Perpustakaan Digital ITB

Penelitian mengenai studi komparasi performa bahan bakar UO2 dan (Th,U- 233)O2 pada pressurized water reactor (PWR) kecil berumur panjang 330 MWt telah dilakukan. Desain teras mengacu pada small modular reactor SMART 330 MWt Korea dengan rapat daya 62,62 Watt/cc. Tujuan penelitian ini adalah untuk membandingkan performa UO2 dan (Th,U-233)O2 serta memperoleh parameter desain bahan bakar optimal yang dapat digunakan pada PWR kecil berumur panjang. Perhitungan dilakukan dengan program SRAC2006 yang dikembangkan oleh JAEA dan basis data nuklida JENDL-4.0. Tahap perhitungan yang dilakukan berupa survei parameter dengan modul PIJ SRAC dan optimasi teras reaktor dengan modul CITATION SRAC. Analisis dilakukan selama satu siklus dengan periode operasi selama sepuluh tahun. Melalui survei parameter, dilakukan variasi pengayaan U-235 dalam UO2 dan konsentrasi U-233 dalam (Th,U-233)O2, variasi fraksi volume bahan bakar, serta variasi jenis dan konsentrasi racun dapat bakar. Dari tiga jenis racun dapat bakar yaitu gadolinium (Gd2O3), neptunium (Np-237), dan protactinium (Pa-231), Pa-231 merupakan racun dapat bakar dengan kinerja terbaik. Selanjutnya optimasi teras dilakukan terhadap reaktor dengan membagi teras menjadi tiga zona dalam arah aksial dan radial. Berdasarkan hasil optimasi terhadap teras berbahan bakar UO2, hasil terbaik diperoleh pada fraksi volume bahan bakar 50%, pengayaan U-235 12% - 14%, dan konsentrasi Pa-231 4% - 6%. Nilai reaktivitas yang dihasilkan adalah <1% dk/k. Axial power peaking factor adalah 1,14 pada BOC, 1,25 pada MOC, dan 1,32 pada EOC dan radial power peaking factor sebesar 1,33 pada BOC, 1,52 pada MOC, dan 1,66 pada EOC. Discharge burn-up rata-rata yang diperoleh adalah ~48,1 MWd/kg. Kemudian berdasarkan hasil optimasi terhadap teras berbahan bakar (Th,U- 233)O2, hasil terbaik diperoleh pada fraksi volume bahan bakar 50%, konsentrasi U-233 5% – 7%, dan konsentrasi Pa-231 3% – 4%. Nilai reaktivitas yang dihasilkan adalah <2% dk/k. Axial power peaking factor yang dihasilkan adalah 1,03 pada BOC, 1,19 pada MOC, dan 1,30 pada EOC dengan radial power peaking factor sebesar 1,15 pada BOC, 1,40 pada MOC, dan 1,63 pada EOC. Adapun discharge burn-up rata-rata yang diperoleh adalah sebesar ~52,7 MWd/kg. Berdasarkan hasil analisis, (Th,U-233)O2 lebih baik dari UO2 untuk digunakan sebagai bahan bakar pada PWR kecil berumur panjang.