DESAIN KONSEPTUAL TERAS REAKTOR RISET INOVATIF BERBAHAN BAKAR URANIUM MOLIBDENUM DARI ASPEK NEUTRONIK

Abstract

Manfaat yang luas dari penggunaan reaktor riset membuat banyak negara membangun reaktor riset baru. Kecenderungan saat ini adalah reaktor tipe reaktor serbaguna (MPR) dengan teras yang kompak untuk mendapatkan fluks neutron yang tinggi dengan daya yang relatif sedang atau rendah. Reaktor riset yang ada di Indonesia yang paling muda usianya sudah berumur 25 tahun. Oleh karena itu diperlukan desain reaktor riset baru sebagai alternatif, disebut reaktor riset inovatif (RRI), kelak pengganti reaktor riset yang sudah ada. Tujuan dari riset ini mendapatkan konfigurasi teras setimbang reaktor riset yang optimal dengan kriteria memiliki fluks neutron termal minimum sebesar 2,5x10¹⁴ n/cm² s pada daya 20 MW (minimum), memiliki panjang operasi satu siklus lebih dari 40 hari dan penggunaan bahan bakar yang paling efisien. Desain neutronik dilakukan untuk bahan bakar baru U-9Mo-Al dengan kerapatan bervariasi dan jenis reflektor yang bervariasi. Desain dilakukan dengan paket program WIMSD-5B dan BATAN-FUEL. Hasil desain konseptual menyajikan 4 konfigurasi teras yaitu 5×5, 5×7, 6×5 dan 6×6. Hasil optimasi menunjukkan bahwa teras setimbang reaktor RRI dengan konfigurasi 5×5, tingkat muat ²³⁵U sebesar 450 g, reflektor berilium, fluks neutron termal maksimum di daerah reflektor sebesar 3,33×10¹⁴ neutron cm^-2s^-1 dan panjang siklus 57 hari merupakan desain teras reaktor riset inovatif yang paling optimal.

Kata kunci: desain konseptual, bahan bakar uranium-molibdenum,berilium, D₂O, WIMS, BATAN-FUEL

The multipurpose of research reactor utilization make many countries build the new research reactor. Trend of this reactor for this moment is multipurpose reactor type with a compact core to get high neutron flux at the low or medium level of power. The research newest reactor in Indonesia right now is already 25 year old. Therefore, it is needed to design a new research reactor, called innovative research reactor (IRR) and then as an alternative to replace the old research reactor. The aim of this research is to get the optimal configuration of equilibrium core with the acceptance criteria are minimum thermal neutron flux is 2.5E14 n/cm² s at the power level of 20 MW (minimum), length of cycle of more than 40 days, and the most efficient of using fuel in the core. Neutronics design has been performed for new fuel of U-9Mo-Al with various fuel density and reflector. Design calculation has been performed using WIMSD-5B and BATAN-FUEL computer codes. The calculation result of the conceptual design shows four core configurations namely 5x5, 5x7, 6x5 and 6x6. The optimalization result for equilibrium core of innovative research reactor is the 5x5 configuration with 450 gU fuel loading, berilium reflector, maximum thermal neutron flux at reflector is 3.33E14 n/cm² s and lenght of cycle is 57 days is the most optimal of IRR.

Keywords: conceptual design, uarium-molibdenum-uarium feul, berilium, D₂O, WIMS, BATAN-FUEL