Perpustakaan Digital ITB

Pembangkit Listrik dan uap untuk Industri (PeLUIt) adalah reaktor kogenerasi berbasis Reaktor Berpendingin Gas Temperatur Tinggi (High-Temperature GasCooled Reactor, HTGR) yang telah didesain oleh Badan Tenaga Nuklir Nasional (sekarang Organisasi Riset Tenaga Nuklir, BRIN). Fitur keselamatan HTGR terletak pada partikel bahan bakar tri-structural isotropic (TRISO), yang didesain untuk dapat mempertahankan integritas struktural dan produk fisi pada semua kondisi operasi reaktor. Prediksi lepasan produk fisi diperlukan untuk analisis keselamatan desain. Kemampuan bahan bakar untuk menahan produk fisi baik dalam kondisi operasi normal maupun kecelakaan penting untuk dianalisis sebagai persyaratan pemenuhan lisensi desain. PeLUIt-40 adalah desain reaktor berbasis HTGR dengan daya termal 40 MW dan desain geometris yang mengadopsi HTR10. Untuk mendapatkan persetujuan desain tersebut diperlukan analisis lepasan produk fisi pada kondisi operasi normal dan kondisi kecelakaan. Studi ini dilakukan simulasi untuk memprediksi lepasan produk fisi PeLUIt-40 pada kondisi operasi normal dan kondisi kecelakaan dengan skenario Depressurized Loss of Forced Cooling (DLOFC). Simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Source Term Analysis Code System (STACY) versi stand-alone. STACY memerlukan data burnup (%Fissions per initial heavy metal atoms, FIMA), fast neutron fluence dan inventori. Perhitungan untuk ketiga parameter masukan ini dilakukan dengan menggunakan OpenMC. Analisis lepasan produk fisi pada PeLUIt-40 disimulasikan untuk dua skema siklus bahan bakar yaitu siklus OnceThrough-Then-Out (OTTO) dan siklus 5-pass. Pada kondisi operasi normal, temperatur bahan bakar disimulasikan pada suhu 977oC. Hasil perhitungan OpenMC untuk nilai burnup pada siklus OTTO adalah 74,07 MWd/KgHM dan pada siklus 5-pass adalah 78,43 MWd/KgHM. Analisis lepasan produk fisi dilakukan pada radionuklida yang mempunyai pengaruh signifikan secara radiologis yaitu Ag110m, Cs137, I131 dan Sr90. Hasil simulasi dengan menggunakan STACY menunjukkan bahwa fraksi lepasan terbesar adalah Ag110m. Fraksi lepasan produk fisi Ag110m baik pada siklus OTTO maupun siklus 5-pass adalah dua orde lebih rendah dari batas persyaratan keselamatan 1,6????10??. Selain itu, hasil simulasi juga menunjukkan bahwa tidak ada partikel yang rusak selama proses iradiasi untuk kedua skema bahan bakar tersebut. Hal ini mengkonfirmasi bahwa bahan bakar PeLUIT-40 berkinerja baik untuk operasi normal. Sementara itu, analisis lepasan produk fisi pada kondisi kecelakaan dengan skenario DLOFC disimulasikan dengan waktu pemanasan (heating) selama 100 jam. Fraksi lepasan terbesar adalah Ag110m karena difusivitasnya yang tinggi. Fraksi lepasan Ag110m pada siklus OTTO lebih kecil dua orde dari fraksi lepasan Ag110m pada siklus 5-pass. Kecuali pada Ag110m, fraksi lepasan produk fisi pada kondisi DLOFC untuk kedua siklus masih di bawah batas keselamatan untuk HTRmodul 6,6????10??. Untuk mengetahui kinerja bahan bakar, temperatur bahan bakar disimulasikan pada 1600oC dan 1700oC konstan selama 100 jam. Hasil simulasi pada suhu konstan 1700oC menunjukkan bahwa fraksi lepasan melebihi 6,6????10?? dan terdapat kegagalan partikel berlapis. Pada simulasi dengan suhu konstan 1600oC, meskipun fraksi lepasan masih di bawah 6,6????10??, tetapi terjadi kegagalan partikel terlapisi yang disebabkan oleh lepasan Cs137. Namun fraksi kegagalan partikel terlapisi ini tidak signifikan dan masih dalam batas yang diterima yaitu 2,24????10-5. Dari hasil simulasi ini dapat disimpulkan bahwa desain PeLUIt-40 yang diteliti pada tesis ini memberikan nilai lepasan produk fisi di bawah batas aman.