Basic Professional Training Course on Nuclear Installation 18 Maret 2014 Aspek Netronik R e a k t o r N u k l i r

BIODATA 2 Nama: Ismail TTL: Jakarta, Juni 1970 Unit: Pusat Pengkajian Sistem & Teknologi Pengawasan Instalasi Bahan dan Nuklir (P2STPIBN) Jabatan: Kepala Bidang Pengkajian Reaktor Daya Profesi: Analis Keselamatan Reaktor Nuklir (Netronik) Pendidikan : 1) S1, Fisika-FMIPA, Institut Teknologi Bandung (1995) 2) S2, Teknik Nuklir, Tokyo Institute of Technology, Jepang (2003) 3) S3, Teknik Nuklir, Tokyo Institute of Technology, Jepang (2007) Pengalaman Profesi/Kompetensi : Prismatic 1) Penelitian HTGR (Prismatic) selama studi S2 & S3 2) Kolaborasi Penelitian HTGR dengan Tim Peneliti HTTR-JAEA 3) Presentasi tentang HTGR di beberapa Konferensi (Nasional & Internasional ) 4) Mempublikasi lebih dari 10 Makalah Ilmiah (Nasional & Internasional) tentang AWCR, FBR, HTGR di Jurnal dan Prosiding

Materi Pendahuluan Konsep & Definisi Reaksi Netron, Evolusi Netron Flux Netron, Tampang Lintang, Laju Reaksi, Daya, Perioda, Fraksi Bakar, Reaktivitas, Reaktivitas Lebih, Koefisien Reaktivitas, Batang Kendali, Distribusi Daya, Xenon Panas Peluruhan

= ? ≠ ? Tahukah Anda ?

Pendahuluan Nuclear Power Plant

Pendahuluan

Reaktor Nuklir R X Riset R X Daya n n PanasReaksi

Pendahuluan Netron Fast Thermal Gas Gas Cooled Metal Liquid-Metal Cooled GCFR LMFBR Graphite Graphite Moderated Water Water Moderated LWR HWR HTGR MSR

Pendahuluan Penangkapan Netron

Pendahuluan Reaksi Fisi Berantai

Pendahuluan Kritikalitas k = Populasi Netron Number of neutron in one generation Number of neutron in preceding generation

Pendahuluan Kritikalitas k Populasi Netron

Pendahuluan Kritikalitas k k > 1 Populasi Netron k = 1 k < 1 superkritis kritis subrkritis

Pendahuluan Kritikalitas k kk k eff Populasi Netron infinite volume finite volume

Konsep & Definisi

Reaksi Netron

Evolusi Netron

Fluks Netron

Tampang Lintang XS Makroscopis Mikroscopis    tangkapan radiatif  f  fisi  a  absorpsi (serapan)  s  scattering (hamburan) 

Tampang Lintang Isotop  f (b)   (b)  a (b)  s (b) U U U ~10 U alam ~10 Pu Pu Tampang lintang berbagai bahan bakar untuk neutron termal

Tampang Lintang 235 U

Tampang Lintang 238 U

Laju Reaksi

Daya Reaktor ( Konversi )

Daya Reaktor

Perioda Reaktor Perioda reaktor adalah waktu yang diperlukan agar daya reaktor (fluks netron) berubah dengan kelipatan eksponensialnya, atau sebesar 2,718.

Perioda Reaktor ( Peran delayed neutron dalam operasi reaktor ) n delayed prompt

Fraksi Bakar Burnup Rate Fraksi Bakar (Burnup, fuel utilization ) : Ukuran jumlah bahan bakar nuklir yang telah dimanfaat kan (fisi & transmutasi) dan menghasilkan energi panas

Fraksi Bakar Burnup Unit

Fraksi Bakar Fuel Burnup

Fraksi Bakar Burnup Effects (1) Akumulasi Produk FisiPopulasi netron menurun Menggerakkan batang kendali (2) Nilai  eff mengecil Perioda reaktor meningkat Menyisipkan reaktivitas Kemampuan moderasi menurun (3) Densitas moderator berkurang Menggerakkan batang kendali (Shim Rods)

( Rasio populasi netron dalam fungsi waktu ) Reaktivitas

Reaktivitas Lebih ( Excess Reactivity ) Reaktivitas lebih (teras reaktor) adalah reaktivitas positif yang tersedia (didesain) dalam teras reaktor ketika seluruh batang kendali dikeluarkan dari teras. Ketentuan harus tersedianya kelebihan reaktivitas ini dalam sebuah reaktor bertujuan untuk menyeimbangkan burnup dan akumulasi produk fisi (yang bersifat racun bagi netron) selama operasi. Reaktivitas lebih dalam reaktor yang siap beroperasi dan terisi bahan bakar baru ( fresh fuel ), diimbangi oleh batang kendali ( shim and regulating rods ) atau dengan menambahkan boron ke pendingin reaktor.

Koefisien Reaktivitas ( Parameter perubahan reaktivitas pada sistem reaktor )

Koefisien Reaktivitas ( Parameter perubahan reaktivitas pada sistem reaktor ) Nilai positif koefisien reaktivitas berarti : jika terjadi perubahan positif pada koefisien tersebut, maka akan terjadi peningkatan nilai reaktivitas dan selanjutnya menaikkan daya reaktor. Sebaliknya, nilai negatif koefisien reaktivitas berarti : jika terjadi perubahan positif pada koefisien tersebut, maka akan terjadi penurunan nilai reaktivitas dan selanjutnya menurunkan daya reaktor. Dalam dua kasus di atas, nilai absolut yang lebih besar berarti memiliki nilai sensitivitas perubahan yang lebih besar pada parameter tersebut.

Koefisien Reaktivitas (a) Koefisien Suhu Bahan Bakar ( Doppler Coeff.) (b) Koefisien Suhu Moderator (c) Koefisien Void (d) Koefisien daya

Koefisien Reaktivitas (a) Koefisien Suhu Bahan Bakar ( Doppler Coeff.)

Koefisien Reaktivitas (a) Koefisien Suhu Bahan Bakar ( Doppler Coeff.)

Koefisien Reaktivitas (b) Koefisien Suhu Moderator

Koefisien Reaktivitas (b) Koefisien Suhu Moderator

Reaktor harus didesain memiliki moderator-to-fuel ratio (Nm/Nu) sedemikian sehingga under moderated. Agar saat daya reaktor dinaikkan (suhu moderator naik) akan mengakibatkan kerapatan moderator turun dan nilai moderator-to-fuel ratio mengecil. Pada daerah under moderated, mengecilnya Nm/Nu akan menyebabkan nilai k eff mengecil atau naiknya daya memberikan reaktivitas umpan balik negatif, sehingga reaktor lebih selamat saat dinaikkan dayanya. Koefisien Reaktivitas (b) Koefisien Suhu Moderator

Koefisien Reaktivitas (c) Koefisien Void

Koefisien Reaktivitas (d) Koefisien Daya

Batang Kendali

(c) Efektivitas Fungsi (Posisi) Efek batang kendali pada distibusi fluks neutron ke arah radial

Nilai Padam ( Shutdown Margin )

Distribusi Daya ( Pengaruh Reflektor )

Distribusi Daya ( Pengaruh Pengayaan Bahan Bakar )

Distribusi Daya ( Pengaruh Batang Kendali )

Xenon 135 Xenon Decay Produk Fisi Xenon-135 adalah unsur yang memiliki tampang lintang serapan neutron termal sangat besar, yaitu sekitar 2,65x10 6 barns, bila dibandingkan dengan tampang lintang fisi Uranium-235 yang hanya 584,4 barns. Besarnya tampang lintang serapan Xenon-135 di atas memberikan dampak negatif terhadap reaktivitas teras, karena kemungkinan terserapnya neutron termal oleh Xenon-135 sangat besar. 5% 95%

Xenon

( Konsentrasi Xenon Selama Operasi Reaktor )

Xenon ( Perubahan Reaktivitas Xenon Pasca Shutdown )

Panas Peluruhan

TERIMA KASIH