Perpustakaan Digital ITB

Penelitian ini mengevaluasi desain konseptual neutronik bahan bakar untuk PWR modular kecil dengan siklus torium menggunakan simulasi Monte Carlo OpenMC. Model yang digunakan adalah sel pin tak hingga pada kisi persegi berbasis geometri PWR, dengan bahan bakar homogen ThO2UO2 yang merepresentasikan Th232 sebagai isotop fertil dan U233 sebagai isotop fisil utama. Racun bakar homogen Pa231 dan Np237 juga diuji masingmasing dalam bentuk PaO2 dan NpO2. Simulasi pembakaran dilakukan selama 3600 hari pada rapat daya volumetrik konstan 50 kW/L dengan temperatur dan densitas material tetap. Survei parametrik mencakup fraksi volume bahan bakar 33,2 %–60,0 %, fraksi atomik awal UO2 4,0 ao%–6,0 ao%, fraksi atomik awal PaO2 0,5 ao%–2,0 ao%, dan fraksi atomik awal NpO2 0,5 ao%–1,0 ao%. Hasil menunjukkan bahwa fraksi volume bahan bakar yang lebih besar menurunkan faktor multiplikasi awal, mendatarkan evolusi faktor multiplikasi selama pembakaran, mengeraskan spektrum neutron, dan meningkatkan kecenderungan konversi Th232 menjadi U233. Fraksi awal UO2 yang lebih tinggi meningkatkan faktor multiplikasi, tetapi tidak selalu mendukung konservasi U233 ataupun rasio konversi yang lebih tinggi. Penambahan Pa231 ataupun Np237 menurunkan reaktivitas awal dan dapat meningkatkan rasio konversi U233, dengan Pa231 menunjukkan penyerapan yang lebih kuat dan kecenderungan yang lebih besar untuk meningkatkan konversi dalam rentang yang diuji. Dalam keterbatasan model sel pin tak hingga, temperatur tetap, serta ketiadaan analisis teras penuh dan termalhidraulik, hasil ini memberikan landasan neutronik awal bagi kajian lanjutan mengenai bahan bakar homogen ThO2UO2 dengan racun bakar untuk aplikasi PWR dengan pembakaran panjang.