Konsep Dasar Reaktor

BATAN

Konsep Dasar Reaktor, Perhitungan Bahan Bakar dan

Termohidrolika

Tagor Malem Sembiring (PTRKN-BATAN)

Coaching Komputasi Pemodelan Untuk Mendukung Analisis Keselamatan

ReaktorPPIN-BATAN

(1 April – 31 Mei 2013)

Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 1

BATAN


TUJUAN

Peserta Pelatihan mampu memahamipengertian fisika reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika agar mampu melakukan analisis

pemodelan komputasi fisika reaktor (VSOP)

UMUM :

BATAN


Memahami dasar fisika reaktor1

Memahami perhitungan termohidrolika4

Memahami perhitungan bahan bakar3

Memahami perhitungan kritikalitas2

TUJUANKHUSUS :

BATAN


MANFAAT

MATERI DASAR

MATERI PENUNJANG

MATERI UTAMA

BATAN


I. DASAR FISIKA REAKTOR (1)REAKSI PEMBELAHAN:

Kalor

Neutron

Nuklida hasil belah

Neutron

Proses terjadinya pembelahan atom dan pelepasan energi, nuklida hasil belah dan neutron

energinKrBanU 10

9236

14156

10

23592 3

BATAN


Nuklida Fisil : nuklida yang dapat membelah dengan seluruh rentang tenaga neutron, 233U,235U,239PuNuklida dapat belah : seluruh nuklida yang memiliki kebolehjadian membelah. Nuklida fertil: nuklida yang dapat mengalami transmutasi menjadi nuklida fesil (232 Th, 238U)

I. DASAR FISIKA REAKTOR (2)

BATAN



• REAKSI PEMBELAHAN : MENGHASILKAN REAKSI BERANTAIBesarnya jumlah neutron di tiap generasi dinyatakan dalam terminologi ”faktor perlipatan” atau “multiplication factor”, sering diberi dengan simbol k.

Faktor perlipatan didefenisikan sebagai:”perbandingan jumlah neutron pada suatu generasi dan jumlah neutron pada generasi sebelumnya” atau:

n

n

NNk

BATAN



• REAKSI PEMBELAHAN : MENGHASILKAN PANAS

SELISIH ENERGI IKAT

BATAN



• REAKSI PEMBELAHAN : MENGHASILKAN nuklida tidak stabil

Nuklida tidak stabil: pemancar alpha,beta atau gamma

90Th230 88Ra226 +

56Ba137* 56Ba137 +

BATAN



• REAKSI PEMBELAHAN : MENGHASILKAN neutron kasipMekanisme neutron kasip (delayed neutron):

BATAN



Komponen Dampak KendaliReaksi Berantai Kecelakaan

kritikalitasJumlah bahan bakar dan kendali reaktivitas

Panas Pelelehan bahan bakar

Kecukupan pendingin

Nuklida Tidak Stabil Paparan radiasi PerisaiNeutron Kasip Tak-terkendali Komposisi

bahan bakar

BATAN


II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(1)

Bertujuan untuk menghitung problem eigenvalue (keff) Diperoleh juga distribusi fluks neutron dan distribusi

pembangkitan panas di teras Dibutuhkan:

Tampang lintang makroskopis seluruh material teras Metode perhitungan yang akurat (transport neutron,

difusi neutron) Penanganan mesh (ruang): finite difference, finite

element, nodal Model geometri (1-, 2- atau 3- dimensi) Syarat batas

BATAN



Tampang Lintang makroskopis diperoleh dari perhitungan sel

Perhitungan sel memiliki kumpulan data tampang lintang mikroskopis dalam jumlah kelompok energi tertentu, misal WIMS: 69 kelompok dan 172 kelompok

Apa itu tampang lintang mikroskopis dan apa itu tampang lintang makroskopis?

BATAN


II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(3) Tampang lintang mikroskopis adalah

BATAN


II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(5) Jenis tampang lintang: jenis reaksi neutron

TotalT

Hamburans

Serapana

Elastisse

Tak Elastisis

Pembelahanf

Tangkapanc

Reaksi(n,2n) (n,3n)n,2nn,3n

Reaksi(n,p) (n,)n,pn,

BATAN


II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(6) Contoh tampang lintang mikroskopis

Gambar tampang lintang pembelahan U-233, U-235 dan Pu-239

BATAN


II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(7) Tampang lintang makroskopis adalah

BATAN


II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(7) PERHITUNGAN SEL (KASUS HTGR)

BATAN



PERHITUNGAN SEL (KASUS HTGR): PEBBLE BED: TRISO FUEL SPHERE DI

TERAS

PRISMATIC: TRISO FUEL PIN FUEL BLOCK

4 kelompok tenaga neutron

BATAN



PERHITUNGAN TERAS• Difusi neutron banyak kelompok

• VSOP memakai CITATION: 3D

BATAN


II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(10) PERHITUNGAN TERAS

BATAN


II. PERHITUNGAN BAHAN BAKAR (1) PERHITUNGAN BAHAN BAKAR DI TERAS ADALAH:

Berapa banyak nuklida fisil berkurang seiring waktu operasi reaktor

Dinyatakan dalam satuan MWD/TH atau GWD/TH

HTGR 90 GWD/TH

BATAN


II. PERHITUNGAN BAHAN BAKAR (2)

BATAN


II. PERHITUNGAN BAHAN BAKAR (3)

BATAN


II. PERHITUNGAN BAHAN BAKAR (4) PERHITUNGAN BAHAN BAKAR DI VSOP TERMASUK:

BATAN


III. PERHITUNGAN TERMOHIDROLIKA(1) PERPINDAHAN PANAS DI PEBBLED BED:

Menentukan distribusi temperatur Menentukan distribusi tekanan Penentuan temperatur gas keluar dari teras

BATAN


III. PERHITUNGAN TERMOHIDROLIKA(2) PERPINDAHAN PANAS DI PEBBLED BED

BATAN


III. PERHITUNGAN TERMOHIDROLIKA(3) PERPINDAHAN PANAS DI VSOP:

Merupakan kopel neutronik-termohidrolika Menyelesaikan persamaan konservasi massa,

momentum dan energi Perpindahan panas: konduksi, konveksi dan radiasi

BATAN


III. PERHITUNGAN TERMOHIDROLIKA(5) Konservasi Massa:

BATAN


III. PERHITUNGAN TERMOHIDROLIKA(6) Konservasi Momentum:

BATAN


III. PERHITUNGAN TERMOHIDROLIKA(7) Konservasi Energi:

Konsep Dasar Reaktor

Documents