Path: Top > S3-Dissertations > Physics-FMIPA > 2016

DESAIN KONSEP DAN ANALISIS REAKTOR AIR BERTEKANAN (PWR) BERDAYA KECIL BERUMUR PANJANG BERBAHAN BAKAR THORIUM

CONCEPTUAL DESIGN AND ANALYSIS OF SMALL LONG-LIFE PRESSURIZED WATER REACTOR (PWR) USING THORIUM CYCLE

PhD Theses from JBPTITBPP / 2018-02-13 14:57:01
Oleh : MOH. NURUL SUBKHI (NIM : 30211007), S3 - Physics-FMIPA
Dibuat : 2016, dengan 7 file

Keyword : small long-life, refueling , fuel shuffling, thorium cycle, conversion ratio, burnup, tight lattice, burnable poison, beginning of life, thorium nitrida, excess reactivity, distribusi daya

Reaktor berumur panjang atau long-life merupakan pembangkit listrik tenaga nuklir yang dapat beroperasi 10 s.d. 30 tahun tanpa membutuhkan refueling ataupun fuel shuffling. Jenis reaktor nuklir ini sangat cocok untuk menyediakan listrik di daerah terpencil di Indonesia , khususnya di wilayah luar pulau Jawa dan Bali.

Pada penelitian ini, desain konsep reaktor air bertekanan (PWR) kecil berumur panjang menggunakan thorium cycle telah berhasil dilakukan pada aspek neutronik. Rantai thorium yang diketahui memiliki nilai conversion ratio tinggi dapat memproduksi bahan fisil 233U yang cukup signifikan sepanjang waktu burnup.

Strategi pengurangan volume moderator dengan mengadopsi model tight lattice berbasis sel geometri berbentuk square dan hexagonal dan penggunaan 231Pa sebagai material burnable poison diharapkan dapat memberikan hasil teras long-life yang cukup baik sepanjang waktu burnup. 231Pa memiliki penampang lintang tangkap (capture) besar sehingga dapat menekan reaktivitas saat awal operasi atau beginning of life. Perhitungan sel dalam penelitian ini dilakukan menggunakan modul PIJ pada kode SRAC dengan memanfaatkan kumpulan data nuklida berbasis JENDL 3.2/3.3, sedangkan perhitungan burnup pada teras dioptimasi pada geometri utuh teras X-Y-Z dengan menggunakan COREBN.

Analisis neutronik dari perhitungan sel infinit menunjukkan bahwa bahan bakar thorium nitrida dengan bahan cladding ZIRLO lebih baik daripada thorium oksida dan thorium karbida. Pada penelitian disertasi ini bahan bakar thorium nitride ditentukan dengan persentase 233U 3 % s.d. 8 % dan 231Pa 0.2 % s.d. 7 % untuk PWR kecil sehingga dapat melakukan burnup dalam waktu yang lama.

Tujuan penelitian ini adalah mengoptimasi desain PWR berdaya 100 s.d 600 MWt yang dapat beroperasi tanpa pengisian bahan bakar selama 10 tahun lebih. Thorium nitrida menggunakan geometri sel berbentuk square dan hexagonal diajukan sebagai bahan bakar untuk reaktor small long-life dengan fraksi volume bahan bakar 60 %. Dengan menggunakan konsep tersebut, PWR kecil berukuran 125 cm x 285 cm berhasil dirancang untuk waktu operasi yang panjang dengan excess reactivity kecil sampai dengan mencapai 1.2 dk/k untuk teras homogen. Pada akhirnya, optimasi PWR kecil berumur panjang dengan daya 350 MWt menggunakan thorium nitrida sebagai bahan bakar berhasil dilakukan pada teras heterogen dengan excess reactivity cukup kecil sebesar 0.9% dk/k dan distribusi daya cukup rata sepanjang operasi reaktor.

Deskripsi Alternatif :

Long-life reactor is a nuclear power plant which can be operated 10-30 years of operation without the need for refueling or fuel shuffling. Such nuclear power plant is very good to supply electricity in remote area in Indonesia and in general outside Java Bali Area.

Here, a conceptual design study of small long-life Pressurized Water Reactor using thorium cycle has been performed in neutronic aspect. Thorium cycle which has higher conversion ratio produces some significant of 233U during burnup time.

The strategy of moderator reduction is by adopting tight lattice model based on square and hexagonal geometry cell and by the use of 231Pa as burnable poison material which gives good long-life core during burnup time. Such burnable poison has very large capture cross section that can reduce reactivity in the beginning of life.The cell calculations were performed by PIJ SRAC code using nuclear data library based on JENDL 3.2/3.3, while the core burnup calculations were optimized in whole X-Y-Z geometry by COREBN.

The neutronic analysis result of infinite cell calculation shows that mixed nitride with ZIRLO as cladding is better than oxide and carbide in thorium fuel system. In the present study, we consider thorium nitride system with 3 ~ 8 % 233U percentage and 0.2 ~ 7% 231Pa as fuel for small PWR and can be burnup for the long-time.

The purpose of the study is to optimize the design of 100-600 MWt PWR which can be operated without refueling in more than 10 years. A small long-life fuel with the thorium nitride fuel system in square and hexagonal cell geometry is introduced with fuel fraction 60%. By using this concept, small PWR (125 cm x 285 cm) can be designed for long time operation with reduced excess reactivity as low as 1.2 dk/k for homogenous core. Finally, the optimization of 350 MWt small long-life PWR based on thorium nitride fuel system has been done in heterogenous core and it has excess reactivity as low as about 0.9% dk/k with flatted power distribution during its operation.

Copyrights : Copyright (c) 2001 by Perpustakaan Digital ITB. Verbatim copying and distribution of this entire article is permitted by author in any medium, provided this notice is preserved.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiS3 - Physics-FMIPA
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Pembimbing :

    Prof. Dr. Zaki Su'ud.

    Prof. Dr. Abdul Waris.

    Dr. Sidik Permana., Editor: Alice Diniarti

File PDF...