Performance Prediction Of High Density Nuclesr Fuel Plate

Sari

PERFORMANCE PREDICTION OF HIGH DENSITY NUCLESR FUEL PLATE CONTAINING U-7%MO/AL. In recent several years, the Center for Nuclear Fuel Technology (PTBN) - BATAN is conducting research and development on new research reactor fuel of U-Mo/Al dispersion containing 7 g U/cm³ as a subtitute for the actual U₃Si₂ fuel of 2.96 g.U/cm³. The major advantages of this fuel are higher U content than the U₃Si₂ and easier management, i.e. reprocessing of the spent fuel, while the main drawback is the manufacture of powder that is more difficult because it is more ductile and its thermal conductivity degrade faster during in reactor service. The first difficulties have been solved by hydriding process. Performance prediction should be foreseen in order to obtain permit for irradiation testing of the new fuel. The prediction has been performed on hot spot location by taking into account some effects of fission swelling of fuel particles, formation of interfacial reaction layer, meat densification which feedback to fuel temperature and plate swelling the principal safety parameters of normal operation. The results show that at lower burnup the dominant effect is fission solid swelling but at higher burnup it is replaced by fission gas swelling. At 60% burnup (10.2 x 10^21 fission/cm³) fuel particle swelling reaches 75.79%  and at total burnup swelling rises to 103.1%, which corresponds to 11.6% and 17.2% plate pillowing. The interfacial reaction layer at full burnup is 5.7 µm. Plate pillowing at 60% burnup is below the limit acceptance but plate pillowing at full burnup is beyond the limit acceptance.

Key words: U-Mo powder, hydriding, nuclear fuel, irradiation performance, analysis.

PREDIKSI KINERJA PELAT ELEMEN BAHAN BAKAR NUKLIR DENSITAS TINGGI YANG MENGANDUNG U-7%Mo/Al. Dalam beberapa tahun terakhir, pusat (CNFT/PTBN) melakukan penelitian dan pengembangan baru U-Mo / Al dispersi penelitian bahan bakar reaktor yang mengandung 7 g U/cm³ untuk pengganti bahan bakar U₃Si₂ yang ada berdensitas 2,96 gU/cm³. Keuntungan utama dari bahan bakar ini kandungan U lebih tinggi dari dan lebih mudah manajemennya daripada bahan U₃Si₂, yaitu memproses ulang bahan bakar habis pakai. Kelemahan utama adalah pembuatan bubuk yang lebih sulit karena lebih ulet dan lebih cepat degradasi konduktivitas termal selama dalam pelayanan reaktor. Kesulitan pertama telah diselesaikan dengan hidridisasi proses. Prediksi kinerja harus dipersiapkan untuk mendapatkan izin untuk pengujian iradiasi bahan bakar baru. Prediksi telah dilakukan pada lokasi titik-panas dengan memperhatikan beberapa efek fisi pembengkakan partikel bahan bakar, pembentukan reaksi lapisan antarmuka, densifikasi daging yang mengumpan balik untuk suhu bahan bakar dan pembengkakan pelat, yang merupakan parameter keselamatan utama pada operasi normal. Hasil analisis menunjukkan bahwa pada derajat bakar lebih rendah efek dominan adalah pembengkakan hasil fisi padat tetapi pada derajat bakar tinggi itu digantikan oleh pembengkakan gas hasil fisi. Pada derajat bakar 60% (10.2 x 10²¹ fission/cm³) bahan bakar partikel pembengkakan mencapai 75.79% dan pada derajat bakar sebesar 103,1% pembengkakan, yang sesuai dengan 11,6% dan 17,2% bengkak pelat. Lapisan reaksi antar muka pada derajat bakar penuh adalah 5,7 um. Bengkak pelat pada derajat bakar 60% berada di bawah batas maksimal diperbolehkan untuk keselamatan operasi, jadi diterima.

Kata kunci: U-Mo bubuk, hidridisasi, bahan bakar nuklir, kinerja iradiasi, analisis.