ANALISIS EFEK KECELAKAAN WATER INGRESS TERHADAP REAKTIVITAS DOPPLER TERAS RGTT200K

Abstract

Dalam high temperature reactor, koefisien reaktivitas temperatur yang didesain negatif menjamin reaksi fisi dalam teras tetap berada di bawah kendali dan panas peluruhan tidak akan pernah melelehkan bahan bakar yang menyebabkan terlepasnya zat radioaktif ke lingkungan. Namun masuknya air (water ingress) ke dalam teras reaktor akibat pecahnya tabung penukar panas generator uap, yang dikenal sebagai salah satu kecelakaan dasar desain, dapat mengintroduksi reaktivitas positif dengan potensi bahaya lainnya seperti korosi grafit dan kerusakan material struktur reflektor. Makalah ini akan menganalisis efek kecelakaan water ingress terhadap reaktivitas Doppler teras RGTT200K. Kapabilitas koefisien reaktivitas Doppler untuk mengkompensasi reaktivitas positif yang timbul selama kecelakaan water ingress akan diuji melalui serangkaian perhitungan dengan program MCNPX dan pustaka ENDF/B-VII untuk perubahan temperatur bahan bakar dari 800K hingga 1800K. Tiga opsi kernel bahan bakar UO₂, ThO₂/UO₂ dan PuO₂ dengan tiga model kisi bahan bakar pebble di teras reaktor diterapkan untuk kondisi water ingress dengan densitas air dari 0 hingga 1.000 kg/m³. Hasil perhitungan memperlihatkan koefisien reaktivitas Doppler tetap negatif untuk seluruh opsi bahan bakar yang dipertimbangkan bahkan untuk posibilitas water ingress yang besar. Efek water ingress lebih kuat pada model kisi dengan fraksi packing lebih rendah karena lebih banyak volume yang tersedia untuk air yang memasuki teras reaktor. Efek water ingress juga lebih kuat di teras uranium dibandingkan teras thorium dan plutonium sebagai konsekuensi dari fenomena Doppler dimana absorpsi neutron di daerah resonansi ²³⁸U lebih besar daripada ²³²Th dan ²⁴⁰Pu. Secara keseluruhan dapat disimpulkan bahwa, koefisien Doppler teras RGTT200K mampu mengkompensasi insersi reaktivitas yang diintroduksi oleh kecelakaan water ingress. Teras RGTT200K dengan bahan bakar UO₂, ThO₂/UO₂ dan PuO₂ dapat mempertahankan fitur keselamatan melekat dengan cara pasif.

Kata kunci: Water ingress, reaktivitas Doppler, RGTT200K

In high temperature reactor, the negative temperature reactivity coefficient guarantees fission reaction in the core remain under the control and decay heat will not melt the fuel which cause the release of radioactive substances into the environment. But the entry of water (water ingress) into the reactor core due to rupture of a steam generator tube heat exchanger, which is known as one of the design basis accidents, can introduce positive reactivity with other potential hazards such as graphite corrosion and damage of the reflector structure material. This paper will investigate the effect of water ingress accident on Doppler reactivity coefficient of RGTT200K core. The capability of the Doppler reactivity coefficient to compensate positive reactivity incurred during water ingress accident will be examined through a series of calculations with MCNPX code and ENDF/B-VII library for fuel temperature changes from 800K to 1800K. Three options of UO₂, ThO₂/UO₂ and PuO₂ fuel kernels with three lattice models of fuel pebble in the reactor core was applied for condition of water ingress with water density from 0 to 1000 kg/m³. The results of the calculations show that Doppler reactivity coefficient is negative for the entire fuel options being considered even for a large possibility of water ingress. The effects of water ingress becomes stronger in lattice model with lower packing fraction because more volume available for water entering the reactor core. The effect of water ingress is also stronger in the uranium core compared to thorium and plutonium cores as a consequence of the Doppler phenomenon where the neutron absorption in resonance region of ²³⁸U is greater than ²³²Th and ²⁴⁰Pu. It can be concluded overall that Doppler coefficient of RGTT200K core has capability to compensate the reactivity insertion introduced by water ingress accident. RGTT200K core with UO₂, ThO₂/UO₂ and PuO₂ fuels can maintain the inherently safety features in a passive way.

Keywords: Water ingress, Doppler reactivity, RGTT200K