PENGARUH VARIASI NILAI FRAKSI MOL BAHAN BAKAR URANIL NITRAT DAN THORIUM NITRAT TERHADAP KRITIKALITAS DAN RASIO KONVERSI AQUEOUS HOMOGENEOUS REACTOR

Mhd. Yusuf, Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T.; Dr-Ing. Kusnanto

2019 | Skripsi | S1 TEKNIK NUKLIR

Aqueous Homogeneous Reactor (AHR) merupakan jenis reaktor yang digunakan untuk memproduksi berbagai jenis isotop. AHR memiliki bentuk inti reaktor berupa larutan homogen dari garam bahan bakar nuklir (umumnya uranil sulfat (UO2SO4) atau uranil nitrat (UO2(NO3)2)) yang dilarutkan dalam air. Pemodelan reaktor dilakukan dengan menggunakan core sebagai wadah bahan bakar fisil (uranium) dan blanket sebagai wadah bahan bakar fertil (thorium). Penggunaan thorium bertujuan agar reaktor dapat membiak atau menghasilkan bahan bakar baru saat beroperasi. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan komposisi bahan bakar yang optimal dari variasi nilai fraksi mol bahan bakar fisil (uranium) dan fertil (thorium). Parameter yang diukur dari penelitian ini adalah aspek neutronik pada reaktor berupa faktor multiplikasi efektif (keff) dan nilai rasio konversi. Perhitungan parameter ini didapat dengan melakukan simulasi pada program Monte Carlo N-Particle Extended. Hasil penelitian menunjukkan penambahan fraksi mol bahan bakar fisil meningkatkan nilai kritikalitas hingga batas maksimal, penambahan selebihnya justru menurunkan nilai kritikalitas. Penambahan fraksi mol bahan bakar fertil dan volume blanket menaikkan nilai rasio konversi namun tidak dapat mencapai kondisi reaktor pembiak. Kondisi kritis dengan rasio konversi tertinggi diperoleh pada 2,5% mol UO2(NO3)2 dan 5% mol Th(NO3)4. Nilai keff dan rasio konversi masing-masing sebesar 1,00481 dengan standar deviasi 0,00093 dan 0,20973.

Aqueous Homogeneous Reactor (AHR) is kind of reactor which is used for produces some isotopes. AHR has reactor core form as homogen liquid from nuclear fuel salt (generally uranyl sulfate (UO2SO4) or uranyl nitrate (UO2(NO3)2)) that is dissolved in water. Reactor modeling is done by using core as fissile fuel vessel (uranium) and blanket as fertile fuel vessel (thorium). Thorium usage has a purpose for making a breeder reactor or reactor that can produce new fuel while operated. This research was done for getting the optimum composition from variation of mol fraction value of fissile fuel (uranium) and fertile fuel (thorium). Parameter that was noticed in this research were neutronic aspects, effective multiplication factor (keff) and convertion ratio. These parameters calculation were gotten by doing simulation in Monte Carlo N-Particle Extended software. The result of research showed that the addition of fissile fuel mol fraction increased criticality value until maximum limitation, more addition instead decreased the criticality. The addition of fertile fuel mol fraction and blanket volume increased convertion ratio but could not reach breeder reactor condition. Critical condition with the highest convertion ratio value was obtained at 2.5% mol of UO2(NO3)2 and 5% mol of Th(NO3)4. The values of keff and convertion ratio were 1.00481 with deviation standart 0.00093 and 0.20973.

Kata Kunci : AHR, faktor multiplikasi efektif, rasio konversi, thorium, MCNP