Analisis Netronik Teras One Fluid-Molten Salt Reactor (OF-MSR) Berbasis Bahan Bakar LiF-U(238)F4-U(235)F4-ThF4

R ANDIKA PUTRA DWIJAYANTO, Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T.; Dr. Alexander Agung, S.T., M.Sc.

2016 | Skripsi | S1 TEKNIK NUKLIR

One Fluid-Molten Salt Reactor (OF-MSR) adalah salah satu dari sekian konsep yang dicanangkan untuk reaktor nuklir Generasi IV. Umumnya, reaktor ini menggunakan U-233 sebagai bahan bakar fisil. Karena U-233 tidak tersedia di alam, maka reaktor ini harus menggunakan bahan bakar fisil lain untuk start-up, salah satunya U-235. Berdasarkan alasan tersebut, telah dilakukan analisis secara netronik terhadap desain teras One Fluid-Molten Salt Reactor berbasis bahan bakar LiF-U238F4-U235F4-ThF4 dengan kondisi bahan bakar baru. Dilakukan variasi pada pengayaan bahan bakar (12%, 15% dan 18%), perbandingan komposisi molar Th-U pada bahan bakar (70%:30%, 75%:25%, dan 80%:20%), dan jari-jari kanal bahan bakar (2 cm sampai 5 cm, dengan selisih 0,5 cm). Aspek netronik yang dianalisis yaitu faktor multiplikasi efektif (keff), rasio konversi (CR), serta aspek keselamatan yaitu koefisien reaktivitas suhu (αT) dan koefisien reaktivitas void (αϑ). Kalkulasi parameter netronik dilakukan dengan program Monte Carlo N-Particle Extended. Dari hasil penelitian, didapatkan bahwa desain optimal untuk OF-MSR adalah pada pengayaan 12%, perbandingan komposisi molar Th-U 70%:30%, dan jari-jari saluran core 2,5 cm. Nilai keff dan CR desain ini masing-masing 1,00253 ± 0,00065 dan 0,881. Dengan kata lain, desain ini belum bisa beroperasi sebagai reaktor pembiak pada kondisi awal. Sementara, koefisien reaktivitas suhu dan void masing-masing sebesar -0,00255 $/K dan -0,2131 $/% void, yang menunjukkan bahwa desain ini memenuhi syarat keselamatan melekat.

One Fluid-Molten Salt Reactor (OF-MSR) is one of many concepts proposed for Generation IV nuclear power plant. Generally, this power plant uses U-233 for its fissile fuel. Since U-233 is not naturally available, it must be started with another fissile material, for instance U-235. Based on that reason, a neutronic analysis has been done with respect to One Fluid-Molten Salt Reactor core design, based on LiF-U238F4-U235F4-ThF4 fresh fuel. In order to do it, these following core aspects were varied: fuel enrichment (12%, 15% and 18%), percent molar composition of Th-U in fuel salt (70%:30%, 75%:25%, and 80%:20%), and core fuel channel radius (2 cm to 5 cm, with 0.5 cm of difference each). Neutronic aspects that were analysed are effective multiplication factor (keff), conversion ratio (CR), as well as safety aspects, namely temperature reactivity coefficient (αT) and void reactivity coefficient (αϑ). The calculation was carried out using Monte Carlo N-Particle Extended programme. The result showed that the optimum design for the studied OF-MSR is at following conditions: 12% enrichment, percent molar composition of Th-U at 70%:30%, and core fuel channel radius of 2.5 cm. Its respective keff dan CR are 1.00253 ± 0.00065 and 0.881. In other word, this design could not yet be utilised as a breeder reactor at initial condition. Meanwhile, its respective temperature reactivity coefficient and void reactivity coefficient value are -0.00255 $/K and -0,2131 $/% void, which show that this design has fulfilled inherent safety criteria.

Kata Kunci : MSR, one fluid, faktor multiplikasi efektif, rasio konversi, koefisien reaktivitas suhu, koefisien reaktivitas void