Analisis Kritikalitas dan Laju Dosis pada Dry Cask Bahan Bakar Nuklir Bekas Thorium Molten Salt Reactor 500 MW (TMSR-500)

IMAM BAYU PRASETYA, Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T.; Ir. Tagor Malem Sembiring

2022 | Skripsi | S1 TEKNIK NUKLIR

Reaktor TMSR-500 adalah tipe reaktor yang menggunakan bahan bakar garam cair NaF-BeF2-ThF4-UF4. Setelah 8 tahun beroperasi, bahan bakar nuklir bekas (BBNB) akan disimpan di dalam dry cask yang berada di vault TMSR dengan mempertimbangkan aspek kritikalitas dan laju dosis. Penelitian ini difokuskan untuk menganalisis nilai kritikalitas dan laju dosis dry cask spent fuel pada vault TMSR-500 agar tidak melebihi nilai batas keselamatan. Model dry cask BBNB pada vault dalam kode MCNP 6.1 dibuat untuk menentukan nilai kritikalitas dan laju dosis. Variasi untuk analisis kritikalitas dilakukan pada beragam material bahan bakar segar dan BBNB, ketebalan timbal pada cask, dan waktu pendinginan. Dilakukan analisis distribusi laju dosis pada variasi ketebalan dinding vault dan waktu pendinginan BBNB. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai keff (3σ) maksimum yang dihasilkan sebesar 0,85986 dan 0,63041 untuk bahan bakar segar dan BBNB. Laju dosis maksimum pada dinding vault sebesar 1,99 × 10-4 Sv/jam dengan laju dosis rerata sebesar 3,26× 10-6 Sv/jam. Nilai keff (3σ) dan laju dosis mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya material dan waktu pendinginan. Berdasarkan hasil tersebut nilai keff (3σ) berada di bawah nilai batas keselamatan 0,95 dan laju dosis masih di bawah nilai batas dosis (NBD) setelah tiga tahun waktu pendinginan.

The TMSR-500 is a type of reactor that uses molten salt fuel NaF-BeF2- ThF4-UF4. After 8 years of operation, spent nuclear fuel (SNF) will be stored in dry casks in the vault by considering the aspects of criticality and dose rate. This study aimed to determine the criticality value and dose rate of the dry cask in the TMSR-500 vault so that the safety value limit was not exceeded. The criticality value and dose rate were calculated using the SNF dry cask model in MCNP 6.1 code. The criticality analysis evaluated variables in fresh fuel materials, SNF, lead thickness, and cooling time. Variations in the material thickness and cooling time of the TMSR-500's SNF were investigated for dose rate distribution. The calculation results show that the maximum value of keff is 0.85986 and 0.63041 for fresh fuel and SNF, respectively. The maximum dose rate on the vault was 1.99×10-4 Sv/hour with a mean dose rate of 3.26×10-6 Sv/hour. The value of keff and dose rate decreased with increasing material and cooling time. Based on these results, the keff and the dose rate value was below the limit value of 0.95 and dose limit value after three years of cooling.

Kata Kunci : TMSR-500, Dry Cask, Kritikalitas, Laju Dosis, MCNP 6.1