SIMULASI DINAMIKA REAKTOR TITIK UNTUK REAKTOR PRODUKSI ISOTOP BERBAHAN BAKAR CAIR (LFIPR) BERBAHAN BAKAR URANIL NITRAT

ILHAM VARIANSYAH, Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T

2014 | Skripsi | TEKNIK NUKLIR

Reaktor Produksi Isotop Berbahan Bakar Cair (LFIPR) merupakan salah satu dari jenis reaktor Aqueous Homogeneous Reactor (AHR) yang tengah dikembangkan. Pemodelan dan simulasi dinamika reaktor berperan penting dalam mencapai wawasan mengenai respons desain terhadap implementasi selama operasi. Menggunakan pendekatan reaktor titik, penelitian pada dinamika reaktor LFIPR telah dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat simulator dan mensimulasikan dinamika reaktor titik LFIPR berdasar bahan bakar uranil nitrat pada tingkat burnup 0 MWd/t (Begin of Life, BOL), 20677,5 MWd/t (Middle of Life , MOL), dan 41355 MWd/t (End of Life, EOL). Model dinamika reaktor tersusun dari kinetika reaktor titik dua grup (meliputi fluks neutron termal dan cepat, konsentrasi 6 grup prekursor neutron kasip dan 4 racun neutron dengan induknya, dan temperatur bahan bakar dan pendingin), umpan balik dan kendali properti kinetik (meliputi reaktifitas, umur rerata neutron, tampang lintang makro skopik dan koefisien difusi). Simulasi disediakan untuk tingkat burnup BOL, MOL, dan EOL. Racun neutron yang dijejaki adalah Xenon-135 dan Samarium-149. Model numerik kinetika reaktor diselesaikan dengan metode Runge-Kutta-Fehlberg 45 (RKF45). Properti kinetik teras reaktor didapatkan menggunakan kode PIJ dan CITATION dalam paket kode SRAC2006. Parameter umpan balik (koefisien temperatur, kehampaan atau void dan racun neutron) dan parameter batang kendali (koefisien batang kendali sentral dan periferal) didapatkan dari gradien model regresi polinomial antara properti kinetik dan parameter terkait. Tingkat burnup ditentukan menggunakan kode BURN dalam paket kode SRAC2006. Koefisien transfer panas keseluruhan diasumsikan 1000 W/m 2 s. Simulator dibuat dalam bahasa pemrograman Python. Didapatkan kesesuaian antara respons dinamik reaktor terhadap implementasi selama simulasi dengan teori yang ada. Implementasi yang disimulasikan meliputi pemberian reaktifitas undak positif dan negatif pada keadaan kritis daya nol dan pada tingkat daya, kecelakaan reaktifitas terekayasa, shutdown, dan kecelakaan kehilangan aliran.

Liquid-Fueled Isotope Production Reactor (LFIPR) is one of Aqueous Homogeneous Reactor (AHR)-typed reactors being developed. Modelling and simulation of reactor dynamics play important roles in achieving insight regarding responses of the design for implementations during operation. Utilizing point reactor approximation, research on reactor dynamics of LFIPR has been performed. The main purpose o f the research was developing simulator and simulating point reactor dynamics of uranyl nitrate fuel-based LFIPR on burnup level of 0 MWd/t (Begin of Life, BOL), 20677.5 MWd/t (Middle of Life, MOL), and 41355 MWd/t (End of Life, EOL). The reactor dynamics model comprises two groups point reactor kinetics (thermal and fast neutron fluxes, 6 delayed neutron precursor group and 4 neutron poison with the parent concentrations, and fuel and coolant temperatures), feedback and control of kinetic properties (reactivity, average neutron lifetime, macroscopic cross sections, and diffusion coefficient), and kinetic properties. Simulation with its initial condition and kinetic parameters are provided for burnup level of BOL, MOL, and EOL. The track ed neutron poisons are xenon-135 and samarium-149. Numerical model of reactor kinetics is solved using Runge-Kutta-Fehlberg 45 (RKF45). Reactor core kinetic properties are obtained by utilizing PIJ and CITATION code in SRAC2006 code package. Feedback parameters (temperature, void, neutron poison coefficient) and control rod parameters (central and peripheral control rod coefficient) are obtained from gradient of polinomial regression model between kinetic property and related parameters. Burnup levels are obtained by utilizing BURN code in SRAC2006 code package. Overall heat transfer coefficient is assumed to be 1000 W/m 2 s. Simulator is built in Python programming language. The simulation results show that the reactor dynamic respons toward implementations during simu lation conform with the theory. The simulated implementations comprise insertion of positive and negative step reactivit ies on critical zero power and power level, engineered reactivity accident, shutdown, and loss of coo lant accident.

Kata Kunci : LFIPR, Dinamika Reaktor, Kinetika Reaktor Titik, Umpan Balik dan Kendali Properti Kinetik