Analisis Neutronik Aqueous Homogeneous Reactor (AHR) Subkritis Breeder untuk Memproduksi Mo-99 dengan Bahan Bakar Thorinil Nitrat (ThO2)NO3)2)

I ADVENTURA P B P, Dr. Ir. Andang Widi Harto M.T.; Dr.-Ing Kusnanto

2017 | Skripsi | S1 TEKNIK NUKLIR

AHR adalah salah satu jenis reaktor nuklir yang dapat digunakan untuk memproduksi molibdenum-99. Bahan bakar AHR berupa larutan garam nuklir (biasanya uranil sulfat atau uranil nitrat). Kelebihan AHR yaitu keselamatan pasif yang melekat, massa kritis kecil, dan penanganan bahan bakar yang cukup sederhana. Penggunaan thorium pada blanket AHR memungkinkan untuk terjadinya pembiakan (breeding). Pembiakan memungkinkan penggantian uranium dalam core dengan uranium hasil reaksi tangkapan thorium dari blanket. Penelitian ini bertujuan untuk mencari desain reaktor yang sesuai sehingga didapatkan AHR yang memiliki k-eff mendekati 0,98 dan nilai conversion ratio (CR) lebih dari 1,12. Penelitian dilakukan bertahap dengan menjalankan simulasi dengan program MCNPX. Tahap pertama dilakukan simulasi untuk mencari nilai k-eff reaktor dengan mengubah fraksi massa bahan bakar (zat terlarut) dalam core dan blanket. Setelah diperoleh nilai kekritisan kemudian dilanjutkan dengan menjalankan simulasi kedua untuk mencari nilai CR. Perolehan nilai CR dilakukan dengan memvariasikan rasio core dan blanket reaktor. Hasil simulasi MCNPX didapatkan nilai k-eff AHR pada nilai 0,98282 dan CR 0,0241166 dengan fraksi massa zat terlarut pada core dan blanket 17,5% namun reaktor tidak dapat beroperasi sebagai reaktor breeder.

AHR is one type of nuclear reactor which can be used to produce molybdenum-99. The fuel that AHR used are nuclear salt solution (usually uranyl sulphate or uranyl nitrate). The advantages of AHR are passive inherent safety, small critical mass, and simplified fuel handling. By using thorium in the AHR blanket, allows the occurence of breeding. Breeding system allows the replacement of uranium in the core by uranium from thorium capture reaction in the blanket. This study aimed to find the suitable design of the reactor to achieve an AHR which have k-eff value of 0,98 and conversion ratio (CR) value that exceed 1,12. This study is done by running simulation with software called MCNPX. The first step is to run the first simulation to find the value of k-eff by varying mass fraction (solute) in the core and blanket. After obtaining the value of k-eff, the study is continued by running simulation to find value of CR. The value is obtained by varying the ratio of core and blanket. MCNPX simulation result showed value of reactor k-eff at 0,98282 and CR 0,0241166 with the mass fraction of solute in core and blanket at 17,5% but the reactor cannot operate as a breeder reactor.

Kata Kunci : AHR, Thorium, k-eff, CR