Optimasi Desain Geometri Blanket Reaktor Fusi untuk Pembiakan Tritium Menggunakan Metode Monte Carlo

STEVEN WIJAYA, Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T., Dr. Alexander Agung, S.T.,M.Sc.

2015 | Skripsi | S1 TEKNIK NUKLIR

Salah satu reaksi fusi yang sering digunakan dalam penelitian adalah reaksi fusi deuterium dan tritium. Untuk menjaga sustainability dari tritium yang terbatas, telah dilakukan penelitian mengenai desain blanket reaktor fusi untuk pembiakan tritium dengan menggunakan metode Monte Carlo. Reaktor fusi yang dijadikan acuan untuk permodelan reaktor fusi adalah International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Tujuan utama penelitian ini adalah mendapatkan desain blanket reaktor yang optimum untuk pembiakan tritium dengan kriteria nilai Tritium Breeding Ratio (TBR) lebih dari 1. Pada penelitian ini, pendingin air (H2O) diganti dengan litium fluorida (LiF) yang memiliki fungsi tambahan untuk membiakan tritium. Untuk mendapatkan nilai TBR yang optimum dibutuhkan desain blanket reaktor tertentu dengan geometri dan komposisi material tertentu pula. Komponen blanket reaktor fusi tersusun oleh moderator dan pendingin (LiF). Variabel-variabel penting yang akan diubah adalah bahan moderator dan rasio perbandingan ketebalan moderator dan pendingin. Bahan moderator akan divariasi dari grafit, C+Be2C (10%), dan C+Be2C (20%) dengan variasi rasio perbandingan ketebalan moderator dan pendingin mulai dari 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2, dan 9:1. Dari rancangan desain blanket reaktor fusi untuk pembiakan tritium dengan komponen-komponen tersebut di atas didapatkan desain geometri blanket reaktor fusi yang optimal adalah dengan menggunakan moderator grafit dengan perbandingan ketebalan grafit terhadap pendingin (LiF) sebesar 6:4 dengan nilai volume moderator sebesar 161,984 m3 dan volume pendingin sebesar 112,924 m3 didapatkan nilai TBR pada pengkayaan litium-6 15% sebesar 1,042.

Deuterium dan tritium fusion reaction is one of the fusion reactions that mainly used in research. To keep limited tritium sustainability, a research on fusion reactor blanket desain for tritium breeding using Monte Carlo method has been done. The International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) is used for the fusion reactor model. Designing an optimum fusion reactor blanket for tritium breeding with tritium breeding ratio more than one was the main purpose of this research. In this research, water (H2O) coolant was replaced by lithium fluoride (LiF) with additional function to breed the tritium. In order to get an optimum TBR value, the design of certain reactor blanket with certain geometry and material composition is needed. The component of fusion reactor blanket consists of moderator and coolant (LiF). The moderator material and ratio of the moderator thickness and coolant thickness were the important parameters that would be changed. The moderator material would be varied from graphite, graphite+berilium carbide 10% and graphite+berilium carbide 20% with ratio of moderator thickness and coolant thickness varied from 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2, 9:1. Fusion reactor blanket design for tritium breeding with aforementioned components resulted an optimum fusion reactor blanket that used graphite moderator with the ratio of graphite thickness to lithium fluoride coolant 6:4 with moderator volume 161.984 m3 and coolant volume 112.924 m3 with the TBR value 1.042 at 15% enrichment of lithium-6.

Kata Kunci : desain, blanket, fusi, pembiak, tritium, tritium breeding ratio, monte carlo