Prosiding Seminar Hasil Penelitian P2TRRTahun 2004

ISSN 0854-5278

PENENTUAN SIF AT NEUTRONIK SEL BAHAN BAKAR UMoTERAS RSG-GAS.

Tukiran SPusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset-Batan

ABSTRAK.PENENTUAN SIFAT NEUTRONIK SEL BAHAN BAKAR UMo TERAS RSG-GAS.Reaktor RSG-GAS dengan bahan bakar uranium silisida tipe plat dan muatan 250 g Udirencanakan akan mengganti bahan bakarnya menjadi Uranium Molibdenum (UMo), denganmuatan 300 gram. Bahan bakar UMo mempunyai keuntungan yang besar jika muatannyabertambah besar dengan volum yang sarna. Saat ini bahan bakar UMo untuk reaktor riset masihdalam penelitian sehingga RSG-GAS merasa perlu untuk menganalisis kemungkinan pemakaianbahan bakar UMo. Untuk mengetahui sifat neutronik bahan bakar UMo dilakukan perhitungansel dengan menggunakan paket program WIMSD/4. Model yang digunakan dalam perhitunganadalah multislab dengan muatan bahan bakar 300 gram dan persen berat Mo dalam bahan bakar6 %, Kerapatan U-235 adalah 3,55 g U/cc. Nilai keff yang diperoleh pada saat dingin danbersih adalah 1,209 % sedangkan pad a saat panas diperoleh keffadalah I, 091.

Kata kunci : teras reaktor, molybdenum, Bahan baker, neutronik

ABSTRACTDETERMINATION OF UMo FUEL CELL NEUTRONICS CHARACTERISTIC OFTHE RSG-GAS CORE. Silicide fuel of the RSG-GAS reactor with 250 gram of loading willbe planned to converse to uranium mollybdenum with 300 grams of loading. The UMo fuel hasgreat advantages if the fuel has greater density in the same volume. Right now the UMo fuel, isstill under research and irradiation in the world so that it is necessary to analyze the possibilityof the fuel used in the RSG-GAS core. To know the characteristic of neutronic of the UMo fuel,cell calculation was using WIMSD/4 code. The model that used in this research is multislaband 300 gram of loading with 6 w/o of UMo. The density of UMo fuel is 3,55 gU Ice. Theresults of calculation showed that the val ue of keff is 1,209% and 1,091 % for cold and hotconditions respectively.

Keywords: reactor core, molybdenum,fuel, neutronic

PENDAHULUAN

Oalam konversi bahan bakar teras RSG-GAS dari uranium oksida menjadi

uranium silisida telah terlaksana dengan sukses. Saat dikaj i kemungkinan untuk

mengkonversi bahan bakar terse but menjadi uranium molybdenum (UMo), karena

bahan bakar UMo mempunyai keunggulan dibanding dengan bahan bakar uranium

silisida. Bahan bakar UMo dapat dimuat dengan densitas tinggi sampai 109 U/cm3

(Iebih besar dari uranium silisida 5,2 gU/cm3) dan daur ulangnya lebih gampang.

224

ISSN 085~-5278 Pl'l1l'11II1Wl S~r(lf SClI{rol1lk setrukircm

Bahan bakar UMo sampai saat ini belum ada yang menggunakannya dalam

reaktor riset. Bahan bakar ini masih dalam tahap penelitian dan pengkajian. CERCA

bekerjasama dengan ANL telah memulai penelitian bahan bakar UMo sejak tahun 1999

dan kini telah difabrikasi dan diiradiasi dalam reactor IRIS2, Prancis. Setelah diiradiasi

kemudian hasilnya dicek dan diperoleh bahwa bahan bakar UMo sangat stabil. 1]

Tujuan pengkajian ini adalah untuk menyiapkan hasil analisis teras dari segi

neutronik bilamana nanti direncanakan teras RSG-GAS akan mengkonversi bahan

bakarnya ke UMo. Untuk mencapai tujuan ini maka dilakukan perhitungan sel bahan

bakar UMo teras RSG-GAS dengan menggunakan program WlMSD/4 . Pemodelan

bahan bakar digunakan dengan model multi slab.

DESKRIPSI TERAS REAKTOR RSG-GAS

Reaktor RSG-GAS merupakan reaktor jenis MTR (Material Testing Reaktor) dan

kolam terbuka, yang dirancang sehingga dapat menghasilkan panas maksimum 30 MW

serta tluks neutron termal maksimum di daerah posisi iradiasi di dalam teras sebesar

2,5 x I Ol~ neutron cm-2s·l. Parameter disain teras setimbang oksida 2,96 gU/cc RSG­

GAS dapat dilihat pad a Tabel I.

Reaktor RSG-GAS tidak dapat dioperasikan secara langsung dengan daya

maksimum 30 MW dengan bahan bakar yang seluruhnya baru. Oleh karena itu perlu

dilakukan pembentukan teras penuh yang dilakukan melalui teras transisi, sehingga bila

reaktor mencapai konfigurasi teras penuh telah terdapat elemen bakar yang dapat

memberikan jaminan keamanan selama beroperasi dengan daya penuh.

225

I'ro,udm.f:. ~\·(.'111I1W,.'I(I.'illPl'I1~'lrlhll1l'2JRRlii/wlI :(){)~

Tabel I. Parameter Desain Teras Oksida 2,96 gU/cc RSG-GAS

Tipe Reaktor Tipe kolam

Tipe elemen bakar

Oksida pengkayaan rendah

Sistem pendinginan

Konveksi paksa

Moderator/pendingin

H2O

Reflektor

Be dan H2O

Daya nominal (MW)

30

Jumlah elemen bakar standar

40

Jumlah elemen bakar kendali

8

Jumlah penyerap tipe garpu (pasang)

8

Panjang siklus pada daya nominal (hari)

25

Fraksi bakar rerata awal siklus (%hilangnya U235)

23,3

Fraksi bakar rerata akhir siklus (%hilangnya U235)

31,3

Dimensi elemen bakar/kendali (mm)

77 ,1 x 81 x 600

Ketebalan pelat bakar (mm)

1,3ILebar kanal pendingin (mm)

2,55-Jumlah pelat per elemen bakar

21

Jumlah pel at per elemen kendali

15

Material kelongsong bahan bakar

AIMg2

Ketebalan kelongsong bahan bakar (mm)

0,38

Dimensi Fuel Meat (mm)

0,54 x 62,75 x 600

Material Fuel Meat

U308AI

Pengkayaan U235(w/o)

19,75

Densitas Uranium dalam meat (mm)

2,96

Muatan U235per elemen bakar (g)

250

Muatan U235per elemen kendali (g)

178,6

Material penyerap

Ag-In-Cd

Ketebalan bahan penyerap (mm)

3,38

Material kelongsong penyerap (mm)

SS-321

Ketebalan kelongsong penyerap (mm)

0,85

226

15S:" (J85~-5278 I'Cllen/HUII .\;~f(1! \'t'If/I'uJ/lk .\£'1

"///.:'1"011

Adapun batas kesclamatan teras reaktor RSG-GAS adalah

a. reaktivitas pad a kondisi stuck-rod !cbih besar dari pada - 0,5 %.[3]

b. fraksi bakar maksimul11 adalah 56 %.

Neraca reaktivitas Reaktor RSG-GAS untuk konfigurasi teras setimbang dengan

elemen bakar oksida (250 gram U235/elel11en bakar) dinyatakan dalam Tabel 2.

Tabel2. Kesetimbangan reaktivitas teras reaktor RSG-GAS

Reaktivitas (D.k/k). %I

IPerubahan dari kondisi dingin ke panas

0.3

Perubahan dari kondisi xenon setimbang ke tanpa xenon

3,5

Perubahan fraksi bakar satu siklus operasi (30 MWth, 25 hari

3,0

Reaktivitas untuk eksperil11en dan target dalal11 teras

! 2.0!iReaktivitas cadangan untuk kompensasi xenon. beam tube

0,4,,

Reaktivitas lebih teras (a\\'al siklus. dingin dan tanpa xenon)9.2

:

Nilai padam (awal siklus. 8 batang kendali masuk)

-14,5

Nilai padam total (a\\'al siklus)

-5.3I

IBerkurangnya nilai padam pada saat stuck-rod (a\\al siklus)

3.1,

iNilai padam pad a sa at a\\'al siklus, dingin. tanpa xenon. stuck-rod.

-2.2l

227

rros/(llIIg Sl'miIlO,. /f0.\l1 PIl1/dllw1/ PllRUT,1I11111 :laa.;

CARA KERJA

1. Dimensi Bahan Bakar dan Batang Kendali

Data fisik dan geometri bahan bakar dikumpulkan berdasarkan data dan

spesifikasi elemen bahan bakar dan kendali RSG-GAS. Pengul11pulan konstanta fisika

bertujuan untuk dapat l11enghitung kerapatan atom setiap material pen)'usun elemen

bakar dan kendali RSG-GAS. Data-data kelongsong dapat dilihat pad a Tabel 3.

1% ", cI,ddlo, (AIM,2) dl "',, ",100 i =F i 0,186386

!%iol side plate (AIMgSi-1) di extra region i 1------~:----0-,5-055361I---- .__ ------r-- . . ._~_l .. n' - •• ~

~ovol air di extra region I J '. 0,3080~8J

I ' ' !I 0602214f-- _±----t------i ~ ___j,Densitas atom penyusun extra region: I r

I8,11 7.71--66!____37~,9~1

,

Meat0,0546,275601426,951

,Cladding

0,0386,27560i600,894

;Moderator air

I 0,2556,2756012016,158

I Pelat bahan bakar0,137,0756011158,885

iCladding di extra regionI131,04J

iSide plate

!355,4208!

;Air di extra region

II I!216,5967

IVolume extra region

,-----+- - h __ '

II

-~-

I --,AIMg2

AIMgSi-1H2ODensitas extraIregion IRho

2,682,70,9982

%vol di extra region

0,1863860,5055360,308078i

IUnsurSAwt%wt%wt% l

Mg

24,3050,02050,009-5,58099E-04 I

Si

28,08550,0030,01025-3,32123E-04

==1Cu

63,5460,00050,007-9,29143E-05

Mn

54,9380,0030,007-1,21162E-04

Fe

55,8470,0040,005-9,51386E-05

Cr

51,9960,0030,0015-4,10691E-05

Zn

65,380,0020,002-3,43470E-05

Ti

47,880,0010,001-2,34504E-05 I

AI

26,981540,9630,95725-3,98989E-02 1H

1,0079.. 2,05599E-02I

015,9994-- 1,02799E-02

I

,Parameter ,Volume

228

ISSN 0854-527R

Tabel4. Data-data Kelongsong

Bahan kelongsong AIMg2

Rho 2,68Avo 0,602214

l'eI11'11I11aJ] S'(f{1! Si.'ll1r011lJ.: ,\'e1

{uk iron

Unsur BA\\'t%Dcnsitas (atom/cc)

Mg

24,3050,02051,36127E-03

Si

28,08550,0031,72395E-04Cu

63,5460,00051,26989E-05Mn

54,9380,0038,81320E-05

Fe

55,8470,0041,15597E-04

Cr

51,9960,0039,3] 187E-05Zn

65.380O,OOOOOE+OO

Ti47,880O,OOOOOE+OO

Al26,981540,9665,77824E-02

Data-data tersebut kemudian akan digunakan untuk perhitungan kerapatan

unsure (densitas atom) pembentuk teras yang digunakan sebagai input program

WIMSD/4.

2. Perhitungan Densitas Atom

Salah satu data masukan paket program WIMS-D/4 yang paling menentukan

akurasi hasil perhitungan sel adalah kerapatan unsur-unsur penyusun bahan bakar.

Tabel 3 menunjukkan data material penyususn teras seperti tebalmcat, moderator H20

dan daerah extra region. Sedangkan Tabel 4 adalah data unsure penyusun kelongsong

Kerapatan unsur penyuslin meat di Tabel 5 dilakukan dengan cara sebagai

berikut:

a. Menghitllng volume meal (em3) dilakukan dengan mengalikan dimensi panjang,

tebal dan tinggi (em) daripada meal.

b. Menghitung massa U-235 per petat adalah dengan cara berat U-235 per elemen

bakar (gr) dibagi dengan total pelat (21 buah).

c. Menghitung massa U-238 (g) per pelat =

( 1 x massa U - 235) - massaU - 235pengkayaan

d. Massa Uranium per pelat (g) = massa U-235 + massa U-238

( TotalU ) 2c. Massa Mo (g) = ----- x - x SA Mo

BArala - rala 3

229

Pr051clll1g St'I1Jl11.I1'/laSII Pf..'I1CIIfWI1/J:!JR.U

7,1111111 ~(}()~

ISSf\: OX5·1-5c7X

1 - (fraksi volume U-Mo + fraksi volume

f. Massa U-Mo (g) = totalmassa Uranium + massa Mo

g. Volume U-Mo dalam meal (cm3) = massa U-Mo / kerapatan U-Mo

h. Fraksi volume U-Mo dalam meal = volume U-Mo dalam meal/volume meal

I. Fraksi volume porositas = (0,072 x fraksi volume U-Mo dalam meat) - (0,275 x

fraksi volume U-Mo dalam meal x 2) + (1,32 x fraksi volume U-Mo dalam meal

x 3)

J. Fraksi volume Al dalam meal

porositas)

k. Massa Al dalam meal = fraksi volume x volume meal x kerapatan AI

I. Massa U-Mo-AI = Massa U-Mo + massa Al

m. Kerapatan senyawa dalam meal = Massa senyawa / volume meal

n. Fraksi be rat unsur dalam U-Mo-AI = massa unsur / massa U-Mo-AI

o. Kerapatan atom (atom/cm3) = Craksi berat ullsur dalam U-Mo-AI x kerapatan U­

Mo-Al x bilangan avogadro / BA unsur

230

ISS~ OS5~-527S /\_'I1£'IlIuan .\{fla .Yl'ulrol1lk S('/lidirall

Tabel 5. Perhitungan densitas atom bahan bakar UMo

Berat U35 per EB 300 (gr)350 (gr)400 (gr)450 (gr)550 (gr)Volume meat (ee)

20.33120.33120.33120.33120.331Massa

U35per14.286 16.66719.04821 .42926.190pelat (qr) Massa

U38per58.047 67.72277.39687.071106.420pelat (gr) Massa

uranium72.333 84.38896.444108.499132.610per pelat (qr) %Mo

0.060.060.060.060.06%U

0.940.940.940.940.94Massa U-Mo

76.95089.775102.600115.425141.074Massa Mo

4.6175.3866.1566.9258.464Volume U-Mo

4.3545.0795.8056.5307.982Fraksi vol U-Mo

0.2140.2500.2860.3210.393Fraksi porositas

0.10.10.10.10.1Fraksi vol AI dalam

0.6860.6500.6140.5790.507meat Volume AI

13.94413.21912.49311.76810.316Massa

AIdalam37.650 35.69133.73131.77227.854meat (qr) Massa U-Mo-AI

114.599125.465136.331147.197168.929Oensitas

U-Mo-AI5.64 6.176.717.248.31dalam meat Oensitas

uranium3.558 4.154.745.346.52dalam meat Oensitas

U-Mo3.78 4.425.055.686.94dalam meat U-35 dalam U-Mo-

0.13280.13970.14560.1550AI

0.1247U-38 dalam U-Mo-

0.50650.53980.56770.59150.6300AL Mo dalam U-Mo-AI

0.04030.04290.04520.04700.0501AI dalam U-Mo-AI

0.32850.28450.24740.21580.1649Oensitas atom (meat, atom/ee): U-235

1.80030E-032.10035E-032.40040E-032.70045E-033.30055E-03U-238

7.22274E-038.42653E-039.63032E-031.08341 E-021.32417E-02Mo

1.42544E-031.66302E-031.90059E-032.13817E-032.61332E-03AI

4.13320E-023.91812E-023.70305E-023A8798E-023.05783E-02

Mo dengan WIMS-

1.76164E-032.05524E-032.34885E-032.64246E-033.22967E-030/4 PowerC

5.178044E-025.1371127E-025.096181E-025.055250E-024.973388E-02

PROGRAM WIMS D/4 (TVINFRITH IN/PROVED MULTIGROUP SCHEj~1E D/-!)

Program komputer WIMS D/4 adalah versi paling akhir dari WIMS yang dibuat

oleh AEE Winfrith, Dorchesterr, Dorset, United Kingdom. Versi komputer pribadinya

dikembangkan oleh E'rgo Computing, Inc. for Lahey. Versi pertama telah digunakan untuk

aplikasi desain reaktor pada tahun 1968. Setelah lebih 20 tahun dilakukan pengembangan

mctode, mode! clan teknik pemprograman. WIMS D/4 scpcrti discbut sebelumnya

merupakan paket program paling populer untuk pcrhitungan reaktor seCal"a luas.

231

I'ro,\',dlllg :-;1'111/11(1/'1111.\" /'1'I/1'IJIl<i/i /' :!IRf(li"lIIlI ]1)1)'/

WIMS adalah program sel (cell) yang menggunakan teori transport untuk

menghitung fluks sebagai fungsi energi dan posisi di dalam sel. Untuk memudahkan kerja

komputer, dalam perhitungan dibagi dalam dua langkah di mana WIMS menghitung

terlebih dahulu spektrum untuk daerah sedikit ruang dengan bentuk geometri sederhana

pad a seluruh kelompok energi yang ada di perpustakaan data (library) WIMS, dan

menggunakan spektrum ini menghasilkan tam pang lintang pada sedikit kelompok (few

groups). Dari hasil perhitungan sedikit kelompok kemudian digunakan untuk perhitungan

pada ruang yang lebih banyak. Fluks yang didapat dikembangkan dengan menggunakan

spektrum hasil perhitungan sebelumnya, sehingga !aju reaksi pad a setiap titik ruang dapat

dihitung pad a perpustakaan struktur kelompok. Pustaka program WIMS D/4 memi!iki 69

kelompok tenaga neutron yang menjangkau rentang tenaga 0 - 10 I\·1eV yang pustakanya

didasarkan pad a pustaka ENDF/B.

Tampang lintang makroskopis kelompok tenaga neutron yang diperlukan sebagai

koefisien persamaan banyak kelompok (l71ultigroups), diperoleh langsung dari kerapatan

atom isotop yang diberikan pada masukan program serta tam pang lintang mikroskopik dari

pustaka program. dengan pengecualian pad a isotop dengan resonansi di mana diperlakukan

perlakuan khusus. Berikut ini disajikan batas energi atas dan batas energi b,l\vah

pengelompokan energi neutron dalam 4 kelompok energi netron dengan program

WIMS/D4 diberikan pada tabel di bawah ini. Sedangkan yang digunakan dalam

perhitungan teras reaktor RSG-GAS adalah 4 kelompok energi neutron.

Tabel 6. Batas energi atas dan batas energi bawah 4 kelompok energi netron

Kode / Angka Energi BatasEnergi BatasDalam WIMS/D4

Atas NetronBawah Netron

( FEWGROUPS )( ev)(ev)

5

1.1078,21.105

15

8,21.1055,530.103

45

5,530.1030,625

69

0,6250

Data penghitungan konstanta kelompok seperti suhu moderator dan bahan bakar,

kerapatan moderator, dan komposisi bahan bakar digunakan bersama dengan pustaka­

pustaka dasar untuk tampang lintang mikroskopis yang dipakai menghitung spektrum

232

ISS~ OS5·1-5278 1\'!/l.'l1//{0}7 .\{/;l/ \'l'lflr01lfk .\e{

F"kIUII1

neutron cepat dan tcrmal. Spektrum ini dipakai untuk mcnghitung konstanta makroskopis

dengan teknik merata-ratakan sel (cell averaging) yang tepat. Konstanta kelompok sera pan

biasanya dimodifikasi dengan menambahkan suatu tampang lintang efektif yang

mengelompokkan beberapa elemen kendali pada daerah yang sedang diperhitungkan. Pada

perhitungan kelompok halus (tIne groups) 69 kelompok, spektrum fluks pembobot berbeda

untuk setiap jangkau tenaga neutron, yaitu :

• Neutron cepat, kelompok 1 - 15, f1uks pembobot diberikan dalam pustaka data.

• Rentang perlambatan, kelompok 16 - 55, spektrum pembobot proposional dengan liE.

• Neutron thermal, kelompok 56 - 69, f1uks pembobot proporsional dengan

E

E.e KTE

Pendekatan WIMSO/4 terhadap resonansi didasari atas teori kesetaraan (equivalence

theorem) yang berarti penggantian persoalan hetcrogen menjadi persoalan homogen yang

setara, dan metoda probabilitas tumbukan (collisin probability). Untuk itu WIMS 0/4

menggunakan faktor Bell dan DancofI.

Analisis banyak kelompok diberikan dengan model sel tunggal dalam koordinat

planar maupun annular. Sel ini tersusun dari I daerah (region) di mana spektrum rerata

akan dihitung. lndeks spektrum 1 untuk daerah bahan bakar (dalam pengeljaan ini disebut

meat), 2 untuk kelongsong (clad), 3 untuk pendingin dan 4 untuk moderator. Oimensi dan

komposisi masing-masing daerah dibcrikan pada item slab atau annulus serta item material

dalam input program. Setelah diperoleh spektrum banyak kelompok pada kecmpat daerah,

konstanta banyak kelompok diringkas mcnjadi sedikit kelompok sebagaimana diberikan

pada itemfew groups. Pemampatan dikeljakan dengan cara biasa memakai persamaan :

1

0-(;2::0',1i,--"-

- :z:: Ii,dan 0-' (j(jl

" "0' '¢g~ L }:g

~:z:: ¢,

dimana penjumlahan dilakukan terhadap semua g dan gl yang dimiliki G-G1 •

Empat rutin yang dimiliki oleh WIMS 0/4 untuk perhitungan transport utama

yaitu PIJ, DSN, PERSEUS dan PRIZE. Metode OSN (Differential Descret Sn) dipakai

233

I'ros"f1ng Selllllwr!fasi/ l'enelilwl1 /'nR!?lii/1I1Il ](){).f

. ISSN OX5·j-527X

dalam pengeljaan kali ini dengan metode d(fJerential transport. Perhitungan pada sel

tunggal di atas dilakukan dengan mcmberikan syarat batas pantulan (reflected), di mana

terjadi keseimbangan arus neutron di batas sel. Pada bagian edit seperti akan dijelaskan

dalam struktur input - koreksi atas syarat batas ini dikerjakan dengan menghitung fluks

boeor, pad a kondisi harga buckling tetap.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil

Seeara garis besar hasil yang diperoleh dari perhitungan WHvlSD/4 adalah nilai

koefisien difusi D, faktor multiplikasi Ka' tam pang lintang makroskopik pembelahan L:f '

tam pang lintang makroskopik serapan L:a' tampang lintang lintang makroskopik transport

L:/r' vL: j' spektrum netron hasil pembelahan (X), matriks tampang lintang makroskopik

hamburan L:" critical buckling dan jumlah setiap atom yang ada pad a akhir siklus,

terdapat pula nilai-nilai hasil homogenisasi sel. Dengan diperolehnya hasil keluaran

program WHvlSD/4 maka disusun data masukan untuk perhitungan teras program Batan­

2DIFF seperti di bawa ini untuk menentukan parameter teras reaktor. Data di bawah ini

adalah konstanta kelompok (4 group) material teras RSG-GAS berbahan bakar uranium

molybdenum muatan 300 gram uranium dan keadaan dingin .. Kemudian dilakukan

perhitungan nilai multiplikasi pada saat teras dalam keadaan dingin (cold) dan panas (hot).

IFS =1,2 U6Mo, COLD XE AND SM FREE (1) & COLD

ILOAD=1,2,3 U-235 LOADING 300, 400,IFS =3,4 U6Mo, HOT XE FREE SM EQUIL (3) & HOT

ILOAD=1,2,3 U-235 LOADING 300, 400,4 3 17 4

O.OOOOOE+OO 1.54667E+023.65464E+04 4.64036E+041.00052E+05 1.14943E+05O.OOOOOE+OO 9.72060E-022.24363E+01 2.82981E+015.86518E+01 6.65167E+01O.OOOOOE+OO 1.54667E+023.65464E+04 4.64036E+041.00052E+05 1.14943E+05O.OOOOOE+OO 9.72060E-022.24363E+01 2.82981E+015.86518E+01 6.65167E+01

9.28868E+025.64077E+041.28529E+055.83792E-013.41632E+017.34201E+019.28868E+025.64077E+041.28529E+055.83792E-013.41632E+017.34201E+01

7.78434E+036.6571 7E+041.59636E+054.87252E+004.00317E+018.77177E+017.78434E+036.65717E+041.59636E+054.87252E+004.00317E+018.77177E+01

XE FREE SM EQUIL (2)500 GR/E

XE & SM EQUIL (4)500 GR/FE

1.72432E+04 2.68283E+047.69120E+04 8.74526E+041.90742E+051.07238E+01 1.65783E+014.59048E+01 5.17839E+019.78415E+011.72432E+042.68283E+047.69120E+04 8.74526E+041.90742E+051.07238E+01 1.65783E+014.59048E+015.17839E+019.78415E+01

234

ISSN OS5~-52/S jJt!IU!1I11UJI1 .\·I/~JI St!1ilr()I1/~' .\('1T"klral1

;'HlvJS/D4XS LIBRF.RIES FOR SILICIDEIFS=1,2 (LOAD=1,2,3 250,275,300) IFS= 3,4 (LOAD=1,2 230,250,270)IFS=l -> SI COLD, XE-SM FREE : IFS=2 -> SI EOT, XE-SM FREEIFS=3 -> OX COLD, XE-SM FREE : IFS=4 -> OX HOT, XE-SM FREE

4 3174

O.OOOOOE+OO 1.55531E+02 9.31114E+02 7.8024BE+03 1.72743E+04 2.68623E+043.65726E+04 4.64126E+04 5.63915E+046.65207E~04 7.68158E+04 8.72976E+04

9.98085E+041.14577E+05 1.28028E+05 1.42237E+05 1.60241E+05

0.000002+00 9.99833E-02 5.99900E-01 4.99983E~00 1.10008E+01 1.70005E+012.30002E+01 2.90005E+01 3.50003E+01 4.1000~2+01 4.70006E+01 5.30005E+016.00003E+01 6.80002E+01 7.50002E+01 8.20001E+01 9.00002E+01O.OOOOOE+DO 1.54589E+02 9.30360E+02 7.79259E~03 1.72583E+04 2.68447E+043.65593E+04 4.64077E+04 5.63994E+046.65457E+04 7.68636E+04 8.73737E+04

9.99303E+04 1.14759E+05 1.28278E+05 1.42569E+05 1.60687E+05O.OOOOOE+OO 9.99836E-02 5.99902E-01 4.99979E~00 1.10000E+01 1.70002E+012.30005E+01 2.90007E+01 3.50009E+01 4.10009E~01 4.70010E+01 5.30009E+016.00012E+01 6.80010E+01 7.50010E+01 8.20012ET01 9.00004E+01

Bahan bakar Utvl0 saat ini belum ada yang digunakan dalam reactor riset di dunia. Sell1ua

masih dalam tahap penelitian dan pengujian iradiasi. Beberapa hasil iradiasi yang dilakukan

di Prancis di sajikan pada Tabel 7 di bawah ini.

Tabel 7. Beberapa hasil iradiasi bahan bakar UMo di Prancis.

Eksperimen IRISIUMUSIRIS2FUTURE

ReaktorOSIRIS (Fr)HFR (HolI)OSIRIS(Fr)BR2 (B)

Jumlah pelat

3442

UMo powder

GroundGroundAtomizedAtomized

Penqayaan (%)19,7519,75/3519,7519,75

Daya maks BOC (W/cm2)

120170230340

Suhu kelonqsonq maks °C

7590/110. 110130

Laju alir (m/s)

88812

Status eksperimen

BerhasilDihentikanBerlanqsunqDitunda

Jumlah siklus

1022*/4**2*

Fraksi baker maksEOC (%)

501528*1150**28*

*) batas nilai tcrcapai

**) tlljllan nilai akhir

PEMBAHASAN

Secara garis besar nilai koefisien difusi 0, faktor multiplikasi Ka' tam pang lintang

makroskopik pCll1beiahan L I ' tall1pang lintang ll1akroskopik serapan L", tampang lintang

lintang makroskopik transport L /,., \/L I ' spektrum netron hasil pembelahan (xJ, matriks

tall1pang lintang makroskopik hamburan L" critical buckling dan jUll1lah setiap atom yang

235

l'rosJ(lillg Sell/l/1ar 11(1.\11 Pelle/II 1011 P_'IRR

lii/1I11l ]{){).J

ada pada akhir siklus, terdapat pula nilai-nilai hasil homogenisasi sel. Nilai parameter ini

lebih besar untuk bahan bakar silisida muatan 300 gram dibandingkan dengan bahan bakar

UMo Hal ini disebabkan oleh karena sifat-sifat mikroskopik atom Si lebih besar dibanding

dengan atom Si.

Hasil perhitungan program WIMSD/4 meyatakan bahwa pustaka tampang lintang

material teras untuk bahan bakar uranium silisida dengan muatan 300 gram lebih besar dari

dari pad a uranium molybdenum maka nilai factor multiplikasi efektif teras untuk bahan

bakar silisida juga lebih besar dari molybdenum. Perhitungan teras dengan untuk bahan

baker Umo diperoleh nilai factor multiplikasi k-eff = 1,209 untuk pada saat dingin dan

1.091 pad a saat panas ada xenon. Nila ini cukup realistis untuk digunakan dalam tahap

selanjutnya yaitu menentukan parameter teras setimbang teras RSG-GAS berbahan bakar

UMo

KESIMPULAN

Perhitungan sel neutronik teras RSG-GAS berbahan bakar Ul'vl0 dcngan muatan 300

gram uranium telah dilakukan diperolch nilai factor multiplikasi k-cff = 1,209.

Perbandingan konstanta tampang lintang bahan bakar Uivl0 dengan bahan baker silisida

muatan sam a 300 gram tidak jauh berbeda sehingga sifat sel neutroniknya hampir sama

DAFT AR PUST AKA

1. JM. Hamy Cs " STATUS OF THE FRENCI-I UMo GROUP DEVELOPMENT

PROGRAm" Proseding RERTR, Chicago, Illinois, 5-10 Oktober 2003.

2. Asmedi SURIPTO, Cs " RERTR- RELATED PROGRAM IN INDONESIA"

Proseding RERTR. Chicago, Illinois, 5-10 Oktober 2003

,

236

ISS:--J 085·1-5278

DISKUSI

I'cn<,n/llan S,/;I/ .\','lIrrOlllk .\<,1TlIklron

1. Penanya: Yusi Eko Yulianto

Pertanyaan :

a. Pad a sector yang mana bahan baker UMo dapat meningkatkan utilisasi

b. Apakah desain neutronik BB UMo visible untuk kondisi penggunaannya di RSG­

GAS termasuk fabrikasinya

Jawaban

a. Pada sector lamanya bahan baker di dalam teras yang sering disebut dengan

panjang siklus

b. Fabrikasinya kita belum bias, masih dalam tahap penelitian karena sangat canggih.

Namun kit a bisa beli bahan bakar kc luar negeri dan UMo bisa kita gunakan

237