Studi Parameter Neutronik Teras Reaktor KLT-40S Berbahan Bakar Accident Tolerant Fuels (ATF) U3Si2-FeCrAl Menggunakan Kode SCALE

ALIF AL MAHFUDZ, Dr. Ir. Alexander Agung, S.T., M.Sc.; Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T.

2022 | Skripsi | S1 TEKNIK NUKLIR

Dari sisi keselamatan, pilihan fuel-cladding dari desain reaktor KLT-40S saat ini masih memiliki potensi bahaya apabila terjadi kecelakaan loss-of-coolant accident (LOCA) yang memungkinkan terbentuknya gas hidrogen. Konsep accident tolerant fuels (ATF) menawarkan berbagai material fuel-cladding baru yang lebih selamat, salah satunya adalah pasangan U3Si2-FeCrAl yang merupakan pilihan kombinasi fuel-cladding potensial menurut berbagai sumber penelitian. Pada penelitian ini dilakukan studi parameter-parameter neutronik: (1) cycle length, (2) koefisien umpan balik reaktivitas, dan (3) kerentanan proliferasi reaktor dengan menggunakan material ATF U3Si2-FeCrAl sebagai fuel-cladding pada teras reaktor KLT-40S. Pemodelan dan simulasi teras reaktor KLT-40S berbahan bakar ATF dilakukan menggunakan kode SCALE modul KENO-VI dan TRITON. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggantian material fuel-cladding menjadi ATF pada reaktor KLT-40S menghasilkan cycle length yang lebih pendek, dan diperlukan pengayaan di atas batas safeguard untuk menghasilkan cycle length semula. Koefisien reaktivitas suhu bahan bakar, suhu moderator, dan void seluruhnya bernilai negatif walaupun tidak senegatif semula. Bahan bakar bekas yang dihasilkan pada akhir siklus memiliki resistansi proliferasi yang baik, walaupun tidak sebaik semula.

From the safety point of view, the fuel-cladding choice from the current design of the KLT-40S reactor still has a potential threat in the event of a loss-of-coolant accident (LOCA) which allows the formation of hydrogen gas. The concept of accident tolerant fuels (ATF) offers a variety of new safer fuel-cladding materials, one of which is the U3Si2-FeCrAl which is a potential fuel-cladding combination according to various research sources. In this research, a study of neutronic parameters: (1) cycle length, (2) reactivity feedback coefficient, and (3) reactor proliferation susceptibility was performed with ATF material U3Si2-FeCrAl as fuel-cladding in the KLT-40S reactor core. Modeling and simulation of the ATF-fueled KLT-40S reactor core were performed using KENO-VI and TRITON modules from SCALE code. The results showed that the replacement of fuel-cladding material into ATF in the KLT-40S reactor resulted in a shorter cycle length, and the enrichment required to produce the original cycle length is above the safeguard limit. The fuel temperature, moderator temperature, and void reactivity coefficient are all negative, although not as negative as the original. The spent fuel produced at the end of the cycle has good proliferation resistance, although not as good as the original.

Kata Kunci : KLT-40S, ATF, U3Si2, FeCrAl, cycle length, koefisien reaktivitas, proliferasi, SCALE.