Perpustakaan Digital ITB

Perancangan reaktor daya nuklir jenis Reaktor Air Didih (Boilling Water Reactor) berukuran kecil berumur panjang dengan bahan bakar thorium dilakukan dengan menganalisis perhitungan neutronik dan termalhidrolik secara terkopel. Reaktor ini menggunakan bahan bakar thorium-232 dan uranium-233 serta penambahan gadolinium-157 dan protactinium-231 sebagai burnable poisons (BP). Penentuan komposisi bahan bakar dilakukan untuk menghasilkan desain reaktor yang dapat beroperasi lebih dari 10 tahun tanpa pengisian ulang bahan bakar dengan nilai ekses reaktivitas yang kecil. Penelitian ini dilakukan dalam beberapa bagian, yaitu analisis neutronik dan termalhidrolik. Pada analisis neutronik dibagi menjadi 2 tahap perhitungan, yaitu perhitungan sel bahan bakar dan perhitungan teras reaktor. Perhitungan pada sel bahan bakar reaktor dilakukan dengan menggunakan kode program SRAC (dengan data nuklida JENDL-3.2) di bawah lingkungan Sistem Operasi Linux. Selanjutnya dilakukan perhitungan teras reaktor dengan mengunakan hasil dari perhitungan sel bahan bakar sebagai masukan. Perhitungan burnup teras reaktor menggunakan persamaan difusi neutron 3 dimensi untuk geometri silinder. Solusi dari persamaan tersebut kemudian dijadikan sebagai masukan untuk tahap perhitungan termalhidrolik. Pada perhitungan neutronik dilakukan optimasi beberapa parameter sehingga didapatkan desain konsep reaktor BWR berukuran kecil berumur panjang. Pengurangan volume moderator dengan mengadopsi model tight lattice berbasis sel geometri berbentuk hexagonal cell serta optimasi komposisi bahan bakar dengan penambahan burnable poisons diharapkan dapat memberikan hasil teras reaktor dengan periode operasi yang panjang dengan ekses reaktvitas yang kecil. Selain itu, dilakukan pula variasi densitas daya yang digunakan mulai dari 300MWt–650MWt. Fraksi void pada pendingin teras reaktor BWR merupakan salah satu parameter yang memiliki peranan cukup signifikan pada analisis neutronik dan termalhidrolik BWR. Pada perhitungan tahap pertama neutronik diberikan input fraksi void pada rentang nilai 0%-80% sepanjang arah aksial teras reaktor. Hasil perhitungan neutronik berupa densitas daya teras reaktor dijadikan sebagai input pada perhitungan termalhidrolik. Pada perhitungan termalhidrolik pun akan menghasilkan parameter fraksi void yang selanjutnya akan kembali dijadikan sebagai input pada perhitungan neutronik. Proses perhitungan ini berlangsung terus menerus sehingga didapatkan nilai fraksi void yang konvergen pada mesh teras reaktor. Pada akhirnya didapatkan desain teras reaktor dengan umur 30 tahun tanpa pengisian bahan bakar, daya 300MWt, dan ekses reaktivitas sebesar 0,9%dk/k. Disribusi densitas daya secara radial cukup merata dengan menggunakan konsep teras reaktor heterogen dan didapatkan nilai power peaking factor sebesar 1,2. Keluaran termalhidrolik setelah nilai fraksi void konvergen pada mesh reaktor antara lain, distribusi fraksi void yang maksimum mencapai 74,3% dengan nilai rata-rata sebesar 41,83%. Sedangkan distribusi temperatur pendingin dimulai dari 269°C sehingga mencapai temperatur saturasi 285°C. Penurunan tekanan total pendingin dalam teras reaktor rata-rata sebesar 243,67 kPa.