DESAIN TERAS ALTERNATIF UNTUK REAKTOR RISET INOVATIF (RRI) DARI ASPEK NEUTRONIK

Abstract

Berdasarkan dokumen kriteria pengguna dan fungsi utamanya, Reaktor Riset Inovatif (RRI) dipersyaratkan dapat menghasilkan fluks neutron termal maksimum 1×10¹⁵ neutron cm^-2s^-1. Hal ini diperlukan agar reaktor RRI dapat digunakan untuk target yang membutuhkan fluks neutron tinggi. Dalam penelitian sebelumnya diperoleh bahwa desain reaktor RRI tidak mungkin menghasilkan fluks neutron tersebut jika menggunakan bahan bakar seperti yang digunakan reaktor RSG-GAS. Hal ini diduga karena dimensinya terlalu besar, mengingat fluks neutron berbanding terbalik dengan volume teras. Tujuan penelitaian ini adalah untuk mendapatkan desain teras alternatif reaktor RRI yang memenuhi persyaratan fluks neutron termal tersebut. Alternatif bahan bakar yang dipilih adalah yang dipakai di reaktor JMTR (Japan Material Testing Reactor) yang berdimensi lebih kecil dibanding reaktor RSG-GAS. Disamping itu tinggi aktif teras divariasi 70 cm dan 75 cm. Desain teras dilakukan dengan perangkat analaitik WIMS-D5B, Batan-FUEL dan Batan-3DIFF. Teras alternatif menggunakan konsep konfigurasi teras kompak 5×5 dengan 4 elemen kendali jenis follower. Berdasarkan hasil perhitungan ada 3 (tiga) teras alternatif yang dapat memenuhi persyaratan tersebut, termasuk teras menggunakan bahan bakar reaktor RSG-GAS dengan menambah tinggi aktifnya menjadi 70 cm dari 60 cm. Dengan menganalisis seluruh aspek, keselamatan serta efisiensi dan efektivitas reaktor, maka teras alternatif dengan bahan bakar tipe JMTR dengan tinggi aktif 70 cm merupakan teras alternatif yang terbaik.

Kata kunci: neutronik, teras kompak, reaktor riset inovatif, fluks neutron termal tinggi

Based on its User Requirement Document and main function, RRI shall be able to provide a maximum thermal neutron flux of 1×10¹⁵ neutron cm^-2s^-1. The reason is that the RRI reactor can serve targets requiring a high neutron flux. From the previous results it was obtained that RRI design using fuel of RSG-GAS type was not possible to produce that high neutron flux. One among other reasons is that the geometry dimension is the large, as the neutron flux is inversely proportional to core volume. The objective of the study is to find an alternative core for RRI which meets the high neutron flux requirement. It was chosen an alternative fuel element one like used in JMTR (Japan Material Testing Reactor) that has smaller dimension compared to that of the RSG-GAS reactor. Besides that, active core’s height was also varied for 70 cm and 75 cm. Design was carried out by means of analytic codes WIMS-D5B, Batan-FUEL and Batan-3DIFF. Alternative core applied compact core configuration concept of 5×5 with 4 follower control elements. The calculations resulted 3 (three) alternative cores fulfill the requirement, including core using RSG-GAS fuel type but of 70 cm height instead of 60 cm. Through analyzing from over all aspects of core safety and efficiency as well as effectively, core using JMTR fuel type with height of 70 cm represent the best alternative core.

Key words: neutronics, compact core, innovative research reactor, high thermal neutron flux.