konsep dasar reaktor
DESCRIPTION
Materi Coaching Komputasi Pemodelan untuk mendukung Analisis Sistem Keselamatan Reaktor FisikTRANSCRIPT
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
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 2
TUJUAN
Peserta Pelatihan mampu memahamipengertian fisika reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika agar mampu melakukan analisis
pemodelan komputasi fisika reaktor (VSOP)
UMUM :
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 3
Memahami dasar fisika reaktor1
Memahami perhitungan termohidrolika4
Memahami perhitungan bahan bakar3
Memahami perhitungan kritikalitas2
TUJUANKHUSUS :
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 4
MANFAAT
MATERI DASAR
MATERI PENUNJANG
MATERI UTAMA
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 5
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
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 6
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
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 7
I. DASAR FISIKA REAKTOR (3)
• 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
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 8
I. DASAR FISIKA REAKTOR (4)
• REAKSI PEMBELAHAN : MENGHASILKAN PANAS
SELISIH ENERGI IKAT
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 9
I. DASAR FISIKA REAKTOR (5)
• REAKSI PEMBELAHAN : MENGHASILKAN nuklida tidak stabil
Nuklida tidak stabil: pemancar alpha,beta atau gamma
90Th230 88Ra226 +
56Ba137* 56Ba137 +
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 10
I. DASAR FISIKA REAKTOR (6)
• REAKSI PEMBELAHAN : MENGHASILKAN neutron kasipMekanisme neutron kasip (delayed neutron):
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 11
I. DASAR FISIKA REAKTOR (6)
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
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 12
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
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 13
II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(2)
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
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 14
II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(3) Tampang lintang mikroskopis adalah
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 15
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
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 16
II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(6) Contoh tampang lintang mikroskopis
Gambar tampang lintang pembelahan U-233, U-235 dan Pu-239
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 17
II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(7) Tampang lintang makroskopis adalah
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 18
II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(7) PERHITUNGAN SEL (KASUS HTGR)
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 19
II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(8)
PERHITUNGAN SEL (KASUS HTGR): PEBBLE BED: TRISO FUEL SPHERE DI
TERAS
PRISMATIC: TRISO FUEL PIN FUEL BLOCK
4 kelompok tenaga neutron
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 20
II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(9)
PERHITUNGAN TERAS• Difusi neutron banyak kelompok
• VSOP memakai CITATION: 3D
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 21
II. PERHITUNGAN KRITIKALITAS(10) PERHITUNGAN TERAS
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 22
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
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 23
II. PERHITUNGAN BAHAN BAKAR (2)
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 24
II. PERHITUNGAN BAHAN BAKAR (3)
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 25
II. PERHITUNGAN BAHAN BAKAR (4) PERHITUNGAN BAHAN BAKAR DI VSOP TERMASUK:
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 26
III. PERHITUNGAN TERMOHIDROLIKA(1) PERPINDAHAN PANAS DI PEBBLED BED:
Menentukan distribusi temperatur Menentukan distribusi tekanan Penentuan temperatur gas keluar dari teras
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 27
III. PERHITUNGAN TERMOHIDROLIKA(2) PERPINDAHAN PANAS DI PEBBLED BED
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 28
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
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 29
III. PERHITUNGAN TERMOHIDROLIKA(5) Konservasi Massa:
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 30
III. PERHITUNGAN TERMOHIDROLIKA(6) Konservasi Momentum:
BATAN
Konsep Dasar Reaktor, perhitungan bahan bakar dan termohidrolika 31
III. PERHITUNGAN TERMOHIDROLIKA(7) Konservasi Energi: