BAB II

TEORI DASAR

2.1. Reaksi Nuklir

2.1.1. Pendahuluan

Proses tumbukan dua inti atomik dan partikel penyusunnya, lalu menghasilkan

produk yang berbeda dari partikel awalnya dikenal dengan istilah reaksi nuklir. Pada

prinsipnya, sebuah reaksi dapat melibatkan lebih dari dua partikel yang bertumbukan,

namun peristiwa ini sangat jarang terjadi. Jika partikel yang bertumbukan itu

memisah tanpa terjadi perubahan, maka proses tersebut disebut proses tumbukan saja,

bukan sebuah reaksi.

Gambar 2.1 Tumbukan menghasilkan reaksi nuklir

5

Selanjutnya, dalam studi dan analisis reaktor nuklir, terdapat dua jenis reaksi nuklir

yang perlu diperhatikan, yaitu :

1. Reaksi peluruhan radioaktif

2. Reaksi tumbukan nuklir

2.1.2. Reaksi Peluruhan Radioaktif

Reaksi transformasi dari atom-atom dengan inti tidak stabil (metastable state) secara

spontan menjadi inti atom lain dengan diiringi emisi partikel tertentu maka disebut

reaksi peluruhan radiokatif. Jenis reaksi ini menjadi bahasan penting dalam kajian

dan analisis reaktor mengingat bahwa bahan nuklir dan sisa bahan bakar dari teras

reaktor akan mengalami reaksi peluruhan radioaktif.

Berdasarkan jenis partikel yang diemisikan, reaksi peluruhan radioaktif dibedakan

menjadi tiga jenis, yaitu :

1. Peluruhan alpha (α)

Peluruhan alpha terjadi bila suatu inti atom metastabil bertransformasi menjadi inti

atom lain dengan memancarkan partikel alpha, yaitu partikel inti helium, yang terdiri

dari 2 proton dan 2 neutron, dengan muatan total +2.

Contoh reaksi peluruhan alpha :

++→ 242

23490

23892 HeThU (2.1)

Biasa ditulis dengan

6

α+→ ThU 234238 (2.2)

2. Peluruhan beta (β)

Peluruhan beta terjadi bila suatu inti atom metastabil bertransformasi menjadi inti

atom lain dengan memancarkan partikel beta, dan disertai emisi neutrino. Terdapat 2

jenis partikel beta, yaitu β- (elektron, dengan muatan -1) dan β+ (positron, dengan

muatan +1).

Contoh reaksi peluruhan beta :

eveCs ++→ −13756

13755 (beta minus) (2.3)

eveNeNa ++→ +2210

2211 (beta plus) (2.4)

evNeeNa +→+ − 2210

2211 (penangkapan elektron) (2.5)

3. Peluruhan gamma (γ)

Peluruhan gamma terjadi bila suatu inti atom metastabil bertransformasi menjadi inti

atom stabil dengan memancarkan partikel gamma. Partikel gamma adalah partikel tak

bermasa dan tak bermuatan, atau disebut photon, yaitu suatu paket energi diskrit.

Contoh reaksi peluruhan gamma :

γ+→ NiNi 60*60 (2.6)

2.1.3. Reaksi Tumbukan Nuklir

Secara umum, reaksi tumbukan nuklir terjadi saat partikel penumbuk (proyektil)

menumbuk atau menabrak inti atom (target). Reaksi tumbukan nuklir biasanya

disertai pelepasan energi ke lingkungan atau penyerapan energi dari lingkungan. Bila

7

reaksi nuklir melepas energi ke lingkungan, maka reaksi tersebut disebut bersifat

eksoterm, sedangkan bila reaksi nuklir menyerap energi dari lingkungan, maka reaksi

tersebut disebut bersifat endoterm.

Terdapat banyak jenis reaksi nuklir yang mungkin terjadi, tetapi dalam analisis

reaktor nuklir, ada 3 jenis reaksi yang memainkan peranan utama, yaitu :

1. Reaksi fisi nuklir (Nuclear Fission)

Reaksi fisi nuklir disebut juga reaksi , dan termasuk reaksi eksoterm yang

menghasilkan energi dalam jumlah yang relatif sangat besar. Reaksi fisi nuklir pada

dasarnya adalah reaksi pembelahan inti atom berat menjadi inti-inti atom yang lebih

ringan, akibat tumbukan oleh neutron.

),( fissionn

2. Reaksi penangkapan neutron (Neutron Capture)

Reaksi penangkapan neutron disebut juga reaksi penangkapan radiatif (radiative

capture) atau reaksi (n,γ). Reaksi ini disebut reaksi penangkapan radiatif karena

menghasilkan radiasi gamma, yaitu ketika inti atom metastabil hasil reaksi

bertransformasi menjadi inti atom lain yang stabil dengan melepas kelebihan

energinya dalam bentuk radiasi gamma.

3. Reaksi hamburan neutron (Neutron Scattering)

Reaksi hamburan neutron terjadi bila proyektil dan target tidak mengalami

transformasi nuklir setelah terjadinya tumbukan, dengan kata lain, neutron hanya

terhambur saja oleh target setelah terjadi reaksi. Tetapi energi dan keadaan (state)

8

proyektil dan target bisa saja berubah. Reaksi hamburan neutron dapat dibedakan

menjadi 2 jenis, yaitu :

a. Reaksi hamburan elastik ),( nn

Reaksi ini terjadi bila energi dan keadaan proyektil dan target tidak berubah setelah

mengalami tumbukan. Dengan kata lain energi kinetik sistem sebelum dan sesudah

tumbukan tidak berubah.

b. Reaksi hamburan inelastik atau non-elastik )',( nn

Reaksi ini terjadi bila energi dan/atau keadaan proyektil dan target mengalami

perubahan setelah mengalami tumbukan. Dengan kata lain energi kinetik sistem

sebelum dan sesudah tumbukan berubah, perubahan ini disebabkan oleh konversi

sebagian energi kinetik neutron menjadi radiasi gamma. Reaksi jenis ini dapat disertai

dengan perpindahan keadaan nuklir dan radiasi energi.

2.1.4. Cross Section Reaksi Nuklir

Cross section reaksi nuklir adalah peluang akan terjadinya reaksi atau interaksi

nuklir. Cross section dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu :

a. Cross section mikroskopik (σ), yaitu probabilitas bahwa suatu reaksi atau interaksi

nuklir akan terjadi pada satu inti atom tunggal. Cross section mikroskopik memiliki

satuan barn atau cm2, dimana 1 barn = 10-24 cm2.

1

AINR

=σ (2.7)

9

Keterangan :

• σ = cross section mikroskopik (barn atau cm2)

• R = laju reaksi (#cm-2s-1)

• I = intensitas proyektil (#cm-2s-1)

NA = Kerapatan target (#cm-2)

b. Cross section makroskopik (Σ), yaitu probabilitas bahwa suatu reaksi atau interaksi

nuklir akan terjadi pada “sebongkah” (chunk) material. Hubungan antara cross section

makroskopik dengan cross section makroskopik adalah sebagai berikut :

σN=Σ (2.8)

Keterangan :

• Σ = cross section makroskopik (cm-1)

• σ = cross section mikroskopik (cm2)

N = kerapatan material target (#/cm-3)

Satu besaran yang berhubungan dengan cross section reaksi nuklis adalah jalan bebas

rata-rata atau mean free path (mfp), adalah sebuah besaran yang didefinisikan sebagai

jarak rata-rata yang ditempuh neutron sebelum akhirnya bereaksi dengan suatu inti

atom atau keluar dari teras reaktor akibat kebocoran (leakage). Mean free path secara

matematis dituliskan dengan persamaan :

10

tΣ=

1λ (2.9)

dimana :

• λ= mean free path (cm)

• Σt = cross section total (cm-1)

σt = σs + σa = σs + (σc + σf), dimana σc ≈ σγ (2.10)

Σt = Σs + Σa = Σs + (Σc + Σf). (2.11)

Dari persamaan diatas, dapat diketahui bahwa cross section total adalah penjumlah

dari semua jenis cross section yang ada. Adapun sifat itu juga berlaku untuk

campuran isotop-isotop dan elemen-elemen, contoh :

)2(2222

2

OHOH

OOH

HOH

OO

HH

OHOH

NNN

NN

ασαα

ααααα

σσσσ

σσ

+=+=

+=Σ+Σ=Σ (2.12)

2.2 Reaktor Nuklir

2.2.1 Pendahuluan

Reaktor nuklir adalah seperangkat alat tempat reaksi fisi berantai dapat dimulai,

dipertahankan, dan dikendalikan. Komponen terpentingnya adalah teras berbahan

bakar fisil, moderator, reflektor, perisai, pendingin, dan pengendali. Sedangkan

instalasi yang dibangun untuk mengkonversi daya termal yang dihasilkan reaksi fisi

nuklir pada teras reaktor menjadi daya listrik yang siap pakai disebut pembangkit

11

listrik tenaga nuklir. Energi nuklir memiliki potensi untuk memiliki peranan lebih

besar sebagai sumber energi dunia karena memiliki sifat dapat diperbaharui. Selain

itu juga memiliki jumlah cadangan di alam yang dapat memenuhi kebutuhan energi

dalam jangka waktu lebih panjang.

Tabel 2.1 Perbandingan Sumber Energi

Sumber

Energi

Energi per

Kg Bahan

Bakar

Bahan Bakar per

1000 MWe Plant

per Tahun

Cadangan yang

Tersedia

Lama

Penggunaan

Uranium 50.000 kwh 30 ton 4,36 juta ton 72 tahun *

Minyak

bumi

4 kwh 2.000.000 ton 1,195 milyar

barel

43 tahun

Batu bara 3 kwh 2.600.000 ton 1,316 milyar ton 231 tahun *). jika hanya menggunakan reaktor PWR atau BWR tanpa daur ulang.

Tabel 2.2 Perbandingan Skenario Pemanfaatan Sumber Energi Nuklir

Skenario Cadangan Penggunaan

Reaktor

standar

LWR dengan OTC (Once Through

Fuel cycle)

4,36 juta ton 72 tahun

- FBR

- Multirecycle

- Efisiensi lebih tinggi

4,36 juta ton ~ 10.000 tahun Reaktor

lanjut

- Cadangan uranium di laut

- Cadangan thorium

4 milyar ton

3 x uranium

~ jutaan tahun

12

Reaktor nuklir telah digunakan sebagai pembangkit listrik oleh berbagai negara

seperti Jepang, Amerika, dan Inggris serta merupakan penyuplai listrik utama yang

digunakan oleh Prancis. Salah satu kelebihan teknologi ini adalah volume bahan

bakar yang dibutuhkan sangat kecil dibandingkan dengan bahan bakar fosil untuk

membangkitkan jumlah energi yang sama.

2.2.2 Klasifikasi Reaktor

Reaktor nuklir dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis sebagai berikut :

1. Berdasarkan perbedaan spektrum energi neutronnya, reaktor nuklir dapat

diklasifikasikan menjadi reaktor cepat dan reaktor termal. Reaktor cepat

adalah reaktor yang proses fisinya lebih dominan disebabkan oleh neutron

cepat yang memiliki energi di atas 1 keV.

Sedangkan reaktor termal adalah reaktor dengan proses fisi lebih dominan

disebabkan oleh neutron termal yang memiliki energi di bawah 1 eV.

2. Berdasarkan jenis material yang digunakan sebagai moderator dan

pendingin, reaktor dapat kita golongkan menjadi Magnox, AGR, LWR,

HWR, RBMK, dan HTGR [ tabel 2.3 ].

3. Berdasarkan fungsinya, reaktor dapat kita bagi menjadi reaktor riset,

konverter, dan reaktor daya. Reaktor riset adalah reaktor yang dayanya

digunakan untuk penelitian. Saat ini reaktor riset telah ada di Indonesia.

Jenis reaktor berikutnya adalah konverter yang menghasilkan bahan fisil

dari bahan fertil yang dikonsumsinya. Bahan fisil yang dihasilkan dapat

13

lebih banyak dari bahan yang dikonsumsi. Reaktor seperti ini disebut

breeder reactor (reaktor pembiak). Breeder reactor mempunyai rasio

konversi lebih besar dari satu. Jenis terakhir adalah reaktor daya yang

digunakan terutama sebagai penghasil daya, misal reaktor daya listrik,

reaktor propulsi, dan reaktor proses panas.

Tabel 2.3 Klasifikasi Reaktor Nuklir

Tipe Reaktor Nama Reaktor Moderator Coolant

Magnox GCR Grafit CO2

AGR Grafit CO2

PWR H2O H2O

BWR H2O H2O

BLWR (FUGEN) D2O H2O

PHWR (CANDU) D2O D2O

HTR Grafit He

THTR Grafit He

Reaktor Termal

(Thermal Reactor)

RBMK Grafit H2O

Reaktor Cepat (Fast Reactor) LMFBRs Tidak ada Na atau Pb/ Pb-Bi

14

2.2.3 Analisis Teras Reaktor

Terdapat seperangkat parameter sistem yang harus diperhatikan dalam menganalisis

sebuah reaktor sehingga dapat beroperasi dengan aman, handal dan ekonomis.

Parameter-parameter sistem yang dianalisis tidak dapat dilakukan secara parsial,

tetapi secara menyeluruh mencakup semua aspek selain teras reaktor, seperti analisis

termohidrolik, struktur kompenen, ekonomi, dll. Analisis teras reaktor selanjutnya

dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu analisis neutronik dan analisis non-neutronik.

2.2.3.1 Analisis Neutronik Reaktor

Analisis neutronik membahas hal-hal mengenai neutron pada reaksi fisi berantai yang

terjadi di dalam teras reaktor (reactor core). Analisis ini terutama membahas

mengenai populasi neutron, fluks neutron, distribusi sumber neutron, distribusi daya

termal, dan hal-hal lainnya yang berhubungan dengan perilaku neutron di dalam teras

reaktor.

Salah satu besaran penting dalam analisis neutronik adalah apa yang disebut faktor

multiplikasi, yang disimbolkan dengan keff. Faktor multiplikasi dirumuskan sebagai

berikut :

keff = sebelumnyagenerasipadaneutronPopulasigenerasisatupadaneutronPopulasi (2.13)

15

Berdasarkan nilai faktor multiplikasi, terdapat 3 jenis keadaan teras reaktor, yaitu:

a.

k > 1

disebut keadaan superkritis, dimana polulasi neutron terus bertambah

b.

k = 1

disebut keadaan kritis, dimana populasi neutron tidak berubah (konstan)

c.

k < 1

disebut keadaan subkritis, dimana populasi neutron terus berkurang

Ketiga keadaan tersebut diperlihatkan pada gambar berikut :

Gambar 2.2 Faktor Multiplikasi

Jadi faktor multiplikasi menggambarkan tingkat kestabilan reaksi fisi berantai dalam

teras reaktor, dimana keadaan stabil tercapai bila nilai k = 1.

16

Perhitungan faktor multiplikasi dan distribusi daya merupakan perhitungan paling

umum dalam analisis reaktor. Perhitungan distribusi daya akan bergantung pada

pengayaan bahan bakar, moderator-to-fuel ratio (MFR), geometri teras, lokasi dan

tipe pengontrol reaktivitas, serta desain elemen bahan bakar. Kerapatan daya teras

juga merupakan fungsi ruang dan waktu. Parameter yang paling penting dalam desain

termal teras adalah rasio antara kerapatan daya puncak dan rata-rata (yang disebut

sebagai “hot channel” atau “power peaking factor”) karena hal ini menentukan

batasan termal dari performansi teras. Mekanisme fuel loading juga harus

diperhatikan, karena berhubungan langsung dengan fuel depletion dan efek

reaktivitas.

2.2.3.2 Reaktivitas dan Analisis Kontrol

Reaktivitas yang dilambangkan dengan simbol ”ρ”, berhubungan erat dengan faktor

multiplikasi (keff) dan dapat dinyatakan sebagai berikut :

eff

eff

kk 1−

=ρ (2.14)

Reaktor nuklir harus memiliki bahan bakar yang cukup dan dalam bentuk geometri

tertentu sehingga dapat mencapai kondisi kritis. Ekses reaktivitas (excess reactivity)

merupakan reaktivitas maksimum yang dapat dicapai melalui pengaturan batang

kendali dan diperlukan untuk mengatasi reaktivitas negatif yang dihasilkan beberapa

produk reaksi fisi seperti xenon dan samarium. Terdapat beberapa efek reaktivitas

pada bahan bakar dalam reaktor. Reaksi fisi menghasilkan dua efek reaktivitas

17

negatif, yaitu terus berkurangnya bahan bakar dan bertambahnya produk fisi. Hampir

semua produk fisi tersebut memiliki penampang lintang neutron yang besar.

Transmutasi isotop fertil menjadi isotop non fisil dapat berarti reaktivitas positif

ataupun negatif, hal ini tergantung pada cross section-nya. Sedangkan transmutasi

dari isotop fertil ke isotop fisil selalu berarti reaktivitas positif.

Analisis kontrol bertujuan mengetahui besarnya reaktivitas negatif agar dapat

memberikan kontrol yang diperlukan dalam mengkompensasi ekses reaktivitas pada

initial fuel loading ( penempatan bahan bakar ke dalam teras).

Ada beberapa mekanisme sistem kontrol yang terdiri dari :

• Batang kendali (movable)

• Racun neutron dapat larut dalam pendingin (Soluble neutron poisons in

coolant / chemical shim)

• Racun neutron yang dibakar selama siklus teras / racun dapat dibakar

(Neutron poisons, burn over core life time / burnable poisons or mechanical

shim)

Deplesi nuklida dipengaruhi oleh reaktivitas, sehingga perlu diatur untuk

mempertahankan keadaan kritis reaktor selama siklus bahan bakar. Elemen yang

mengkompensasi reaktivitas adalah batang kontrol, yang dapat dimasukkan lebih

dalam untuk mengkompensasi efek reaktivitas positif dan sebaliknya. Cara lain

adalah dengan mengatur konsentrasi bahan yang dapat menyerap neutron seperti

18

boron (dalam bentuk boric acid) di dalam air pendingin. Soluble poison (racun dapat

larut) bisa digunakan untuk mengkompensasi efek reaktivitas tetapi konsentrasi yang

dapat dimasukkan terbatas. Sedangkan burnable poison (racun dapat dibakar) terletak

pada kisi bahan bakar dan semakin lama akan berkurang. Konsentrasi racun dipilih

agar sifat spatial self shielding dari elemen racun cukup besar pada awal siklus

pembakaran. Setelah beberapa waktu konsentrasi racun berkurang dan faktor self-

shielding bertambah sehingga racun habis dan menyebabkan nilai reaktivitas

bertambah.

Faktor lain yang dapat digunakan untuk menentukan kestabilan reaksi dan

keselamatan reaktor adalah reactivity swing. Reactivity swing dihitung dengan

membagi nilai keff pada akhir siklus. Dalam pengoperasian reaktor nuklir selalu ada

kelebihan nilai reaktivitas pada awal siklus, lalu nilai faktor multiplikasi efektif akan

berkurang sebanding dengan burnup sehingga terlihat kemiringan pada grafik faktor

multiplikasi efektif terhadap burnup. Nilai reactivity swing dapat dijadikan sebagai

parameter untuk mengukur hal tersebut. Reaktor diinginkan selalu berada dalam

kondisi kritis, dengan kemiringan grafik faktor multiplikasi efektif sedapat mungkin

mendekati garis lurus. Hal ini menyebabkan nilai reactivity swing dapat diusahakan

sekecil mungkin. Ukuran standar untuk reactivity swing berkisar sekitar 1 $ atau

0,0065.

19

2.2.3.3 Analisis deplesi bahan bakar (burn-up analysis)

Komposisi bahan bakar dapat berubah selama reaktor beroperasi karena konsumsi

bahan fisi dan produksi produk fisi. Proses ini harus dimonitor sepanjang umur

reaktor untuk mengetahui komposisi bahan bakar dan reaktivitas sebagai fungsi

energi yang dihasilkan. Komposisi awal elemen bahan bakar pada reaktor nuklir

bergantung pada pilihan bahan bakar yang digunakan.

Perubahan yang terjadi pada bahan bakar selama reaktor nuklir dioperasikan

berhubungan dengan dua jenis reaksi, yaitu transmutasi dan fisi. Transmutasi adalah

proses transformasi dari suatu inti atom yang tidak stabil menjadi inti yang stabil atau

berumur paruh pendek melalui reaksi nuklir. Berbagai jenis atom yang menyusun

bahan bakar mengalami proses transmutasi dengan menangkap neutron dan melalui

peluruhan.

Konsentrasi dan aktivitas produk fisi harus diketahui terutama untuk alasan

keselamatan. Desain bahan bakar harus mempertimbangkan efek build up produk fisi,

baik yang berbentuk solid maupun gas. Produk fisi dalam bentuk gas ini akan

berdifusi pada batang bahan bakar serta berkumpul pada gap antara bahan bakar dan

cladding sehingga menyebabkan tekanan pada sisi dalam cladding. Tekanan ini harus

dapat dikontrol agar tidak melebihi tekanan coolant.

Pada saat burnup, nilai reaktivitas dipengaruhi oleh absorbsi neutron oleh produk fisi.

Sebagian kecil energi yang dihasilkan reaksi fisi berbentuk energi panas dari proses

20

peluruhan produk fisi yang bersifat radioaktif. Panas ini akan terus teradiasikan

walaupun reaktor mengalami shut down, sehingga harus dibuang untuk menghindari

kenaikan temperatur teras secara tiba-tiba yang dapat menyebabkan terjadinya melt

down.

Burnup (derajat bakar) menyatakan ukuran konsumsi bahan bakar reaktor, yang dapat

dinyatakan dalam dua hal. Pertama adalah persentase atom yang mengalami fisi dan

yang kedua merupakan banyaknya energi yang dihasilkan per satuan berat bahan

bakar dalam reaktor. Persamaan burnup juga dapat dituliskan lebih terperinci lagi

sebagai berikut:

(2.3) [ ]MTU

TxCFxtMWMTU

BU )(0=⎟⎠

⎜⎝

daysPMWD )(⎞⎛

Keterangan :

Po : plant rated power (kapasitas daya)

MTU : massa uranium dalam teras (Metric Ton Uranium/MTU)

CF : capacity factor (kapasitas faktor), dengan persamaan sebagai berikut:

TP

dttPCF

T

0

0

)(∫=

(2.4)

T : periode operasi reaktor

P(t) : daya termal reaktor pada saat t

21

2.2.4 Kompenen-komponen Reaktor

Reaktor memiliki beberapa komponen sebagai berikut :

1. Fuel (bahan bakar) yang dapat digolongkan menjadi bahan fisil dan fertil.

Bahan fisil adalah bahan yang mudah terinduksi menghasilkan reaksi fisi

melalui interaksi dengan neutron lambat. Yang termasuk bahan fisil

adalah uranium-233, uranium-235, plutonium-239 dan plutonium-240.

Sedangkan yang tergolong bahan fertil adalah bahan yang tidak bersifat

fisil, tetapi dapat diubah menjadi bahan fisil melalui reaksi penangkapan

neutron dalam reaktor nuklir. Yang termasuk bahan fertil antara lain

thorium-232, uranium-238 dan plutonium-240. Uranium-238 dan thorium-

232 dapat diubah menjadi plutonium-239 dan uranium-233 yang bersifat

fisil. Reaktor daya terbaru saat ini menggunakan fuel dalam berbagai

bentuk antara lain keramik, oksida seperti UO2, karbida seperti UC, dan

nitrida seperti UN.

2. Fuel element (elemen bahan bakar), yaitu bagian diskrit struktur terkecil

reaktor atau perangkat bahan bakar dengan bahan bakar nuklir sebagai

bagian utamanya, juga disebut elemen bakar.

3. Fuel assembly / bundle (bundel bahan bakar), yaitu rakitan elemen bakar

nuklir berbentuk batang, pin atau pelat yang tersusun teratur secara

kompak dengan komponen struktur. Contoh fuel bundle PWR di kapal NS

22

Savannah (kapal penumpang dan kargo) yang didesain dan dibangun oleh

Babcock and Wilcox Company :

Gambar 2.3 Fuel assembly/bundle

4. Moderator, yaitu bahan seperti air, air berat (D2O) atau grafit yang dipakai

dalam reaktor untuk memperlambat neutron cepat, sehingga meningkatkan

probabilitas terjadinya proses fisi lebih lanjut.

5. Coolant (pendingin), yaitu bahan yang dialirkan ke dalam teras reaktor

untuk memindahkan panas. Materi yang biasanya digunakan adalah air,

udara, karbon dioksida, natrium cair dan paduan natrium-kalium.

6. Reactor core (teras reaktor), yaitu bagian utama reaktor nuklir yang berisi

elemen bahan bakar dan biasanya juga berisi moderator, reflektor dan

kontrol elemen.

7. Control element (elemen kendali), yaitu bagian reaktor yang digunakan

untuk mengendalikan reaktivitas reaktor. Elemen kendali dapat berupa

satu satuan tunggal atau satu set bagian tertentu.

23

8. Reflector (reflektor), yaitu lapisan bahan selimut teras reaktor yang

merefleksikan neutron ke dalam teras sehingga neutron tidak lolos keluar

teras reaktor.

9. Shielding (perisai), yaitu bahan atau lapisan yang diletakkan di antara

sumber radiasi dan bahan atau orang untuk menyerap radiasi sehingga

dapat mengurangi paparan.

2.3 Boiling Water Reactor (BWR)

Pada Boiling Water Reactor (BWR), air ringan (H2O) memainkan peranan yang

penting baik sebagai moderator maupun sebagai pendingin. Sebagian dari air ringan

tersebut mendidih di dalam bejana tekan, menghasilkan campuran air dan uap yang

keluar dari teras reaktor. Uap yang dihasilkan langsung masuk ke dalam turbin, oleh

karena itulah air di dalam uap harus dipisahkan (air di dalam uap dapat merusak

sudu-sudu turbin). Uap yang keluar dari turbin dikondensasikan di dalam kondenser

dan diumpankan kembali ke dalam reaktor setelah dipanaskan. Air yang tidak

diuapkan di dalam bejana reaktor terakumulasi di bagian bawah bejana dan

bercampur dengan air umpan yang dipompa balik.

Karakterisasi BWR yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

Tabel 2.4 Parameter desain dari teras BWR

Power Output 1000Mwe

Average power density 50 Wcm-3

24

Radius of fuel pellet 0.529 cm

Radius of fuel rod 0.615 cm

Pin Pitch 1.444 cm

Void fraction 10-90 %

Fuel tipe Oksida

Cladding Zircaloy-2

Coolant H2O

25