PENGEMBANGAN PARTIKEL BAHAN BAKAR BERLAPIS UNTUK REAKTOR VHTR

Sari

ABSTRAK

PENGEMBANGAN PARTIKEL BAHAN BAKAR BERLAPIS UNTUK REAKTOR VHTR. Reaktor VHTR merupakan konsep reaktor suhu sangat tinggi dengan suhu pendingin keluar reaktor 10000C dan merupakan salah satu reaktor generasi IV yang sedang dikembangkan di negara maju. Reaktor ini merupakan pengembangan dari GT-MHR dengan perbaikan efisiensi, suhu pendingin keluar reaktor serta derajat bakar. Perbaikan ini menyebabkan perlunya perubahan material diantaranya lapisan partikel bahan bakar (SiC) karena kenaikan suhu dari 8500C menjadi 10000C. Lapisan SiC mempunyai peranan penting selain untuk mempertahankan integritas mekanik dan stabilitas dimensi dari partikel bahan bakar, juga untuk menahan hasil belah bersifat logam (Cs-137, Ru-106) yang lepas dari kernel bahan bakar. Lapisan ZrC dipandang dapat menggantikan SiC karena mempunyai ketahanan pada suhu yang lebih tinggi. Lapisan ZrC mempunyai titik leleh 35400C, sedangkan SiC mempunyai titik leleh 18000C. Partikel bahan bakar berlapis TRISO - ZrC tidak mengalami kerusakan pada pemanasan suhu 22000C selama kira-kira 6000 detik, sementara pada partikel bahan bakar konvensional (menggunakan SiC) telah mengalami kerusakan sebagian pada suhu 22000C dan hampir 100% rusak pada temperatur 24000C. Pada suhu hingga 24000C, lapisan ZrC lebih tahan terhadap korosi kimia oleh produk fisi, khususnya Pd (Paladium) yang mengkorosi lapisan SiC. Namun kemampuan lapisan ZrC dalam menahan produk fisi Ru-106 lebih rendah dari pada lapisan SiC. Sedangkan kemampuan menahan produk fisi logam lainnya seperti : barium, perak dan promethium relatif lebih baik.

Kata kunci: partikel, bahan bakar, VHTR, GT-MHR, hasil belah, integritas, mekanik

ABSTRACT

DEVELOPMENT OF COATED FUEL PARTICLE FOR VHTR REACTOR. The VHTR reactor is a high temperature reactor concept with a 10000C outlet temperature and it is one of IV generation reactor that is being developed. This reactor is developed based on GT-MHR reactor with higher outlet temperature reactor, burn-up and electricity efficiency. Accordingly, material improvement is necessary, such as: SiC in correlation to elevated temperature of 8500C to 10000C. The SiC layer plays an important role. Beside retaining metallic fission products (Cs-137, Ru-106) released from fuel kernel, it also provides mechanical strength and dimension stability to fuel particle. The Zrc layer can be considered to replace SiC because of its higher temperature capability. ZrC has a melting point of 35400C whereas SiC has a melting point of 18000C. The ZrC-TRISO coated fuel particle did not fail until ~6000 seconds at 22000C heating, while a few percent of the conventional TRISO-coated fuel particles failed already by 22000C, and almost 100% instantaneously at 24000C. In the whole temperature range, ZrC layer showed more resistance to chemical corrosion by fission products, especially by paladium (Pd) which is known to corrode the SiC layer. However, The ZrC layer capability to retention of Ru-106 was inferior to SiC. The retention of the other metal fission products such as barium, silver and promethium appears to be better than SiC.

Keywords: particle, fuel, VHTR, GT-MHR, product fission, integrity, mechanic