STUDI DESAIN DOWN SCALE TERAS REAKTOR DAN BAHAN BAKAR PLTN JENIS PEBBLE BED MODULAR REACTOR – HTR 100 MWe

Abstract

Telah dilakukan penelitian terhadap teras reaktor Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) dengan daya 100 Mwe berbahan bakar UO₂. Reaktor ini menggunakan moderator grafit dan helium sebagai pendingin. Studi down scale dilakukan tanpa mengubah geometri teras maupun geometri bahan bakar. Parameter yang dianalisis adalah kritikalitas teras, reaktivitas lebih, koefisien reaktivitas temperatur bahan bakar, moderator dan pendingin serta nilai ekonomis bahan bakar. Dari penelitian ini diharapkan diperoleh desain bahan bakar yang bernilai ekonomis dan memiliki fitur keselamatan melekat. Penelitian dilakukan dengan menggunakan program SRAC 2003. Hasil yang diperoleh adalah desain bahan bakar UO₂ berbentuk pebble dengan pengkayaan 10% U²³⁵ dan 90 ppm racun dapat bakar Gd₂O₃. Nilai faktor multipilkasi effektif k_eff pada beginning of life (BOL) adalah 1,01115 dan menjadi 1,00588 setelah 2658 hari operasi reaktor (EOL). Koefisien reaktivitas temperatur total diperoleh sebesar - 3,25900E-05 ∆k/k/K saat BOL dan -1,10615E-04 ∆k/k/K saat end of life (EOL). Reaktor ini memenuhi karakteristik keselamatan melekat ditandai dengan nilai koefisien reaktivitas temperatur yang negatif.

Kata kunci: PBMR, desain bahan bakar, faktor multipilkasi effektif, reaktivitas lebih, koefisien reaktivitas temperatur.

Research of Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) 100 MWe which used UO₂ fuel has been done. This reactor uses graphite as moderator and helium as coolant. Down scale studies performed without changing the core and fuel geometry. The parameter being analyzed were core criticality, excess reactivity, fuel, moderator, coolant temperature reactivity coefficient, and fuel economy. This research is expected to obtain the design that has fuel economy and inherent safety features. In this research, we have employed SRAC 2003 code. The calculation show that the UO₂ pebble fuel design with 10% enrichment of U²³⁵ and 90 ppm burnable poison of Gd₂O₃ results in the effective multiplication factor (k_eff) value of 1,01115 at beginning of life (BOL) and become 1,00588 after 2658 days of reactor operation. The core temperature reactivity coefficient is -3.25900E-05 ∆k/k/K and -1,100615E-04 ∆k/k/K at BOL and end of life (EOL), respectively. The reactor is in compliance with inherent safety characteristics indicated by the value of a negative temperature reactivity coefficient.

Keywords: PBMR, fuel design, effective multiplication factor, excess reactivity, temperature reactivity coefficient.