analisis tampang lintang multi-kelompok …ansn.bapeten.go.id/files/43204/3834.pdf · analisis...

7
/04 ISSN 0216 - 3128 Suwala, dU. ANALISIS TAMPANG LINTANG MULTI-KELOMPOK LIMA ISOTOP UTAMA DARI BERBAGAI FILE DATA NUKLIR TEREV ALUASI Suwoto dan Zuhair Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir - BA TAN ABSTRAK ANALISIS TAMPANG LlNTANG MULTI-KELOMPOK LIMA ISOTOP UTAMA DARI BERBAGAI FILE DATA NUKLIR TERE VAL UASI. Telah dilakuknn analisis data tampang lintang multi-kelompok isotop utama yaitu ,H yang teriknt dalam air, xalOl, /JAf"'l, 92cYJ5 dan 92V2JX melalui perhitungan benchmark. Perhitungan benchmark dilakuknn dengan program WIMS/D-5B 172 energi kelompok. Pustakn data tampang lintang yang digunaknn adalah ENDF/B-VI.8, JENDL-3.2, JEF-2.2. dan JEF-3.1. Sebagai pustakn reftrensi digunaknn IAEA-L1B. Benchmark dilakuknn menggunaknn sel bahan baknr Val di fasilitas JAERIITCA dan BAPLlTRX. Maknlah ini menyajiknn hasil perhitungan yang menunjukknn perbedaan-perbedaan kelima isotop dalam parameter laju reaksi untuk semua jenis data nuklir. Terlihat jelas bahwa parameter sel reaktor termal sangat sensitif terhadap isotop-isotop yang memiliki perbedaan tampang lintang di daerah energi termal dan di daerah resonansi. Hasil perhitungan menunjukknnjile JEF- 3. I memberiknn nilai k.tf yang paling deknt dengan data eksperimen. Kala kunci: tampang lintang multi-kelompok, WIMSDL/B, program WIMS/D-5B, IAEA-L1B, JAERIITCA, BAPLlTRX. ABSTRACT ANALYSIS OF MULTIGROUP CROSS-SECTJONS FOR FIVE MAIN ISOTOPES FROM SEVERAL EVALUATED NUCLEAR DATA FILES. Multigroup nuclear data cross-sections analysis for jive important isotopes i.e. ,H bound in water, xalO', ,~flO', 92V2J5 and 9]VlJR has been done through benchmark calculation. WIMS/D-5B code was employed to carry out the benchmark calculation using 172 multigroup energies. The multigroup libraries taken were ENDF/B-VI.8, JENDL-3.2, JEF-2.2 and JEF-3. I Jiles produced by IAEA. The multigroup library IAEA-L/B was chosen as a reference. Water-moderated uranium oxide (VOJJ critical lattice JAERI-TCA and BAPLlTRX were used in the benchmark calculation. This paper presents the results of the calculation for the reaction rate parameter of the jive isotopes with references of all nuclear data types used. It is clear that the thermal reactor cell parameter is very sensitive on isotopes having cross-section differences in thermal energy and resonance regions. The calculation result indicates thatthejile JEF-3.1 gives the closest k<Jfvalue to the experimental data. Kevwards: Multigroup cross-sections, WIMSDLlB, WIMS/D-5B code, IAEA-L/B, JAERIITCA, BAPLITRX PENDAHULUAN Interaksi neutron dengan inti suatu atom dapat menyebabkan berbagai macam reaksi nuklir dengan keboleh-jadian reaksi neutron-nuklir dinyatakan dengan besamya tampang lintang sebagai fungsi dari energi neutron. Kebergantungan tampang lintang reaksi neutron terhadap energi serta banyaknya isotop-isotop yang digunakan dalam analisis reaktor nuklir menjadikan data tampang lintang neutron (neutron cro~s-sections) merupakan kumpulan data yang sangat penting peranannya dalam perhitungan neutronik fisika reaktor, perisai dan lainnya[J]. Untuk mendukung keperluan tersebut di atas, maka evaluasi dan penelitian yang mendalam terhadap tampang lintang data nuklir khususnya isotop yang sering digunakan dalam perhitungan fisika reaktor mutlak dilakukan. Evaluasi dan penelitian tampang lintang data nuklir ini meliputi pembandingan, pemilihan dan perata-rataan data tampang lintang. Kumpulan data nuklir tervealuasi tersebut dikenal dengan Evaluated Nuclear Data File (ENDF). File ENDF dalam bentuk multi- kelompok yang terbentuk dalam WIMSDLlB yang telah diproses IAEA[2] dan tersedia seperti ENDF/B-VI.8, JENDL-3.2, JEF-2.2 dan JEF-3.1. File ENDF/B-VI.8 ini adalah file data nuklir hasil evaluasi baru yang merupakan hasil pembaruan dari Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006

Upload: phamtram

Post on 24-May-2018

222 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

/04 ISSN 0216 - 3128 Suwala, dU.

ANALISIS TAMPANG LINTANG MULTI-KELOMPOK LIMAISOTOP UTAMA DARI BERBAGAI FILE DATA NUKLIRTEREV ALUASI

Suwoto dan ZuhairPusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir - BA TAN

ABSTRAK

ANALISIS TAMPANG LlNTANG MULTI-KELOMPOK LIMA ISOTOP UTAMA DARI BERBAGAI

FILE DATA NUKLIR TERE VAL UASI. Telah dilakuknn analisis data tampang lintang multi-kelompokisotop utama yaitu ,H yang teriknt dalam air, xalOl, /JAf"'l, 92cYJ5 dan 92V2JX melalui perhitunganbenchmark. Perhitungan benchmark dilakuknn dengan program WIMS/D-5B 172 energi kelompok. Pustakn

data tampang lintang yang digunaknn adalah ENDF/B-VI.8, JENDL-3.2, JEF-2.2. dan JEF-3.1. Sebagaipustakn reftrensi digunaknn IAEA-L1B. Benchmark dilakuknn menggunaknn sel bahan baknr Val difasilitas JAERIITCA dan BAPLlTRX. Maknlah ini menyajiknn hasil perhitungan yang menunjukknnperbedaan-perbedaan kelima isotop dalam parameter laju reaksi untuk semua jenis data nuklir. Terlihatjelas bahwa parameter sel reaktor termal sangat sensitif terhadap isotop-isotop yang memiliki perbedaantampang lintang di daerah energi termal dan di daerah resonansi. Hasil perhitungan menunjukknnjile JEF­3. I memberiknn nilai k.tf yang paling deknt dengan data eksperimen.Kala kunci: tampang lintang multi-kelompok, WIMSDL/B, program WIMS/D-5B, IAEA-L1B, JAERIITCA,BAPLlTRX.

ABSTRACT

ANALYSIS OF MULTIGROUP CROSS-SECTJONS FOR FIVE MAIN ISOTOPES FROM SEVERAL

EVALUATED NUCLEAR DATA FILES. Multigroup nuclear data cross-sections analysis for jive

important isotopes i.e. ,H bound in water, xalO', ,~flO', 92V2J5 and 9]VlJR has been done through benchmarkcalculation. WIMS/D-5B code was employed to carry out the benchmark calculation using 172 multigroup

energies. The multigroup libraries taken were ENDF/B-VI.8, JENDL-3.2, JEF-2.2 and JEF-3. I Jilesproduced by IAEA. The multigroup library IAEA-L/B was chosen as a reference. Water-moderated uraniumoxide (VOJJ critical lattice JAERI-TCA and BAPLlTRX were used in the benchmark calculation. This paperpresents the results of the calculation for the reaction rate parameter of the jive isotopes with references ofall nuclear data types used. It is clear that the thermal reactor cell parameter is very sensitive on isotopeshaving cross-section differences in thermal energy and resonance regions. The calculation result indicates

thatthejile JEF-3.1 gives the closest k<Jfvalue to the experimental data.Kevwards: Multigroup cross-sections, WIMSDLlB, WIMS/D-5B code, IAEA-L/B, JAERIITCA, BAPLITRX

PENDAHULUAN

Interaksineutron dengan inti suatu atom dapatmenyebabkan berbagai macam reaksi nuklirdengan keboleh-jadian reaksi neutron-nuklir

dinyatakan dengan besamya tampang lintangsebagai fungsi dari energi neutron. Kebergantungantampang lintang reaksi neutron terhadap energiserta banyaknya isotop-isotop yang digunakandalam analisis reaktor nuklir menjadikan datatampang lintang neutron (neutron cro~s-sections)merupakan kumpulan data yang sangat pentingperanannya dalam perhitungan neutronik fisikareaktor, perisai dan lainnya[J].

Untuk mendukung keperluan tersebut diatas, maka evaluasi dan penelitian yang mendalamterhadap tampang lintang data nuklir khususnyaisotop yang sering digunakan dalam perhitunganfisika reaktor mutlak dilakukan. Evaluasi dan

penelitian tampang lintang data nuklir ini meliputipembandingan, pemilihan dan perata-rataan datatampang lintang. Kumpulan data nuklir tervealuasitersebut dikenal dengan Evaluated Nuclear DataFile (ENDF). File ENDF dalam bentuk multi­kelompok yang terbentuk dalam WIMSDLlB yangtelah diproses IAEA[2] dan tersedia sepertiENDF/B-VI.8, JENDL-3.2, JEF-2.2 dan JEF-3.1.File ENDF/B-VI.8 ini adalah file data nuklir hasil

evaluasi baru yang merupakan hasil pembaruan dari

Prosiding PPI - PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

Suwata, dkk. ISSN 0216 - 3128 105

tile data nuklir terevaluasi sebelumnya (ENDF/B­IV, ENDF/B-V, ENDF/B-VI.7). File ENDF/B-VI.8diluncurkan pada bulan Oktober 200 I dan padatahun 2006 ini akan diperbarui lagi dengan versiENDF/B-VII. Sedangkan file JENDL-3.2 yangdiluncurkan sejak Oktober 1994 merupakan versibaru lanjutan dari JENDL-I, JENDL-2 danJENDL-3.1 yang terbit sebelumnya. File JENDL­3.3 merupakan versi terbaru saat ini yangdiluncurkan pad a Mei 2002, namun hingga kinipenulis belum memperoleh dari IAEA dalambentuk tampang lintang muti-kelompok untukprogram WIMS/D-5B. File JEF-2.2 diluncurkanpada Januari 1992 dan JEF-3.1 merupakan versipaling baru dari Joint Evaluated File (JEF) yangdiluncurkan pad a bulan Mei 2005 yang lalu. Filedata terse but harus dibentuk dalam bentuk multi­

kelompok (69 atau 172) sebelum digunakan dalamprogram WIMS/D-5B.

Ketelitian dan keakuratan perhitunganneutronik fisika reaktor salah satunya dipengaruhioleh ketersediaan dan keakuratan data tam panglintang yang digunakan. Dalam perhitungan selbahan bakar dengan WIMS/D-5B, diperlukanpustaka data tampang lintang nuklir multi­kelompok dalam format WIMSDLlB. PustakaWIMSDLlB ini memuat konstanta tampang lintangmulti-kelompok data nuklir yang harus disesuaikandengan hasil evaluasi data nuklir yang baru[3.4·5].

Pada makalah ini akan dibahas dan

dianalisis tampang lintang multi-kelompok melaluiperhitungan benchmark sel bahan bakar diJAERI/TCA dan BAPLITRX dengan WIMS/D-5B

menggunakan 172 kelompok energi untuk isotoputama yang sering digunakan dalam perhitunganfisika reaktor seperti )H (yang terikat dalam air),800a\ I3Alna\92U235dan nU238. Isotop hidrogen danoksigen banyak digunakan sebagai bahanmoderator dalam bentuk H20, sedangkanaluminium banyak digunakan sebagai bahanstruktur (kelongsong) dan isotop uranium sebagaibahan utama bahan bakar dalam bentuk uranium

dioksida (U02). Tujuan penelitian ini adalah untukmengetahui dan mengkaji tampang lintang multi­kelompok yang paling baik pada masing-masingfile data nuklir yang digunakan dalam perhitungan.

PUST AKA WIMS/D-5B

Program WIMS/D-5B dalampenggunaannya memerlukan pustaka tampanglintang data nuklir multi-kelompok (WIMSDLlB)dengan jumlah kelompok energi sebanyak 69maupun 172. Dalam perkembangannya selaludiperbarui sesuai dengan data isotop hasil evaluasiyang baru. Pustaka tam pang lintang multi­kelompok yang digunakan dalam analisis initerbentuk dalam WIMSDLlB dengan 172kelompok energi yang telah diproses dan dibuatoleh IAEA menggunakan program pengolah datanuklir NJOY99[5.6j melalui salah satu modulnyayaitu WIMSRP).

Struktur kelompok energi pad a pustaka dataWIMS/D untuk 69 dan 172 kelompok energi ditampilkan dalam Tabel I.

Tabel 1. Pembagian struktur kelompok energi pada pustaka data WIMSDLlB

Kelompok Daerah 69 kelompok energil81Jumlah

172 kelompokJumlah

EnergiKelompokenergil21Kelompok

Cepat9,118 keY - 10 MeV149,118 keY - 20 MeV45

Resonansi4 eV - 9,118 keV134 eV - 9,118 keY47

Termal10'5 eV -4 eV4210'5 eV -4 eV80

PERHITUNGAN BENCHMARK

Untuk melakukan evaluasi dan penelitianpustaka tampang lintang multi-kelompok WIMS/D­5B dilakukan melalui perhitungan benchmarkperangkat kritis sel bahan bakar yang tersedia difasilitas TCA - JAERI (Tank type Critical Assembly- Japan Atomic Energy Research Institute) Jepangdan di fasilitas TRX di BAPL (Bettis Atomic PowerLaboratory) Westinghouse-USA[2].

Perangkat kritis JAERI/TCA danBAPLlTRX dipergunakan sebagai bahan untukmenguji, meneliti dan mengevaluasi tampang

lintang multi-kelompok pustaka data nuklirWIMSDLlB dengan program WIMS/D-5B.Analisis tampang lintang multi~kelompokdidasarkan pada parameter yang dihasilkan dalamperhitungan benchmark dengan WIMS/D-5B

seperti kefl (faktor multiplikasi efektif), {JR (rasiolaju reaksi epithermal terhadap tangkapan radiasi238U).85 (rasio laju reaksi epithermal terhadap fisi23SU), 811 (rasio laju reaksi fisi 238u terhadap fisi23SU) dan C* (rasio laju reaksi tangkapan radiasi238Uterhadap fisi 23SU).

Prosiding PPI - PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

/06- ISSN 0216 - 3128 SUWOlo, dkk.

Data lengkap spesifikasi teknis perangkat

kritis TCA/JAERI clan BAPLlTRX yangdipergunakan dalam perhitungan benchmark

masing-masing dinyatakan dalam Tabel 2 danTabel 3.

Tabel2.Data Teknis Perangkat Kritis di fasilitas JAERlrrCA

Tabel 3. Data Teknis Perangkat Kritis di fasilitas BAPLrrRX

Geometri kisiBahan bakar

Konsentrasi isotopik bahan bakar (atoms/em3)

Tabel 4. HasH perhitungan benchmark kritikalitas JAERlrrCA dan BAPLrrRX dengan programWIMS/D-5B

Kisi k_IP8J8R*CJAERI/TCA 1,00000& BAPLlTRX

----

IAEA-L1B

0,990931,97790, 1/22 10,059360,4953

0,99910/,42480,0829/o 076980,8// /

ENDF/B-VI.8

0,984051,96480,111730,059710,4993

0,99337/,4/780,082560,077520,8/82

JENDL-3.2

0,992481,96820,1 11500,058050,4978

0.9986//.4/890,082550,075420,8/56

JEF-2.2

0,991271,95750, 112180,058470,4981

0.99764/,4// /0082950.076/60,8/67

JEF-3.1

0,992021,97400,110880,057830,4945

0,999///,42230,08/840,074690,8094

Keteram!an:Baris alas perhitungan untuk JAERI/TCA dan baris bawah untuk BAPLlTRX.

Proslding PPI • PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

Suwala, dkk. ISSN 0216 - 3128 107

. .' ,- , '.. ", "" ~.II.' ._._ ....•.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perhitungan benchmark yang dilakukandengan program WIMS/D-5B menggunakan 172

Tabel 4 menunjukkan semua perhitungandengan menggunakan pustaka tampang lintangmulti-kelompok JENDL-3.2, JEF-2.2 dan JEF-3.1memberikan hasil keff yang sangat baik (rata-ratadibawah 0, I%). Untuk kedua model perhitungan,file ENDF/B-VI.8 memberikan kefJ sedikit lebihrendah 0,5% terhadap hasil perhitungan denganIAEA-LiB. Hasil-hasil perhitungan terse buttentunya dipengaruhi oleh data tampang lintangmasing-masing isotop penyusunnya, khususnyauntuk daerah energi termal. Dari Tabel 4 tampakbahwa file JEF-3.1 memberikan hasil yang palingbaik di antara file data lainnya, termasuk IAEA­LIB.

Dalam analisis tam pang Iintang multi­kelompok yang akan dilakukan dibagi menjadi 3(tiga) yaitu daerah energi termal (10.5 eV - 4 eV),daerah energi resonansi (4 eV - 9 keV) dan daerahenergi cepat (9 keY - 20 MeV). Tampang lintangmulti-kelompok IAEA-LiB diambil sebagai bahanreferensi dalam semua analisis, hal ini sesuaidengan yang direkomendasikan oleh IAEA[21.

Tampang lintang Hidrogen

Untuk isotop hidrogen yang terikat dalamair, perbedaan tam pang Iintang serapan tidakbanyak mengalami perbedaan antara file data nuklirsatu dengan lainnya pada semua daerah energi.Sedangkan pada tam pang Iintang hamburan(scattering), file JEF-2.2 dan JEF-3.1 untuk daerahenergi termal lebih rendah hingga 8 % dibandingfile data lainnya, seperti tampak pada Gambar 1.Untuk file data lainnya tidak ada perbedaan yangsignifikan (di bawah 2% terhadap IAEA-LlB).

I-.l:tfl>" •.••. t,IiI.":JO,~~_._:t,.1C._H..h •••. '·-'lIIi<J,j••••••_,1 •••"4 _''''.~t.1-"·II~••.I:o,••_.~tII'

•••• ''''. "n. t· •. IItO.IJo. .::tn._nJoHlt. 12.1. IIH~."_U ••

! '

•• ,., --••• -.~ •.•.••• ", .-. '".- ••• ~ • ,_ •••• ·-~_~V·." .'~ ••• "Y "'n, "Y"·1 "'.'1

••••••••••"v

Gambar I. Perbedaan (%) tam pang lintanghamburan H terhadap fAEA-L1B.

kelompok energi memberikan hasil beberapa

parameter seperti kejJ. {p, cP, 88dan C* (rasio lajureaksi tangkapan radiasi 238U terhadap fisi 2J5U)seperti pada Tabel 4 di atas.

Tampang Iintang Oksigen

Untuk tam pang Iintang isotop oksigen,khususnya tampang lintang serapan pada fileJENDL-3.2 tampak ada perbedaan yang signifikanuntuk daerah energi resonansi hingga daerah energicepat (mulai 10 eV hingga sekitar 2 MeV), yaitumencapai 5,07xl05 % pada energi 2,2 MeV, sepertitampak pad a Gambar 2. Sedangkan untuk file JEF­2.2 pada energi 10 MeV lebih tinggi 20% di atasENDF/B-VI.8 maupun IAEA-LiB.

Gambar 2. Perbedaan tam pang lintang serapan

aO"al terhadap fA EA-L1 B.

Sedangkan untuk tam pang Iintang hamburan80n8\ jika dibanding dengan IAEA-LlB, fileJENDL-3.2 pad a energi termal hingga energi cepat(100 keY) lebih rendah sekitar 2%, sedangkanenergi di atasnya sedikit fluktuatif hingga terjadiperbedaan 15 % lebih tinggi pada energi 400 keY,seperti tampak pada Gambar 3. File data lainnyarelatif sarna tanpa perbedaan yang berarti (di bawah1%).

I

1'1 WA • _ ,I'~ ~·1..I..,.."

Gambar 3. Perbedaan (%) tampang Iintanghamburan aO"al terhadap fAEA-LfB.

Tampang lintang Aluminium

Perbedaan tampang lintang serapanbeberapa file data nuklir terhadap IAEA-LiB untuk

Prosiding PPI • PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Jull 2006

/08 ISSN 0216 - 3128 Suwata, dkk.

aluminium (nAlnal) dinyatakan pada Gambar 4.

Perbedaan menyolok terjadi pada semua file datanuklir terhadap referensi (IAEA-LIB) terutamapad a energi di atas daerah resonansi (mulai 100eV). Pad a daerah energi cepat sekitar 5 keY dan 9keV semua file data lebih rendah hingga 100%,sedangkan pad a energi sekitar 7 keV lebih tinggihingga 2 kali Iipat dibanding file data referensi(IAEA-LIB).

Untuk tampang Iintang hamburan aluminium(13Alnal),perbedaan maksimum terjadi pada daerahenergi 250 keY yaitu lebih tinggi sekitar 85% (JEF­2.2) terhadap IAEA-LIB, seperti pada Gambar 5.Untuk daerah energi termal, perbedaan antara filesatu dengan lainnya relatif rendah sekitar 8% lebihtinggi dari IAEA-LIB.

oleh parameter resonansi yang berbeda-beda di

antara file satu dengal1lainnya.

::to.. ._"' ••..••' •••.II. ., ••n,I'._.~,.<"«!_'U'.,". "/"'1' •.•",_.)"111.!_~"•.-no "II~."oo>_ ••,A.n:

..• 1==::-:;t~I.:,:-_~.~:~:::~.::.~:::

...

!;.t~.~

'"~ ., '".' ,...• ~ ~ .". ~ I': I

Gambar 6. Perbedaan (%) tampang lintangserapan 92U2.15 terhadap IAEA-LIB

Gambar 4. Perbedaan (%) tampang lintangserapan 1.0ralterhadap IAEA-LIB.

,...

14·•.

..• ..,...•" •••• '.•..••• ,.....•.•.••• '!" .' ••••.. _~.'•••ttt, p.n

"'_""•••v

".

••• i;

•.",»' ••.•. ,.1.••.01 •••••• -ro!.oto.'.ll1:lAllA. ~.,_.AIIo ••• ~.1'JtJf(.ru'·u ••• 1_.At>•••••_.~,JI:.I"•. tl, AI_.Ah•••.•~.:I"11CJI>NI.I•. JiI.AI_ •••••••••••.••_.2'J:11I:

Perbedaan untuk tampang lintang fisi nUmdi daerah energi termal relatif besar hingga 12 %lebih tinggi (JEF-3.1) dan lebih rendah hingga 8 %(JENDL-3.2), seperti tampak pad a Gambar 7.Bahkan pada daerah energi resonansi (I keV)perbedaan file JENDL-3.2 mencapai 20% .Sedangkan pada daerah energi cepat perbedaannyadi bawah 5% terhadap IAEA-LIB. Untuk daerahenergi termal dan resonansi hingga 500 eV,jile dataENDF/B-VI.8 di sekitar 4 eV memiliki perbedaan8% dibanding IAEA-LIB. Hal ini menyebabkanperhitungan integral parameter kef! dengan fileENDF/B-VI.8, baik untuk sel bahan bakar difasilitas JAERI/TCA maupun di BAPLlTRXmemberikan hasil perhitungan k~tfyang lebih rendahbila dibandingkan hasil perhitungan dengan filedata lainnya. Rendahnya kef! tersebut dipengaruhijuga oleh tingginya tampang lintang integralresonansi (Resonance Integral, RI) untuk 92Umseperti tampak pad a Tabel 5.

Gambar 5. PerbedaanhamburanIAEA-L1B.

(%) tam pang lintangAluminium terhadap

Tampang Iintang Uranium-235 (nU2J5)Perbedaan tam pang Iintang serapan untuk

isotop 92U235terhadap file data lainnya terlihat padaGambar 6. Untuk daerah energi termal perbedaanyang ada terhadap referensi tidak begitu signifikan(di bawah 2 %), kecuali file JEF-3.1 pada energi IeV terdapat perbedaan hingga 10% terhadap IAEA­LIB. Sedangkan pada daerah resonansi dan daerahenergi cepat ada perbedaan pada energi 2 keY,yaitu untuk file JENDL-3.2 lebih rendah 20%sedangkan JEF-3.1 lebih tinggi 15% terhadapIAEA-LIB. Perbedaan-perbedaan file data nuklirsatu dengan yang lainnya disebabkan diantaranya

Gambar 7. Perbedaan (%) tampang Iintang fis;92U2.1J terhadap IAEA-L1B.

Dari Gambar 8 tampak bahwa tam pangIintang hamburan 92U235fi1eJEF-3.1 pada daerahenergi termal dan resonansi (2 keY) lebih rendahhingga mencapai 20%. Sedangkan pad a file

Prosldlng PPI • PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

Suwala, dkk. ISSN 0216 - 3128 109-JENDL-3.2 pada energi 2 keY tampang lintanghamburan nU23S lebih tinggi sekitar 10%.

Tampang Iintang Uranium-238 (92U238)

Untuk daerah energi termal dan daerahresonansi terdapat perbedaan tampang lintangserapan nU238 relatif keeil (di bawah 4%). Didaerah yang mendekati mendekati 20 Me V baruterjadi perbedaan yang signifikan terhadapreferensi, khususnya file JENDL-3.2 meneapai ±50%.

Perbedaan tampang lintang hamburan nU238untuk semua file data nuklir terevaluasi (ENDF/B­V1.8, JENDL-3.2, JEF-2.2 dan JEF-3.1) padadaerah energi termal rata-rata 3% lebih tinggiterhadap IAEA-L1B, sedangkan pada daerahresonansi dan daerah energi eepat bervariasi denganrentang perbedaan hingga ± 10%, seperti pad aGambar 9.

Perbedaan menyolok tampak pada tam pangIintang fisi nU238 pada semua rentang energi. Padadaerah termal hingga daerah energi resonansi fileJEF-2.2, JEF-3.1 dan JENDL-3.2 tam pang Iintangfisi nU238 lebih rendah hingga meneapai 100%.Sedangkan pada daerah energi eepat, khususnyapada energi sekitar 250 keY file JEF-3.1memberikan perbedaan hingga 1900%.Perbedaannya tampang lintang pada daerah energiyang tinggi (fast region) ini kecil pengaruhnyaterhadap parameter integnil, khususnya parameterk-elT untuk reaktor fisi termal, sebaliknya sangatbesar pengaruhnya bila digunakan perhitungan padareaktor eepat.

Dari kelima isotop utama yang dikaji dandianalisis, untuk nuklida yang bukan merupakanisotop resonan utama yaitu IH yang terikat dalamair, 80"al dan I3AI'''1 tampang lintang, baik total,hamburan maupun serapan tidak begitu besarperbedaannya (di bawah ± 8 %) terhadap IAEA­LIB terutama untuk di daerah energi termal.Perbedaan tam pang lintang pada isotop yang tidakmempunyai parameter resonansi, apalagiperbedaannya relatif kecil tersebut tidak begitu

mempengaruhi hasil perhitungan benchmark

terhadap parameter integral, khususnya keff

Perbedaan yang terjadi walaupun kecil,khususnya untuk isotop yang mempunyai parameterresonansi dan tampang lintang fisi (nU23S dannU238) sangat mempengaruhi hasil perhitunganbenchmark yang dilakukan. Sehingga pengkajiandan analisis tampang lintang pada daerah energitermal dan daerah resonansi bagian bawah sangatpenting dilakukan, khususnya penerapannya padareaktor termal. Sedangkan untuk daerah resonansibagian atas dan daerah energi eepat sangat pentingdalam perhitungan-perhitungan neutronik padareaktor eepat (fast breeder reactor).

Gambar 8. Perbedaan (%) tampang Iintanghamburan 92U235 terhadap IAEA-LI B.

.... ,

Gambar 9. Perbedaan (%) tampang lintanghamburan 92U238 terhadap IAEA-LIB.

abet :). t"erban<tme:an tampan tmtane: termat CL:LUUmts)<tan mtee:rat resonansl untuk. 91U---- 7"-Tampang Iintang (barn)

Tampang Iintang Integral ResonansiIsotop

Sumber Data2200 m/s(RI, Resonance Inte1!ral), barnFisi

Capture FisiCaptureENDF/B-VI.8

584,2598,96276,04140,49

92-U-235

JENDL-3.2584,4098,81279,00134,00

JEF-2.2584,1898,76278,61132,88

JEF-3.1584,8898,66278,04133,98

ENDF/B-VI.86,46E-052,7201,70E-03278,00

92-U-238

JENDL-3.26,18E-052,7171,72E-03277,00

JEF-2.26,46E-052,7201,70E-03278,00

JEF-3.11,896E-052,6703,35E-02274,66T 235 2J8

Proslding PPI • PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Jull 2006

I/O- ISSN 0216 - 3128 Suwoto, dkk.

_t.Hnf' •.••." •.•••,•••••_,,..•••_tAU, lJ,fI•. I'••_ ..t .••!hI.-nl'u. ~~.,~.•.-.~..,ft-13\,..11.11.,t,..,.. ••••••.1f,,:_J",.vl..·'U.I'·i1111.t<".t"" •. tt,r.

~~~J.~~4 •

r"

Gambar J O. Perbedaan (%) tam pang /intang ftsi92U238terhadapIAEA-LIB

KESIMPULAN

Analisis tampang lintang multi-kelompokmelalui perhitungan benchmark JAERI/TCA danBAPLlTRX menggunakan pustaka WIMS/D-5B172 kelompok energi dengan file JENDL-3.2, JEF­2.2 dan JEF-3.1 memberikan hasil kef] dengankesesuaian yang tinggi (beda 0, 1%), sedang denganENDF/B-VI.8 berbeda 0,5% terhadap referensiIAEA-LIB. Walaupun demikian terlihat file JEF­3.1 memberikan hasil kefJ paling baik diantara filedata lainnya, jika dibandingkan dengan eksperimen.

Hasil perhitungan sel bahan bakar reaktortermal sangat sensitif terhadap isotop-is0top yangmemiliki perbedaan tam pang lintang di daerahenergi termal dan di daerah resonansi.

DAFT AR PUST AKA

I. A. TRKOV, "Evaluated Nuclear DataProcessing and Nuclear ReactorCalculations ", Workshop on Nuclear Reactor- Physics, Design and Safety, 1I April - 13May 1994, ICTP, Trieste, ITALY.

2. A. TRKOV, "IAEA-TECDOC-DRAFT, FinalReport of a Co-ordinated Research Project,WIMS-D Library Update", August 2003.

3. SUWOTO, ZUHAIR DAN TUMPALPANDIANGAN, "Pengolahan Data NuklirUntuk Perhitungan Fisika Reaktor. Studi AwalPenambahan Pustaka WIMS/D-4 DenganNJOY-PC", Prosiding Seminar Nasional Ke-9

Teknologi Dan Keselamatan PLTN Serta

Pasilitas Nuklir, Jakarta, 20 Agustus 200l

4. SUWOTO, "Pengolahan Data Nuklir UntukPembangkitan Pustaka Tampang LintangMulti-kelompok Program WIMS/D-5B",Presentasi I1miah - Jabatan Peneliti Muda,PPTN-Serpong, 28 Juni 2005.

5. R. E. MACFARLANE, "READMEO"(December 31, 1999).

6. R. E. MACFARLANE AND D. W. MUIR,"The NJOY Nuclear Data Processing SystemVersion 91", LA-I 2740-M (October 1994)

7. A. TRKOV, "Processing of Nuclear Data ForApplications - WIMS/D Library Example",Workshop on Nuclear Reactor - Physics,Design and Safety, II April - 13 May 1994,ICTP, Trieste, ITALY.

8. KULIKOWSKA, T., "Lattice Cell Calculation,Slowing Down Theory and Computer CodeWIMS; VVR Type Reactor", Workshop onReactor Physics Design and Safety, II April ­13 May 1994, ICTP, Trieste, ITALY.

TANYAJAWAB

RiiI Isaris

- Apa manfaat penelitian ini ?

- Mengapa yang dianalisis hanya 5 isotop?Bagaimana dengan isotop yang lain?

Suwoto

- Manlaat penelitian ini adalah untuk mengetahuidan menganalisis tampang lintang multi­kelompok yang nantinya akan digunakan dalamperhitungan sel bahan bakar dengan programWIMS/D-5B.

- Dipilih 5 (lima) isotop karena isotop-isotop inisering digunakan dalam perhitungan fi.l'ikareaktor. H dan 0 dalam H]O, AI banyakdigunakan dalam bahan struktur dan isotop U­235 dan U-238 banyak digunakan dalam bahanbakar sebagai UO], dan lain-lain.

Prosiding PPI • PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006