilai reaktivitas suhu (T). Nilai reaktivitas suhu (T) dapat dicari dengan membagi antara reaktivitas teras(dengan suhu elemen bahan bakar (T). Akhirnya dari perhitungan tersebut diperoleh nilai reaktivitas suhu (T) sebesar - 0.032. Hal ini sesuai dengan dasar teori dimana bila koefisien reaktivitas berharga negatife tujuannya untuk mempermudah pengendalian atau dengan kata lain reaktor ini dalam keadaan kritis.

Pada pengaturan reaktivitas ini biasanya dilakukan dengan cara penyisipan dan penarikan batang-batang kendali ke atau dari dalam teras reaktor. Pemasukkan reaktivitas tersebut bisa berbentuk undak maupun ram (kontinu).

VIII. KESIMPULAN

Setalah melakukan praktikum ini yang dilanjutkan dengan pengolahn data disertai pembahasan, maka dapat disimpulkan antara lain :

1. Untuk pengukuran distribusi suhu dan koefisiensi raktivitas dimana reaktor mencapai kekritisan.

2. T dari bahan bakar reaktor dapat diamati dengan perubahan suhu elemen bakar dan perubahan reaktivitas reaktor (perubahan posisi batang kendali) yang beroperasi pada daya tetap.

3. Pada pengukuran reaktivitas suhu ini dilakukan dengan dua cara yaitu pada pendingin pompa primer hidup dan pendingin pompa primer mati.

4. T didapat dengan memasukkan niali batang pengatur kedalam persamaan regresi

Y= 1.359x + 7.181.

5. T diperoleh sebesar – 0.032. Tanda negatif menunjukkan reaktor pada kondisi kritis sehingga koefisiensi reaktivitas suhu negatif dirancang guna untuk mempermudah pengedalian di dalam reaktor.