Analisis Kinerja Bahan Bakar Reaktor Tipe HTGR Sebagai Penghalang Produk Fisi

Sari

ANALISIS KINERJA BAHAN BAKAR REAKTOR TIPE HTGR SEBAGAI PENGHALANG PRODUK FISI. Reaktor tipe HTGR merupakan reaktor berpendingin gas temperatur tinggi (~ 900^oC). Terdapat 2 tipe elemen bakar HTGR yaitu prismatik dan pebble bed. Kedua tipe elemen bakar tersebut tersusun dari partikel berlapis TRISO yang terdiri dari lapisan IPyC, SiC dan OPyC yang berfungsi sebagai pengungkung produk fisi dan menjaga integritas bahan bakar. Reaktor beroperasi dengan temperatur tinggi, sehingga kinerja/ kemampuan bahan bakar dalam menahan produk fisi perlu diketahui. Tujuan studi adalah untuk memperoleh  pemahaman tentang  karakteristik produk fisi yang dihasilkan bahan bakar, karakteristik penghalang dan kinerja bahan bakar dalam menahan produk fisi. Metode yang digunakan adalah kajian dan analisis dengan mengevaluasi kemampuan penghalang (barrier) dalam menahan produk fisi pada elemen bakar prismatik dan pebble. Hasil studi menunjukkan bahwa terdapat beberapa  mekanisme potensial lepasnya produk fisi, yaitu: difusi melalui lapisan, kerusakan lapisan, korosi SiC oleh produk fisi palladium dan dekomposisi termal SiC. Bahan bakar merupakan penghalang pertama terhadap lepasnya radionuklida produk fisi sedangkan lapisan SiC merupakan penghalang utama yang menahan sebagian besar produk fisi gas dan padat pada temperatur operasi normal (< 1250°C). Produk fisi penting yang terbentuk adalah ¹³⁷Cs, ¹⁰⁷ Pd, ¹⁰⁶Rh, ¹⁰⁶Ru, ^110mAg, ¹³⁴I, ¹³¹Cs, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ⁸⁸Kr dan ¹³³Xe, ¹³²Te, ¹⁴⁰La dan ²³⁹Pu. Di antara produk fisi tersebut, paladium (Pd) yang lepas dari kernel dan mencapai lapisan SiC dapat bereaksi dan menyebabkan korosi. Berdasarkan hal itu, untuk menjaga integritas bahan bakar harus dilakukan pembatasan kondisi operasi reaktor, seperti: temperatur, derajat bakar, energi aktivasi produk fisi dan kualitas bahan bakar. Pada bahan bakar tipe prismatik, terdapat 8 penghalang, yaitu: kernel bahan bakar, lapisan SiC dan PyC, matriks grafit, kompak (pil) bahan bakar, sleeve grafit, sirkuit primer, blok grafit heksagonal dan bangunan reaktor. Sedangkan pada bahan bakar pebble terdapat 6 penghalang, yaitu kernel bahan bakar, lapisan SiC dan PyC, matriks grafit, lapisan grafit sebelah luar, sirkuit primer dan bangunan reaktor. Namun, jumlah  penghalang bukan merupakan satu-satunya faktor yang menentukan adanya kemungkinan lepasnya  produk fisi ke lingkungan.