studi korelas1 reaktivitas dan fluks ... - digilib-batandigilib.batan.go.id/e-prosiding/file...
TRANSCRIPT
STUDI KORELAS1 REAKTIVITAS DAN FLUKS NEUTRON TERMALPADA REAKTOR TERHADAP PENGELOMPOKAN NEUTRON
Tri Wulao Tjiptooo. Bambaog Soemarsooo
Pusat Peoelitiao Nuklir Yogyakarta
A B S T R A K
Disajikao suatu studi korelasi reaktivi~as dan rluksneutron termal pada suatu reaktor terhadap rpengelompokanneu~ron. Reaktor yang akan digunakan sebagai bahan studiadalah reaktor TR-2. sejenis reaktor uji material. Kedua parameter reaktor di atas akan dihitung dengan 2 dan 4 kelomkelompok oeutron. menggunakan paket program komputer IBD-1untuk penyelesaian persamaan dirusi dua dimensi banyak kelompok (4). Perhitungan menunjukkan bahwa parameter reaktor~ersebut di atas mempunyai korelasi ~erhadap peogelompokaoneutron dalam reaktor. reaktivitas dan rluks neutron ~ermalyang dihituog dengan 2 kelompok lebih besar dari pada deogan4 kelompok.
A B S T RAe T
A study or reactivity and thermal neutron rlux corel a~ioo in the reactor to the neutron grouping is presented.The reactor used ror the study is a TR-2 reactor. a ma~erialtesting reactor type. These reactor parameters were calcula~ed with two and rour neutron groups. using IBD-1 compu~erpackage program ror solviog two dimensions multigroups dirrusion equation. The calculation shows that ~hese reactorparameters have a corel ation to the neutroo grouping in thereactor. the reactivity and thermal neutron rlux calculatedwith two groups larger than rour groups.
I. PENDAHULUAN
Harga reaktivitas diderinisikan sebagai ( k-1 ) /k • k
adalah raktor perlipatan dari suatu sistem. Untuk analisis
reaktor dikenal dua macam raktor perlipatan. i yaitu raktor
perlipatan erektip dan raktor perlipatan tak terhingga.
Faktor perlipatan erektip adalah perbandingan . antara laju
dari produksi neutron dengan laju penyerapan neutron ditam-
bah yang bocor dari sistem. sedangkan raktor perlipatan tak
berhingga adalah perbandingan antara laju produksi
296
neutron
perbedaan konter jadi peree-
295
Disimpu!kan ba.h;wareakt ivi tas !ebih teras <: dari totaL
reakt ivi tas e!emen. Apa.kah sudah di !akukan pen~uranreak t i v i t as e! em.ense l.uruhnya ~Nahon dije!askan sebab meneenai perbedaan tersebut
.Jawaban
Peng1.1kuran.reakt i.vi. t.as unt.uk se l.ur1.1.hel.emen be! 1...L1n. di l.a
kukan ,~aren.a 'wak.tu peneukuran yane sempi t.Perbedaan. tersebut antara Lain disebabkan
fieurasi pada ~aat peneukuran. sehineeaseran distribusi f!uks teras.
2. Syarip
a. Apa.~ah dasar pemi!ihan el.emen bakar £-4. £-5, £-6 danseterusnya ?
b. Apakah jika D£ pa.da £-6 dan £-7 diambi! reakt.or akansubkri t ik ?
.Jawaban
a. Dasar pemi l.ihan e! emen yane di ukur adal.ah juea unt ukm.enentukan pembentukan teras I I • dimana pa.da saatrefuel. ine harus ki to. mul.ai pa.da kondisi subkri tis.Denean peneukuran yane ki to. !akukan dapat diketahuiberapa e! emen yane har1.J.S dike l.uar kan unt uk dapat memu!ai kondisi teras ke duo.
b. _7ika D£ sarna denean £-6 dan £-7 diambi l. reaktor t idakakan sub,~r i t i.~ ,~arena rea,~t i '!) i tas D£ sanea t. kec i !
297
dengan laju penyerapan neu~ron. Dalam pengendalian reak~or.
~ak~or perlipa~an e~ek~ip Ck ). lebih umum digunakan darieffpada ~ak~or perlipa~an ~ak berhingga Ck) dalam kine~ika...
reak~or .
Fak~or perlipa~an e~ek~ip Ck ) dari sualu sislem dapalefrdiperoleh dari hasil penyelesaian persamaan di~usi. dan
biasanya disebu~ harga pribadi Ceigenvalue). Persamaan di~u
si dapa~ diselesaikan dengan meninjau ~enaga neu~ron dan di
mensi reak ~or . Penyel esai an paling seder hana adalah meng
gunakan ~eor~ persamaan 1 kelompok dan 1 dimensi. Telah ki~a
ke~ahui bahwa pada dasarnya neu~ron di dalam reak~or mempu
nyai ~enaga yang ~erdis~ribusi dari 10 MeV hingga dibawah 1
eV. Menginga~ hal ~ersebu~ maka dalam analisis reaklor umu~
nya dilakukan pengelompokan ~enaga neu~ron. pada makalah ini
~enaga neu~ron dalam reak~or akan dikelompokkan menjadi 4
kelompok yai~u
- neu~ron pada daerah cepa~,
0.05 MeV.
dengan ~enaga dari 10 MeV-
- neulron pada daerah perlambalan dengan ~enaga dari 0.05
MeV - 0.5 KeV.
- neulron pada daerah resonansi dengan ~enaga dari 0.5 KeV -
0.625 eV.
neulron pada daerah ~ermal dengan ~enaga di bawah 0.625 eV
S~udi korelasi reak~ivi~as dan ~luks neutron ~ermal yang
dihi~ung dengan 2 dan 4 kelompok neu~ron ini. akan diban
dingkan harga reak~ivi~as dan ~luks neu~ron ~ermal dengan
kondisi ~ersebu~. Un~uk perhi~ungan 2 kelompok maka dalam
sistem hanya di~injau neu~ron pada daerah cepa~·. dan ~ermal
saja Cdari da~a 4 kelompok dan diambil kelompok1 dan 4).
Dalam s~udi ini re~k~or yang akan ~injau reaklor TR-2. hal
ini karena sebagai uji coba ~erhadap hasil modi~ikasi pakel
program IBD-I yang diproses dengan kompu~er yang ki~a miliki
CPC XT Compu~er). Dari hasil perhi~ungan dengan pake~ pro
gram ~ersebu~ akan dapa~ diperoleh in~ormasi harga reak~ivi
~as dan ~luks neu~ron ~ermal mempunyai korelasi dengan me~o
da yang digunakan un~uk menghi~ungnya. Semakin banyak penge
lompakan yang di~injau akan memberikan hasil yang mendeka~i
kondisi reak~or sebenarnya.
298
II. TAT A KERJA
Seperti telah disebul pada 8ab.
reaktor TR-2 diperoleh dari hasil
I. bahwa harga k dari",ff
perhitungan daya paket
program 180-1. Harga k~ff untuk 2 dan 4 kelompok dapat di-
peroleh dengan mengatur data ~~sukan. Data masukan untuk 4
kelompok dapat dilihat pada La~piran I. data masukan untuk 2
kelompok diperoleh dengan menghilangkan 2 kelompok (untuk
daerah perlambatan dan resonansi) dari data 4 kelompok ter
sebut. Dengan da~a-data ~erseb~t kemudian dilakukan pe~~o
sesan program. Proses dilakukan dengan komputer PC XT 640 K8
yang dilengkapi dengan pemereepat.
menit.
dengan waktu proses 30
Komposisi teras rea~tor T?-2 d~sajikan pada gambar (1).
teras reaklor tingginya 59 em, le:,ar 54.98 em. kearah X
dibagi menjadi 18 mesh point. dan ke arah Y dibagL menjadi
27 mesh point. Angka-angka menunjukkan jenis malerial pe-
nyusun reaklor. yang terdiri dari
1 menyatakan daerahbahanbakarterhogenisasi
2menyalakan daerahbahanpengendali
3menyatakan daerahblokA1
4
menyatakan daerahgraf~t
5menyalakan daerahair
299
CORE CONF'IGURATI ON
27
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 526
5 5 5 5 5 5 5 5 5 555 5 5 5 5 5 525
5 5 5 5 555 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 524
5 5 5 4 4 4 4 4 4 444 4 4 4 5 5 523
5 5 5 '44 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 522
5 554 4 4 4 4 4 444 4 4 4 55521
5 5 5 1112 2 2 1 1 1 222 55520
5 5 5 111111 111111 55519
5 5 5 111 11 11 1 1 11 1 55518
5 5 5 11111 111111 1 55517
5 5 5 11122211 1 222 55516
55522211 1 1 1 1 111 55515
5 5 5 1 '1 1111111 1 1 155514
5 5 5 1111 11 11111155513
5 5 5 111 11 1111 11 155512
5552221 1 111111155511
5 5 5 111111222 111 55510
5 5 5 11111 1111111 5559
5 5 5 1111 11111 111 5558
5 5 5 111 111 111111 5557
5 5 5 111 1112221 11 5556
5 5 544 4 1 1 1 1 1 111 1 5555
55544411 1111 4 4 4 5 5 54
55544411 1 1 1 14 4 4 5553
5 5 5 5 5 555 5 555 5 5 5 5 5 52
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 ,55 5 5 5 51
5 5 5 5 5 5 5 555 555 5 5 5 5 5
1
2 3 4 567 8 9101112131415161718
Gambar 1.
Konrigurasi teras reaktor TR-2
III.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
keluaran program antara lain terdiri darikdaneffrluks neutron 2 dimensi multikelompok.Harga ker untuk2
dan 4 kelompok "adalahsebagai
berikut
kelompokk
eff
2
1.3624
4
1.08285
Fluks neutron termal 2 dan 4 kelompok digambar sebagai
rluks neutron termal rungsi X untuk beberapa harga Y.
disajikan pada gambar (2) dan (3).
300
3 I- It»IX)x5.552E+13 nlcm2-sekon
2
13
15
fl19
21
o S 10
23
25
27• I ~I I
1S 20
mesh point ar ah X
3
2
Gambar 2. Fluks neutron termal hasil per·hitungan dengan 2
kelompok (¢ex») untuk berbagai mesh point arah Y
It»IX) x 6.029 E+13 n/cm2-sekon
13
15
17
19
20mesh point arah )(
Gambar 3. Fluks neutron termal hasil perhitungan dengan 4
o 5 10 15
kelompok (¢ex)) untuk berbagai mesh point arah Y
301
Dari hasil perhi~ungan harga k un~uk 2 dan 4 kelompokeffmaka dapa~ dihi~ung pula reak~ivi~as un~uk 2 dan 4 kelompok
yai~u
2 =k - 1
ef2kef2
= 0.3624 _1.3624 -
0.266
4 =k ef4
kef4
1_ 0.08286 _- 1.08286 - 0.0766
Diliha~ dari ke dua hasil di a~as ~ampaknya ~idaklah
masuk akal. namun demikian bila k didelinisikan sebagaieff
kef
= neu~ron yang diproduksineu~ron yang hilang
Memperha~ikan Iluks ~ermal pada ke 2 pengelompokan ~ersebu~
~erliha~ bahwa pada daerah ~eras Iluks neu~ron ~ermal 2
kelompok lebih besar dibanding dengan Iluks neu~ron ~ermal
4 kelompok. Seper~i ~elah ki~a ke~ahui bahwa pada proses
pembelahan Clisi). neu~ron ~ermallah yang memegang peranan.
dengan demikian bila jumlah neu~ron ~ermal ~inggi maka laju
pembelahan yang ~erjadi semakin ~inggi. berar~i neu~ron yang
diproduksi juga ~inggi .A~asdasar~ersebu~makaIak~or
perlipa~an
Ck )menjadi1ebi hbesar.effSelanju~nya
ki~aperha~ikandis~ribusiIluksneu~ron
~ermal
pada daerah reIlek~or.~ampakbahwaIluksneu~ron
~ermal dari 2 kelompok ~idak se~inggi yang 4 kelompok. Hal
~ersebu~ dapa~ dijelaskan sebagai beriku~. dengan memandang
neu~ron dalam sis~em hanya ada neu~ron eepa~ dan ~ermal
maka neu~ron ~ermal yang boeor keluar sis~em akan jauh
lebih keeil dibandingkan bila dengan sis~em yang ~erdiri
dari 4 kelompok ~adi. Dalam sis~em 4 kelompok neu~ron
~hermal yang ada pada reIlek~or dapa~ dari neu~ron ~ermal
yang boeor a~au dari 3 kelompok lainnya yang boeor kemudian
menjadi neu~ron ~erma.l se~elah mengalami moderasi dalam
reIlek~or. Sehingga ~ampak dari hasil perhi~ungan bahwa
Iluks neu~ron ~ermal pada daerah reIlek~or un~uk 4 kelompok
lebih ~inggi/besar dibanding dengan hasil perhi~ungan dengan
dua kelompok.
302
IV. KESIMPULAN DAN SARAN
Dari hasil perhi~ungan ini dapa~ di~arik sua~u kesim
pulan bahwa reak~ivi~as dari fluks neu~ron ~ermal ~erhi~ung
sua~u sis~em rnempunyai korelasi ~erhadap me~oda yang diguna
kan dalam perhi~ungannya. Hi~ungan dari fluks neu~ron ~ermal
pada ke 2 pengelompokan neu~ron ~ersebut bahwa pada daerah
~eras fluks neu~ron ~ermal pada yang ke 2 kelompok lebih
~inggi dari pada 4 kelompok, ~etapi pada daerah reflektor
sebaliknya. Hal ~ersebu~ dikarenakan bahwa sistem dengan dua
kelornpok ada neu~ron ~ermal dan eepa~ sehingga fluks neu~ron
~ermal yang boeor dari sistern lebih sediki~, sedangkan untuk
sis~em 4 kelornpok, klasifikasi neutron menjadi lebih ~erinei
rnaka pada daerah ~eras fluks neu~ron ~ermal lebih keeil di
bandingkan dengan sis~em 2 kelompok. Adanya 2 kelompok di
a~as ~errnal, akan menyumbang adanya- fluks neu~ron ~ermal
pada daerah reflek~or. Tepa~ bahwa neu~ron pada dua daerah
~ersebu~ mempunyai ~enaga yang eukup ~inggi, sehingga ke
bolehjadian boeor dari sis~ern besar juga. dan pada daerah
reflek~or neu~ron yang boeor ~ersebut ~elah rnenjadi neu~ron
~errnal.
SARAN
Dalarn perhi~ungan dengan 2 kelompok. da~a diambil dari
da~a 4 kelornpok Ckelompok sa~u dan kelompok 4), hal ini
~en~u kurang ~epa~, dan sehingga da~a ~ersebu~ dihi~ung
kernbali. Akan ~e~api karena un~uk rnenghi~ung da~a ~ampang
lin~ang ~ersebu~ perlu pake~ program, dan ki~a belurnpunya,
rnaka pada rnakalah ini ~erpaksa diambil jalan pin~as. Besar
harapan saya adanya masukan-masukan yang kiranya dapa~ mem
ban~u dalarn rnerneeahkanpersoalan di a~as.
303
Lampiran 1. Dat.amasukanberupakomposisidanparamet.erreakt.or TR2
25
0002114 18 2261
1
118132
11825273
134244
16184245
41522246
49467
1312468
715469
4'971110
101281011
131571112
46131513
715121614
46172115
79182016
1012172117
1315182018
10127719
1012111120
46121221
46161622
79171723
79212124
1315171725
131521211
5253545546474819110
111112113114115116117118219
2202212222232242252NO.OF GROUPS= 4
NO.OF REGIONS=25NO.OF COMPOSI TIONS= 6
REACTOR POWER= 5000000.00000WATT THERMAL
X-Y GEOMETRY
NO.OF MESHES IN X DrRECTI ON=18 NO. OF MESHES IN Y 01RECTI ON=27
MESHES IN X DrRECTI ON4.00000 4.00000 4.00000 2.57000 2.57000 2.57000 2.57000 2.570002.57000 2.57000 2.57000 2.57000 2.57000 2.57000 2.57000 2.570004.00000 4.00000
MESHES IN Y DrRECTI ON4.00000 4.00000 4.00000 2.70000 2.70000 2.70000 1.05000 2.000002.00000 2.00000 1.05000 1.05000 2.00000 2.00000 2.00000 1.050001.05000 2.00000 2.00000 2.00000 1.05000 2.70000 2.70000 2.700004.00000 4.00000 4.00000
304
1.GROUP NU DIF CONSGM ABSSGM FIS-------------------------------------------------
1 COMP2.72418702.29601300.00060670.0002452
2 COMP0.00000002.21962400.00037750.0000000
3 COMP0.00000002.73028400.0001816 .0.0000000
4 COMP0.00000001.73271800.00003100.0000000
5 COMP0.00000002.04729900.00042820.0000000
6 COMP0.00000002.28161700.00005980.0000000
2.GROUP NU DIF CONSGM ABSSGM FIS-------------------------------------------------
1 COtvlP2.44461101.20964800.00049720.0001380
2 COMP0.00000001.16450500.00006730.0000000
3 COMP0.00000002.08293900.00017630.0000000
4 COMP0.00000000.58061700.00000000.0000000
5 COMP0.00000001.07537700.00001250.0000000
6 COMP0.00000001.11252400.00000040.0000000
3.GROUP NU DIF CONSGM ASSSGM FIS-------------------------------------------------
1 COMP2.41914600.95524080.00892880.0051311
2 COMP0.00000000.81868790.00083770.0000000
3 COMP0.00000003.58013800.00053820.0000000
4 COMP0.00000000.48727100.00002400.0000000
5 COMP0.00000000.59859700.00094220.0000000
6 COMP0.00000000.91611670.00003380.0000000
4.GROUP NU DIF CONSGM ABSSGM FIS-------------------------------------------------
1 CCMP2.41900000.32308760.09501980.0700146
2 COt-IP0.00000000.23744740.01591740.0000000
3 COMP0.00000002.58637600.00918760.0000000
4 COMP0.00000000.39690000.00144600.0000000
5 COMP0.00000000.16019480.01837680.0000000
6 COMP0.00000000.82343660.00063810.0000000
1.
GROUP SGM SC1SGM SC2SGM SC3SGM SC4--------
-----------------------------------------
1COMP 0.00000000.06850620.00000000.0000000
2 COMP0.00000000.07946170.00000000.0000000
3 COMP0.00000000.01266200.00000000.0000000
4 COMP0.00000000.09284000.00000000.0000000
5 COMP0.00000000.10657850.00000000.0000000
6 COMP0.00000000.01890540.00000000.0000000
305
2.GROUP SGM SC1SGM SC2SGM SC3SGM SC4-------------------------------------------------
1 COMP0.00000000.00000000.08166180.0000000
2 COMP0.00000000.00000000.10042120.0000000
3 COMP0.00000000.00000000.00616080.0000000
4 COMP0.00000000.00000000.03287200.0000000
5 COMP0.00000000.00000000.14798860.0000000
6 COMP0.00000000.00000000.01363490.0000000
3.
GROUP SGM SC1SGM SC2SGM SC3SGM SC4-------------------------------------------------
1 COMP0'.00000000.00000000.00000000.0775050
2 COMP0.00000000.00000000.00000000.1009957
3 COMP0.00000000.00000000.00000000.0032905
4 COt.fP0.00000000.00000000.00000000.0201770
5 COMP0.00000000.00000000.00000000.1502239
6 COMP0.00000000.00000000.00000000.0099229
4.
GROUP SGM SC1SGM SC2SGM SC3SGM SC4-------------------------------------------------
1COMP 0.00000000.00000000.00000000.0000000
2 COMP0.00000000.00000000.00000000.0000000
3 COMP0.00000000.00000000.00000000.0000000
4 COMP0.00000000.00000000.00000000.0000000
5 COMP0.00000000.00000000.00000000.0000000
6 COMP0.00000000.00000000.00000000.0000000
306
ACUAN
1.U.Adalioglu at all. IBD-1 Two dimensional. Multigroups
Neutron Dirrusion Code. Turkiye Atom Enerjisi Kurunu.
Istanbul.Oktober 1985.
2.Samuel Glasstone. Nuclear Reactor Engineering. Van Nors
tran Reinhod Co. 1981.
3.John Lamarsh. Introduction to Nuclear Reactor Theory.
Addison Weseley Pub. Co. In.• Don Milles. Ontario. 1966.
TANYA JAWAB
1. Jupiter Sitorus
Sejauh mana hasiL perhitun8an den8an dua keLompok Cden8an
cara pen8eLompokan yan8 saudara LakukanJ dapat dikatakan
benar Cmendekat i kebenara'n.J.C~") ?
Jawaban
DaLam masaLah perhitun8an reaktivitas daya dua keLompok
ini. dapat dikatakan benar apabiLa hasiLnya masih daLam
batas mar8in reaktivitas yan8 ditentukan. Untuk suatu
reaktor biasanya hasiL perhitun8an dua keLompok akan
seLaLu Lebih besar dari hasiL reaktivitas kaLibrasi
sehin88a hasiLnya dapat dikatakan benar biLa penyimpan8
annya maksimum sarna den8an reaktivitas totaL reaktor.
2. Dewanto S
Apakah pen8ambi Lan data keLompok yan8 dipakai pada dua
keLompok den8an men8ambi L data dari keLompok 1 dan 4
sudah dapat dipakai m.erepresentasikan perhi tun8an yan8
benar. karena den8an men8ab aikan ke Lompok 2 dan 3 anda
men8hiLan8kan daerah serapan resonansi ? Den8an demikian.
hasi L perhi tun8an yan8 an.da peroLeh san8at beraLasan
yaitu untuk dua keLompok 3 kaLi dari 4 keLompok.
Jawaban
Seper ti teLah saya katakan dan saya tuL is daLam saran
bahwa data 2 keLompok yan8 diambiL dari 4 keLompok tidak
tepat. karena harus diLakukan perhitun8an tersendiri.
307
namun demi~ian perhitun~an dua ~eLOmpoR
Ronstanta yan~ terRoreksi tid~Lah a~an
den~an hasiL perhitun~an 2 ReLompoR ini.
den~an data
jauh berbeda