ANALISIS NEUTRONIK SUBCRITICAL ASSEMBLY FOR MOLYBDENUM-99 PRODUCTION (SAMOP) BERBASIS BAHAN BAKAR THORIUM NITRAT

FADHIL YASSAR, Dr. Ir. Andang Widi Harto ; Prof. Ir. Syarip

2017 | Skripsi | S1 TEKNIK NUKLIR

Subcritical Assembly for Molybdenum-99 Production (SAMOP) merupakan perangkat subkritik yang dirancang untuk menggunakan bahan bakar larutan uranil nitrat. Mengingat potensi thorium yang besar, potensi SAMOP dengan menggunakan bahan bakar thorium perlu diketahui. Untuk itu perlu dilakukan penelitian aplikasi thorium nitrat sebagai bahan bakar SAMOP. Penelitian dilakukan menggunakan perangkat lunak MCNPX terhadap desain SAMOP yang diubah. Tujuan penelitian ini untuk mendapatkan nilai keff pada rentang 0,97-0,99 dan CR. Bahan bakar yang digunakan dalam SAMOP adalah larutan thorium nitrat yang ditambahkan fraksi massa 233U dengan rentang persentase penambahan sebesar 10%-20%. Variasi yang dilakukan untuk mencapai dua hasil tersebut adalah dengan melakukan variasi geometri SAMOP dan variasi komposisi bahan bakar pada bagian center dan annulus dengan penambahan fraksi massa 233U nitrat yang digunakan maksimal sebesar 20%. Penelitian yang dilakukan menunjukkan perlunya redesain pada SAMOP BATAN. Redesain diperlukan karena SAMOP BATAN tidak mampu menggunakan bahan bakar thorium nitrat. SAMOP BATAN dengan bahan bakar thorium nitrat yang ditambahkan fraksi massa 233U sebesar 20% pada bagian annulus dan center didapatkan nilai k-eff sebesar 0,89787 ± 0,00269 dengan CR sebesar 0,1016. Redesain 1 didapatkan dengan penambahan diameter center dari ukuran 3,6 cm menjadi 5 cm dan tinggi pada bagian center dan annulus dari ukuran 40 cm dan 38 cm menjadi 46 cm dan 43 cm dengan penambahan 233U sebesar 16% pada bagian annulus dan center. Nilai keff yang didapatkan dari SAMOP Redesain 1 sebesar 0,97706 ± 0,00250 dengan nilai CR sebesar 0,1175. Dari hasil yang didapatkan, SAMOP hasil redesain mampu berbahan bakar thorium nitrat namun tidak mampu beroperasi sebagai reaktor pembiak.

Subcritical Assembly for Molybdenum-99 Production (SAMOP) is the subcritical assembly are designed to use uranil nitrate fuel. Given the huge thorium potential, the potential of SAMOP by using thorium fuel needs to be known. Therefore it is necessary to research thorium nitrate application as a fuel of SAMOP. Research conducted using MCNPX software to modified SAMOP design. The purpose of this study is to obtain the keff value in the range 0.97-0.99 and CR. The fuel used in this SAMOP is thorium nitrate solution which added a mass fraction of 233U with an enrichment percentage range of 10% -20%. Variations made to achieve these two results are by varying the geometry of SAMOP and the variation of fuel composition at the center and annulus with the addition of a mass fraction of 233U of nitrate used at a maximum of 20%. The research shows the need for redesain on SAMOP BATAN. Redesign is required because SAMOP BATAN is not capable of using thorium nitrate fuel. SAMOP BATAN with thorium nitrate fuel added by mass fraction 233U of 20% in the annulus and center obtained k-eff value of 0.89787 ± 0.00269 with CR of 0.1016. Redesign 1 was obtained by the addition of center diameter from 3.6 cm to 5 cm and height in the center and annulus of 40 cm and 38 cm to 46 cm and 43 cm with the addition of 233U of 16% in the annulus and center. The keff value obtained from SAMOP Redesign 1 is 0.97706 ± 0.00250 with CR value of 0.1175. From the results obtained, redesigned SAMOP capable of fueling thorium nitrate but not able to operate as a reactor breeder.

Kata Kunci : SAMOP, MCNPX, keff, CR, Thorium, Center dan Annulus