Perpustakaan Digital ITB

Iradiasi batu topaz di Reaktor Serba Guna G.A. Siwabessy (RSG-GAS) dilakukan untuk menghasilkan perubahan warna batu topaz melalui interaksi dengan neutron. Posisi iradiasi di dalam teras memiliki fluks neutron yang tinggi sehingga dapat mempercepat proses iradiasi. Namun, tingginya komponen neutron termal pada posisi tersebut dapat meningkatkan aktivasi unsur pengotor di dalam batu topaz, sehingga berpotensi memperpanjang waktu pendinginan pasca iradiasi. Oleh karena itu, diperlukan upaya modifikasi spektrum neutron agar kontribusi neutron termal dapat berkurang tanpa menurunkan fluks neutron cepat secara signifikan. Dalam penelitian ini, modifikasi spektrum neutron dilakukan dengan menggunakan pengarah topaz berlapis boron karbida (B4C) yang berperan sebagai penyerap neutron termal. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh penggunaan pengarah topaz berlapis B4C terhadap parameter neutronik teras reaktor RSG-GAS, meliputi perubahan reaktivitas, faktor puncak daya atau power peaking factor (PPF), serta distribusi fluks neutron termal, epitermal, dan cepat. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan menentukan posisi iradiasi yang paling sesuai untuk penggunaan pengarah topaz B4C dengan tetap mempertahankan batas keselamatan operasi reaktor. Batas keselamatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah perubahan reaktivitas tidak melebihi ±0,5% ?k/k dan PPF radial tidak melebihi 1,40. Tahapan penelitian diawali dengan evaluasi posisi iradiasi di dalam teras yang sebelumnya digunakan untuk iradiasi topaz, yaitu posisi irradiation position (IP) grid B-6, D-9, E-4, dan G-7. Selanjutnya, dilakukan evaluasi terhadap beberapa posisi iradiasi di reflektor berilium sebagai alternatif lokasi iradiasi yang diharapkan memberikan gangguan neutronik lebih kecil terhadap teras. Perhitungan neutronik dilakukan menggunakan BATAN-2DIFF dan BATAN-3DIFF untuk memperoleh perubahan reaktivitas, distribusi PPF radial dan aksial, serta distribusi fluks neutron. Hasil perhitungan kemudian dibandingkan dengan hasil eksperimen pada posisi A-2 dan H-1 untuk menilai kesesuaian antara model perhitungan dan kondisi aktual eksperimen. Selain itu, dilakukan kajian variasi ketebalan B4C untuk menentukan konfigurasi yang efektif dalam menurunkan fluks neutron termal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemasukan pengarah topaz B4C pada posisi IP menghasilkan reaktivitas negatif yang besar. Posisi B-6, D-9, E-4, dan G-7 masing-masing memberikan perubahan reaktivitas sekitar -1,55% sampai -1,62% ?k/k. Nilai tersebut melampaui batas keselamatan perubahan reaktivitas reaktor RSG-GAS, sehingga posisi IP tidak direkomendasikan untuk iradiasi topaz dengan pengarah B4C. Evaluasi PPF juga menunjukkan bahwa posisi IP menghasilkan nilai PPF radial yang mendekati batas desain, terutama pada posisi E-4. Sebaliknya, posisi iradiasi di reflektor berilium memberikan respon neutronik yang lebih aman. Pada konfigurasi B4C tebal 3,0 mm, posisi A-2 menghasilkan perubahan reaktivitas sebesar -0,17% ?k/k, sedangkan posisi H-1 menghasilkan perubahan reaktivitas sebesar -0,03% ?k/k. Nilai PPF radial maksimum pada A-2 dan H-1 masing-masing sebesar 1,20 dan 1,19, sedangkan PPF aksial relatif tetap pada sekitar 1,30. Hasil eksperimen menunjukkan kecenderungan yang konsisten dengan hasil perhitungan. Perubahan reaktivitas eksperimen pada posisi A-2 sebesar -0,16 ± 0,01% ?k/k, sedangkan pada posisi H-1 sebesar -0,07 ± 0,01% ?k/k. Penggunaan pengarah B4C juga terbukti efektif dalam menurunkan fluks neutron termal. Pada posisi A-2, penurunan fluks neutron termal mencapai 73,76% berdasarkan eksperimen dan 68,58% berdasarkan perhitungan. Pada posisi H-1, penurunan fluks neutron termal mencapai 55,43% berdasarkan eksperimen dan 48,17% berdasarkan perhitungan. Pengaruh terhadap fluks neutron cepat relatif kecil, yaitu 4,49% berdasarkan eksperimen dan 0,96% berdasarkan perhitungan pada posisi A-2. Hasil ini menunjukkan bahwa B4C mampu menekan komponen neutron termal secara signifikan, namun tetap mempertahankan kontribusi neutron cepat yang diperlukan untuk iradiasi topaz. Berdasarkan keseluruhan hasil, posisi A-2 direkomendasikan sebagai posisi utama iradiasi topaz dengan pengarah B4C karena memberikan keseimbangan terbaik antara ketersediaan fluks neutron cepat, penurunan fluks neutron termal, perubahan reaktivitas yang kecil, dan PPF yang aman. Posisi H-1 dapat digunakan sebagai posisi pembanding konservatif karena memberikan gangguan reaktivitas paling kecil terhadap teras. Posisi G-2 dan J-9 dapat dipertimbangkan sebagai alternatif lanjutan apabila diperlukan fluks neutron cepat yang lebih tinggi, tetapi penggunaannya memerlukan kajian keselamatan tambahan. Dengan demikian, pengarah topaz B4C tebal 3,0 mm pada posisi reflektor berilium, khususnya A-2, merupakan konfigurasi yang aman dan efektif untuk modifikasi spektrum neutron pada iradiasi topaz di RSG-GAS.