ANALISIS OPTIMASI PERBANDINGAN MODERATOR-BAHAN BAKAR DAN FRAKSI MOL URANIUM PADA BAHAN BAKAR TERHADAP KEKRITISAN REAKTOR MOLTEN SALT TRANSATOMIC POWER (TAP) DENGAN TIPE KISI PERSEGI

DION BAGUS NUGRAHA B, Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T. ; Dr. Ing. Sihana

2016 | Skripsi | S1 TEKNIK NUKLIR

Molten Salt Reactor Transatomic Power (MSR TAP) merupakan reaktor nuklir pengembangan lebih lanjut dari Reaktor Generasi IV Molten Salt Reactor (MSR). Reaktor MSR TAP ini menghasilkan daya listrik yang bersih, memiliki keselamatan pasif, mempunyai resistensi terhadap proliferasi, dan memiliki biaya yang rendah. Reaktor ini dapat mengkonsumsi bahan bakar nuklir sisa/spent nuclear fuel (SNF) dari penggunaan bahan bakar Light Water Reactor (LWR) yang komersial atau menggunakan bahan bakar utama yaitu larutan garam UF4-LiF-BeF2. Moderator yang digunakan pada MSR TAP ini adalah moderator berbahan Zirconium Hydride. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan ukuran perbandingan nilai fraski mol uranium dan jari-jari moderator yang optimal dari dari desain teras Reaktor MSR TAP agar dihasilkan pengayaan yang optimum dengan nilai 1 < keff < 1,0065 menggunakan program MCNP5. Selain itu penelitian ini juga bertujuan mencari pengayaan optimum yang mempunyai sifat keselamatan melekat (inherent safety) dengan alpha Void<0. Variasi yang dilakukan meliputi perubahan geometri jari-jari moderator dengan variasi 0.5 cm, 1 cm, 1.5 cm, 2 cm, 2.5 cm, 3 cm, 3.5 cm, 4 cm, dan 4.5 cm; dan perubahan molar uranium pada bahan bakar UF4-LiF-BeF2 dengan variasi persen molar 15%, 20%, 25%, dan 30%. Geometri reaktor yang digunakan dalam silmulasi adalah Molten Salt Reactor Transatomic Power (MSR TAP) dari perusahaan Transatomic Power Corporation. Hasil penelitian menunjukkan variasi optimum perbandingan moderator bahan dan fraksi mol bahan bakar larutan garam UF4-LiF-BeF2 pada fraksi mol uranium bahan bakar pada variasi molar uranium 25% dengan pengayaan 2,6% dan jari-jari moderator 1,5 cm, dengan nilai keff 1.00124±0.00078. Koefisien reaktivitas void yang didapatkan dari variasi optimum tersebut adalah -0.0684 yang menandakan bahwa desain ini telah memenuhi syarat keselamatan melekat.

Molten Salt Reactor Transatomic Power (MSR TAP) is a nuclear reactor further development of the Generation IV Reactor Molten Salt Reactor (MSR). MSR TAP generates clean electric power, has a passive safety, has resistance to proliferation, and has a low cost. MSR TAP can consume the rest of the nuclear fuel / spent nuclear fuel (SNF) of a commercial Light Water Reactor (LWR) fuel or use the main fuel, a salt solution UF4 - LiF - BeF2. MSR TAP use Zirconium Hydride material for the moderator of reactor. This research has a purpose to determine the optimal size of uranium mole fraction on fuel and moderator radius from MSR TAP core design in order to produce optimum enrichment with the value 1 < keff <1.0065 using MCNP5 program. Besides this research also aims to look for the optimum enrichment which have inherent safety characteristics with alpha Void < 0. Variations were made include the changes in the geometry of the fingers moderator with a variation of 0.5 cm, 1 cm, 1.5 cm, 2 cm, 2.5 cm, 3 cm, 3.5 cm, 4 cm, and 4.5 cm; and the changes in the fuel uranium molar UF4 - LiF - BeF2 with variations percent molar 15%, 20%, 25% and 30%. The geometry of the reactor was used in silmulation was Transatomic Power (MSR TAP) of companies Transatomic Power Corporation. The results showed that the optimum variation in the moderator to fuel ratio uranium fuel mole fraction of salt solution UF4 - LiF - BeF2 are in 25% uranium fuel mole fraction with 2.6% enrichment and a radius of 1.5 cm moderator, with a value keff 1.00124± 0.00078. Void coefficient reactivity obtained from the optimum variation is -0.0684 indicating that this design has qualified inherent safety.

Kata Kunci : Molten Salt Reactor Transatomic Power, MCNP5, Fraksi mol uranium, Variasi optimum, Moderator, Keselamatan melekat