Analisis Neutronik High Temperature Reactor (HTR) dengan Bahan Bakar UO2-ThO2 Tipe Prismatik Berpendingin 7LiF-BeF2

MARDIONO ABDI, Dr.-Ing. Ir. Sihana; Dr. Alexander Agung, S.T., M.Sc.

2017 | Skripsi | S1 TEKNIK NUKLIR

High Temperature Reactor (HTR) merupakan reaktor yang dapat beroperasi dengan suhu yang tinggi sehingga dapat mendukung aplikasi panas proses industri lain. Konsep reaktor ini menghasilkan energi yang berkelanjutan, menawarkan peningkatan resistensi proliferasi nuklir, menjanjikan operasi dengan burnup yang tinggi, dan potensi kegagalan bahan bakar yang rendah dengan retensi produk fisi yang sangat baik melalui desain bahan bakar partikel Tristructural-isotropic (TRISO). Penelitian ini bertujuan menentukan pengayaan UO2 yang paling minimal dan Packing Fraction (PF) TRISO di dalam elemen bahan bakar agar reaktor kritis sehingga diharapkan dapat melakukan pembiakan (Breeding) dan menentukan pengayaan UO2 agar teras reaktor dapat beroperasi selama 2 tahun dengan rasio konversi bahan bakar (CR) yang paling besar. Faktor-faktor yang dicari adalah CR, koefisien reaktivitas umpan balik suhu dan void pendingin, dan faktor multiplikasi efektif (keff). Penelitian yang dilakukan untuk perhitungan kekritisan dan parameter neutronik lainnya menggunakan program SCALE 6.1. Berdasarkan penelitian dan analisis yang telah dilakukan maka kesimpulan yang dapat diambil yaitu agar reaktor kritis diperlukan pengayaan U-235 minimal sebesar 7% dan nilai PF=0,6046 yang menghasilkan nilai faktor multiplikasi efektif (keff)=1,00670+-0,00028 dengan nilai CR=0,8427. Desain HTR tipe prismatik yang telah dilakukan memiliki aspek keselamatan melekat yang baik yaitu memiliki koefisien reaktivitas suhu bahan bakar (alfa_T) sebesar -7,437x10^(-5)/K, koefisien reaktivitas suhu pendingin (alfa_C) sebesar -5,6417x10^(-6)/K, dan koefisien reaktivitas void pendingin alfa_void=-0,0105/%void. Untuk waktu pengoperasain reaktor selama 732 hari, desain HTR tipe prismatik memerlukan pengayaan U-235 yang masih tergolong low enrichment menurut peraturan IAEA yaitu sebesar 17% dan PF=0,6046 dengan nilai CR=0,49 saat MOL dan CR=0,5 saat EOL serta memiliki nilai burnup bahan bakar sebesar 2.817 MWd/tHM.

High Temperature Reactor (HTR) is a reactor that can operate with high temperature so it can support other industrial process heat applications. This reactor concept generates sustainable energy, offers enhanced nuclear proliferation resistance, promises high burnup operations, and low fuel failure potential with excellent fission product retention through the Tristructural-isotropic (TRISO) particle fuel design. This study aims to determine the least UO2 enrichment and Packing Fraction (PF) TRISO in the fuel element for critical reactors so that expected to breed and determine UO2 enrichment so that the reactor core can operate for 2 years with the largest fuel conversion ratio (CR). Factors to look for are the fuel Conversion Ratio (CR), temperature feedback reactivity coefficient and coolant void, and effective multiplication factor (keff). Based on the research and analysis that has been done then the conclusion that can be taken is that the critical reactor required a minimum of U-235 enrichment of 7% and the value of PF=0,6046 which produces effective multiplikasi factor value (keff)=1,00670+-0,00028 with CR=0,8427. The prismatic type HTR design that has been performed has a good inherent safety aspect that has a fuel temperature reactivity coefficient alfa_T=-7,437x10^(-5)/K, the coolant temperature reactivity coefficient alfa_C=-5,6417x10^(-6)/K, and the coolant void reactivity coefficient alfa_void=-0,0105/%void. For a 732 day reactor operational time, the prismatic HTR design requires U-235 enrichment that is still low enrichment according to the IAEA regulation of 17% and PF=0,6046 with CR=0,49 when MOL and CR=0,5 at EOL and has fuel burnup value of 2,817 MWd/tHM.

Kata Kunci : HTR, Faktor multiplikasi efektif, Conversion Ratio, Koefisien reaktivitas suhu, Koefisien reaktivitas void, Burnup