RADIONUCLIDE CHARACTERISTICS OF RDE SPENT FUELS

Abstract

Reaktor Daya Eksperimental (RDE) is a 10 MWth pebble-bed High Temperature Gas-cooled Reactor that is planned to be constructed by National Nuclear Energy Agency of Indonesia (BATAN) in Puspiptek complex, Tangerang Selatan. RDE utilizes low enriched UO₂ fuel coated by TRISO layers and loaded into the core by means of multipass loading scheme. Determination of radionuclide characteristics of RDE spent fuel; such as activity, thermal power, neutron and photon release rates; are very important because those characteristics are crucial to be used as a base for evaluating the safety of spent fuel handling system and storage tank. This study is aimed to investigate the radionuclide characteristics of RDE spent fuel at the end of cycle and during the first 5 years cooling time in spent fuel storage. The method used to investigate the radionuclide characteristics is burnup calculation using ORIGEN2.1 code. In performing the ORIGEN2.1 calculation, one pebble fuel was assumed to be irradiated in the core for 5 cycles and then decayed for 5 years. At the end of the fifth cycle, it is obtained that the total activity, thermal power, neutron production, and photon release rates from all radionuclides inside one spent fuel are approximately 105.68 curies, 0.41 watts, 2.65 x 10³ neutrons/second, and 1.79 x 10⁴ photons/second, respectively. The results for the radionuclides characteristics during the first 5 years cooling time in the spent fuel storage show that the radioactivity characteristics from all radionuclides are rapidly decreasing at the first year and then slowly decreasing at the second until the fifth year of cooling time. The results obtained in this study can provide data for safety evaluation of fuel handling and spent fuel storage, such as the calculation of sourceterm, radiation dose rate, and the determination of radiation shielding.

Keywords: RDE, spent fuel, radionuclide activity, thermal power, neutron production, photon releaserates

KARAKTERISTIK RADIONUKLIDA DI DALAM BAHAN BAKAR RDE. Reaktor Daya Eksperimental (RDE) adalah reaktor tipe Reaktor Temperatur Tinggi Berpendingin Gas dengan daya termal 10MW yang akan dibangun oleh BadanTenagaNuklirNasional (BATAN) di kawasanPuspiptek, Tangerang Selatan. RDE menggunakan bahan bakar UO₂ yang dilapisi dengan lapisan TRISO dan dimasukkan ke dalam teras RDE menurut skema multipass (5 siklus). Penentuan karakteristik radionuklida di dalam bahan bakar RDE; seperti aktivitas, daya termal, laju produksi neutron dan pelepasan foton; adalah sangat penting karena informasi karakteristik ini diperlukan sebagai dasar untuk melakukan evaluasi keselamatan system penanganan dan penyimpanan bahan bakar bekas. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik radionuklida bahanbakar RDE setelah 5 siklus dan pada 5 tahun pertama pendinginan ditempat penyimpanan bahan bakar bekas. Metode yang digunakan dalam menghitung karakteristik radionuklida adalah menggunakan program ORIGEN2.1. Satu bola bahan bakar RDE diasumsikan diiradiasi selama 5 siklus dan kemudian meluruh selama 5 tahun. Pada akhir siklus, diperoleh hasil aktivitas total, daya termal, laju produksi neutron dan pelepasan foton dari seluruh radionuklida di dalam satu bola bahan bakar RDE sebesar 105,68 curies, 0,41 watts, 2,65 x 10³ neutron/detik, dan 1,79 x 10⁴ foton/detik. Hasil untuk karakteristik radionuklida selama 5 tahun penyimpanan menunjukkan bahwa karakteristik radioktivitas radionuklida menurun dengan cepat pada tahun pertama dan kemudian menurun lebih lambat pada tahun kedua hingga tahun kelima. Hasil perhitungan karakteristik radionuklida dari penelitian ini dapat digunakan sebagai basis untuk analisis keselamatan penanganan dan penyimpanan bahan bakarbekas RDE.

Kata kunci:RDE, bahan bakar bekas, aktivitas radionuklida, daya termal, produksi neutron, laju foton