ANALISIS MODEL TERAS 3-DIMENSI UNTUK EVALUASI PARAMETER KRITIKALITAS REAKTOR PWR MAJU KELAS 1000 MW

Abstract

Setelah kejadian Fukushima, penggunaan sistem keselamatan pasif menjadi persyaratan yang penting untuk PLTN. PLTN jenis PWR maju kelas 1000 yang didesain oleh Westinghouse, AP1000, memiliki fitur keselamatan pasif disamping sederhana dan modular. Sebelum memilih suatu PLTN, maka perlu dilakukan suatu evaluasi terhadap parameter desainnya. Salah satu parameter yang penting dalam keselamatan adalah kritikalitas teras. Permasalahan pokok dalam mengevaluasi parameter kritikalitas teras AP1000 tidak adanya data komposisi material SS304 dan H₂O di daerah reflektor dan diameter penyerap SS304. Dengan demikian tujuan penelitian ini adalah mendapatkan model teras 3-dimensi AP1000 dan siap diaplikasikan dalam evaluasi parameter kritikalitas teras. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa komposisi terbaik SS304 dan H₂O di reflektor teras bagian atas dan bawah masing-masing 50 vol%, sedangkan diameter penyerap SS304 adalah 0,960 cm. Evaluasi konsentrasi boron kritis menunjukkan perbedaan yang signifikan dengan nilai desain. Meskipun penyebab utama dari perbedaan ini belum diketahui, akan tetapi dapat dibuktikan bahwa konsentrasi boron kritis sangat sensitif dengan densitas UO₂. Untuk reaktivitas padam, reaktor AP1000 memiliki margin subkritikalitas teras yang besar untuk satu siklus operasi. Dengan demikian teras yang diusulkan dapat digunakan sebagai acuan untuk evaluasi parameter teras lainnya atau perangkat analitis lainnya dalam rangka mengevaluasi desain reaktor AP1000.

Kata kunci: AP1000, kritikalitas, konsentrasi boron kritis, reaktivitas padam

After the Fukushima accident, the use of passive safety system becomes an important requirement for the nuclear power plant (NPP). The advanced PWR NPP with 1000 MW (electric) class, designed by Westinghouse, AP1000, a reactor with the passive safety features as well as simple and modular. Before selecting a nuclear power plant, there should be an evaluation of the design parameter. One important parameter in criticality safety is core criticality parameters. Main problem in evaluating the core criticality parameters of the AP1000 is that the material composition data SS304 and H₂O in the reflector (top and bottom of core) and the diameter of SS304 absorber are not provided. Therefore the objective of this research is to obtain a three-dimensional model of AP1000 core and it can be applied in the evaluation of the core criticality parameters. The calculation results show that the optimum composition of SS304 and H₂O in the top and bottom reflector is 50 vol%, respectively, while the diameter of the SS304 absorber is 0.960 cm. Evaluation of the critical boron concentration showed a significant difference to the design value. Although the main cause of this difference is not clear, but it can be proved that the critical boron concentration is very sensitive to the density of UO₂. For shutdown reactivity, AP1000 has a large subcriticality margin for one operating cycle. It can be concluded that the proposed 3-imensional core model of AP1000 can be used as a reference for other core parameter calculation or other analytical tools in order to evaluate the AP1000 reactor design.

Keywords: AP1000, criticality, critical boron concentration, shutdown reactivity