ANALISIS NEUTRONIK PADA DESAIN AQUEOUS HOMOGENEOUS REACTOR (AHR) BREEDER BERBAHAN BAKAR THORIUM PADA KONDISI KRITIS DENGAN MEMVARIASIKAN NILAI FRAKSI MOL BAHAN BAKAR

AZHIM KURNIAWAN, Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T. ; Dr. Alexander Agung, S.T., M.Sc.

2017 | Skripsi | S1 TEKNIK NUKLIR

Aqueous Homogeneous Reactor (AHR) merupakan reaktor produksi radioisotop yang banyak digunakan untuk keperluan dalam bidang medis. Reaktor ini menggunakan bahan bakar berupa larutan garam nuklir (biasanya uranil nitrat (UO2(NO3)2) atau uranil sulfat (UO2SO4)). Pemodelan dilakukan dengan menambahkan blanket pada reaktor dengan bahan bakar Thorium. Penambahan ini bertujuan agar reaktor dapat membiak atau memiliki kemapuan untuk menghasilkan bahan bakar baru pada saat beroperasi. Pada penelilitian ini dilakukan percobaan untuk mendapatkan komposisi reaktor yang menghasilkan nilai faktor multiplikasi efektif (k_eff) besar atau sama dengan 1 atau pada kondisi kritis untuk mempertahankan reaksi fisi tanpa membutuhkan sumber neutron dari luar. Serta nilai rasio konversi (CR) besar atau sama dengan untuk mendapatkan reaktor dengan sifat breeder (pembiak). Penelitian dilakukan dengan memvariasikan nilai fraksi mol bahan bakar reaktor serta melakukan variasi pada geometri reaktor. Parameter yang diukur dari penelitian ini adalah aspek neutronik pada reaktor berupa faktor multiplikasi efektif (k_eff) dan nilai rasio konversi (CR). Perhitungan parameter ini didapat dengan melakukan simulasi pada program Monte Carlo N-Particle Extended. Dari hasil penelitian didapatkan desain optimal reaktor yang memenuhi syarat kondisi operasi kritis dan sifat pembiak dengan geometri reaktor sebesar : Radius luar blanket 149,5 cm, Radius dalam blanket 85,3 cm, Radius luar core 85 cm, Radius dalam core 64,3 cm, Tinggi blanket 300 cm, dan Tinggi core 80 cm. nilai k_eff dan CR masing-masing sebesar 1,00495 +/- 0,00086 dan 1,15171. Sehingga reaktor beroperasi pada kondisi kritis dan memiliki sifat sebagai reaktor pembiak.

Aqueous Homogeneous Reactor (AHR) is a radioisotope production reactor which commonly used for medical purposes. This reactor is using a nuclear salt solution (usually uranil nitrate (UO2(NO3)2) or uranil sulphate (UO2SO4)) type of fuel. Modeling is done by adding a blanket to the reactor with Thorium fuel. It is intended that reactor has breeder capability which means it has the ability to produce new fuel during the operation. This experiment was conducted to obtain the reactor composition which have an effective multiplication factor (k_eff) >= 1 or at critical condition to maintain the fission reaction without requiring external neutron source with conversion ratio value (CR) >= 1 to get the reactor with the nature of the breeder. The research was conducted by making variation of the reactor mole fraction fuel value and the variation in reactor geometry. The parameters that is measured in this experiment are the neutronic aspects of reactor like effective multiplication factor (k_eff) and conversion ratio value (CR). These parameter calculation is obtained by doing the simulation using the Monte Carlo N-Particle Extended program. The result form this experiment is the optimum design of reactor that fulfill the condition of critical operation and breeder characteristic is obtained with reactor geometry as : blanket outer Radius 149.5 cm, blanket inner radius 85.3 cm, core outer Radius 85 cm, core inner radius 64.3 cm, Height of blanket is 300 cm, and Height of core is 80 cm. The Values of k_eff and CR are 1.00495 +/- 0.00086 and 1.15171 respectively. So the reactor is operated at critical condition and has capabilties as a breeder reactor.

Kata Kunci : AHR, faktor multiplikasi efektif, rasio konversi, Thorium, MCNP, reaktor pembiak