RANCANGAN KONSEPTUAL REAKTOR SUBKRITIK UNTUK KAJIAN TRANSMUTASI LIMBAH PLTN BERBASIS REAKTOR KARTINI

Sari

ABSTRAK

RANCANGAN KONSEPTUAL REAKTOR SUBKRITIK UNTUK KAJIAN TRANSMUTASI LIMBAH PLTN BERBASIS REAKTOR KARTINI. Disajikan hasil rancangan konseptual berupa kajian perhitungan aspek teoretis dan analisis kelayakan teknis suatu sistem reaktor subkritik dengan sumber neutron luar berasal dari akselerator (Small Scale Reactor Accelerator Driven System / SS-RADS) berbasis reaktor Kartini. Model teras reaktor berbentuk silinder berisi aktinida minor (MA) yang dikelilingi oleh bahan bakar reaktor Kartini. Modul ADS-CDS yang berbasis pada program SRAC digunakan untuk kajian aspek neutronik. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa keberadaan unsur MA akan memberikan reaktivitas positif yang nilainya semakin besar dengan meningkatnya konsentrasi MA. Program komputer ORIGEN2 digunakan untuk perhitungan transmutasi radioinuklida MA sebagai fungsi energi dan fluks neutron. Hasil analisis menunjukkan bahwa transmutasi radionuklida MA tersebut akan berlangsung lebih optimum dengan neutron termal dibandingkan dengan neutron cepat. Unsur MA yang paling banyak mengalami transmutasi adalah Am241 yaitu dengan laju transmutasi 50% selama 1000 hari operasi pada tingkat fluks neutron termal 1013 n/cm2 s, dan yang paling sedikit mengalami transmutasi adalah Cm244 yaitu hanya 0,5%, serta laju transmutasi rerata total 32%. Dapat disimpulkan bahwa SS-RADS berbasis reaktor Kartini dapat digunakan untuk eksperimen transmutasi limbah nuklir (MA) jika tingkat fluks neutron termalnya 1013 n/cm2 s.

Kata kunci: PLTN, reaktor subkritik, limbah nuklir, aktinida minor

ABSTRACT

CONCEPTUAL DESIGN OF SUBCRITICAL ASSEMBLY FOR NPP NUCLEAR WASTE TRANSMUTATION STUDY BASED ON KARTINI REACTOR. The conceptual design theoretical study and technical feasibility analysis results of subcritical assembly (Small Scale Reactor Accelerator Driven System /SS-RADS) based on Kartini reactor is presented in this paper. The reactor core model is a cylindrical containing minor actinide (MA) surrounded by Kartini reactor fuels. ADS-CDS module based on SRAC code was used to study neutronic aspect. Calculation results show that the present of MA as nuclear waste will provide positive reactivity value and will increasing according to its concentration. The ORIGEN2 computer code was used to calculate MA transmutation as a function of neutron energy and flux. The analysis results show that the optimum waste transmutation of the above radionuclide will achieved with thermal neutron (thermal reactor), instead of fast neutron. The most transmuted element is Am241 with 50% transmutation rate at thermal neutron flux of 1013 n/cm2 s, the lowest transmuted is Cm244 i.e. only 0,5%, and total average transmutation is 32%. It can be concluded that the SS-RADS based on Kartini reactor can be used for nuclear waste transmutation study if the thermal neutron flux level is around 1013 n/cm2 s.

Keywords: nuclear power plants, subcritical reactor, nuclear waste, minor actinide