ANALI $IS OPTI MA$I TERAS REAKTOR KARTI NIDENGAN PROGRAM TRIGAP

Bambang Soemarsono. Tri wulan Tjiptono

Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta

ABSTRAK

Telah dilakukan suatu metode analisis optimasi konfigu­rasi teras reaktor Kartini dengan menggunakan Packet ProgramKomputer TRIGAP sebagai alat bantu. Metode yang dilakukanadalah dengan memproses input/output program TRIGAP denganmemasukkan data-data untuk berbagai konfigurasi teras yangmemungkinkan. Kondisi optimal diperoleh dengan membandingkanharga reaktivitas lebih teras dan kerataan distribusi rapatdaya yang merupakan keluaran program TRIGAP untuk berbagaikonfigurasi (7 konfigurasi teras dengan Lazy Susan) yangdirencanakan. untuk kemudian dilakukan pilihan yang memung­kinkan kondisi optimal. Diperoleh tiga pilihan konfigurasiyang memberikan distribusi rapat daya yang agak meratamasing-masing konfigurasi ke 7 dengan p lebih = 2.4805 $.konfiguarsi ke 2 dengan p lebih = 1.8020 $. dan konfigurasike 1 dengan p lebih = 1.800 $. Proses perhitungan dilakukandengan menggunakan komputer IBM PC/XT sebagai alat bantu.

ABSTRACT

Optimatization analysis method of Kartini Reactor coreconfiguration has been carried out by using TRIGAP ComputerCode. The method applied is by processing the input/outputof the code. that is by entering the data of some possiblecore configurations. The optimum condition was obtained bycomparing the core excess reactivity and the average ofpower density distribution of seven configuration desired.From the calculation it.is found the three optional configu­

rat.ion providing smooth denait¥ of distribution are asfollows: configuration 7th• 2n .1 t has excess reactivity of2.4805 $. 1.802 $. 1.800 $ respectively. The calculation wascarried out by using IBM PC computer.

I. PENDAHULUAN

Dalam suatu reaktor Nuklir yang sedang beroperasi dis­

tribusi panas maupun distribusi fluks neutron yang ditimbul-

kan dalam teras adalah tidak merata. Semakin dekat dengan

pusat reaktor distribusinya semakin tinggi. Untuk tujuan ke-

336

337

selama~an reak~or maka perbedaan an~ara dis~ribusi dibagian

~engah dan bagian pinggir ~eras reak~or ~idak boleh ~erlalu

besar a~au diharapkan mempunyai fak~or kera~aan yang cukup

baik. Hal ~ersebul dapa~ dipenuhi dengan melakukan analisis

op~imasi pengaluran bahan bakar dalam ~eras reak~or.

Un~uk melakukan proses analisis op~imasi pada ~eras

reak~or Kar~ini yai~u dengan melakukan perancangan pengalur­

an posisi bahan bakar menjadi beberapa konfigurasi. unluk

selanjulnya dilakukan proses perhi~ungan dengan Packel

Program TRIGAP ..

Program TRIGAP adalah sualu packe~ program kompuler

dalam bahasa FORTRAN yang dikembangkan un~uk analisis dalam

perhi~ungan reaklor. Dengan melakukan proses analisis inpul/

ou~pul program. maka program dapal digunakan ana~ara lain

un~uk

- moni~or kri~ikali~as

pelacakan "power peaking fac~or"

- perhi~ungan fraksi bakar unluk ~iap-liap elemen dan

"da~a logging"

Analisis s~udi pengelolaan bahan bakar.

Program TRIGAP mempunyai ke~eli~ian kira-kira 15 % un~uk

perhi~ungan dislribusi daya. 0.5 % un~uk analisis krilikali­

~as dan 10 % unluk perhi~ungan burn-up ~iap elemen.

Pada permasalahan ini program TRIGAP digunakan un~uk

mendapa~kan oplimasi dari penga~uran bahan bakar dalam ~eras

unluk berbagai konfigurasi dengan membandingkan ou~pu~ pro­

gramnya an~ara lain : Reak~ivi~as lebih, kera~aan dislribusi

rapa~ daya dan sebagainya.

II. TEORI DAN TATA KERJA

A. Analisis difusi

Analisis op~imasi dari sualu konfigurasi reaklor jenis

TRIGA dapa~ dihi~ung dengan Program TRIGAP yang mencakup pe­

nyelesaian sa~u dimensi dua kelompok ~enaga neu~ron.

Ben~uk persamaan difusi neu~ron dua kelompok dapa~ di-

338

tulis sebagai berikut

dan - L ¢ + ~ ¢ =2 2 2 2

1r

1r

X F1 (1)

(2)

Didefinisikan notasi sebagai berikut

F = v ~ ¢ + v ~ ¢1 [1 1 2 £2 2

(3)

L =9

1r

d d--Dr-­dr 9 dr

9 = 1.2 (4)

di mana

Cuntuk geometri silinder)

r = variable posisi/jarak tiap zone

0= konstantadifusiCcm) .9= 1.29 v

~ =tampanglintangfisiefektifkelompokg.Cg=1.2)9

£9

~12= tampang lintang hamburanmakroskopis darigrup 1

ke group 2 ~

= ~+ ~12+ 0821

0.1 11

~0.9

D 8 2=9 9

~2 = ~ + D 8 2

0.2 2 2

= tampang lintang serap efektif. 9 = 1.2

-1transverse leakage (cm ). 9 = 1.2

x = fraksispektrum fisidalam group g;X+X=l9

12

¢= fluks neutron group 9.9 = 1.2

9 k= multiplication factor

F

= rapat fisidan f F2dv = kv

Kondisi batas ¢99 = 1.2 ditentukan untuk syarat batas luar dari reaklor.

Koefisien 0 • ~ • v ~ dan ~9 9 9 £9

fungsi step terhadap variable jarak r.

diandaikan merupakan

= o.

Persamaan difusi akan diselesaikan dengan menggunakan

metoda "finite differences" dan posisi dari jarak dibagi

menjadi N + 1 interval

339

'1¢ (M-1/2)(M+1/2)R¢=0= 0 )

i.nt.ervatl

~I

IIIL-- I,IIII<!

poi.nt.

1234M-1 MM+1M+2M=NM=N+1

Gambar 1. Pembagian lilik mesh pada liap posisi jarak

Dengan menggunakan hubungan syaral balas konlinuilas

rluks ¢ dan arus neulron - D 'l ¢ menurul persamaan 1 s/d 4

pada daerah

M maka akan

ihlerval R dan R disekilar lilik meshM-1/2 M+1/2diperoleh benluk persamaan finile difference

sebagai berikul

a9 ¢ 9 - b 9 ¢ 9 + c 9 ¢ 9M M+1 M M M M-1

9 = 1, 2 (gr oup)M = l,N (lilik mesh)

= f 9M

(5)

diberikan definisi parameler sebagai berikul

~ RM +

a~ = (1 + 2 RM1/2+ 1/2

.~ R =(R -R)/2M+1/2 M+1 M(6)

=r -~ RM-1/2-2-RM--

1/2- 1/2

, ~ R =(R -R )/2M-1/2 M M-1(7)

l' 9 = ~ (( S9 + ~ RM+1/2 + (S9 - ~ R )M l M M M-1/2(8)

9(S ) =

M

9(X ) F

M M + 2:12 ¢M M692

(9)

(F )M

1= V

M2: 1

fm¢ 2M

(10)

(11)

M adalah lilik mesh dan 6 = 1 unluk group ke 2 dan 6 = 092 92

unluk group ke 1.

340

Sislem persamaan difusi (1) s/d (4) diubah dalam benluk

finile difference menurul persamaan (5) diselesaikan menurul

meloda ilerasi

sebagai berikul

rapal fisi dengan meloda Croul Cholesky's

1. Oilenlukan dislribusi rapal daya liap ring

2. Syaral sumber dari persamaan group 1. f~ dihilung menurulpersamaan (8) dan (9)

3. Oihilung dislribusi fluks neulron ¢1 dengan meloda Croul­M

4.

5.6.

Cholesky's

Syaral sumber f2 dihilungM

Langkah ke 3 diulang unluk

Oihilung rapal fisi sesuai

1dari ¢ dan FM Mmenghilung ¢2Mpersamaan (10)

7. Faklor perlipalan dihilung sebagai perbandingan ilerasi

ke i dengan ilerasi ke i-1 dari dislribusi rapal fisi.

(12)

8. Oihilung ralal konvergensi sebagai berikul

max IF

M

i.

- FM

i. - 1< e 1 (13)

(14)

CBila proses belum mencapai konvergen. maka diulangi kem­

bali prosedur 1 s/d 8 hingga ralal konvergensi lerpenuhi)

B. Deskripsi Program TRIGAP

Program TRIGRAP dikembangkan unluk analisis "Core Cal­

culalion" dalam sualu reaklor jenis TRIGA.

Program TRIGAP mempunyai liga buah subrouline ialah

Subrouline SIGMA. CEBIS dan BURN dan dua macam dala library

masing-masing TRIGAP LIB dan ELEM. OAT serla file dala inpul

TRIGAP. INP.

Subrouline SIGMA berisi proses perhilungan parameler­

parameler difusi anlar daerah dengan menggunakan lampang

linlang efeklif dua kelompok unluk semua lipe dengan sislem

341

analisis saluan sel yang mengandung bahan bakar maupun bukan

bahan bakar. Analisis lampang linlang berhubungan dengan

besaran burn-up liap elemen yang lerdapal dalam library

ELEM.DAT. Dalam analisis lampang linlang dilakukan koreksi

lampang linlang lerhadap pengaruh Suhu.

racunan Xenon maupun Samarium.

Daya. lingkal ke-

Subrouline CEBIS memproses perhilungan krilikalilas.

dislribusi fluks neulron. dislribusi rapal daya. faklor per­

lipalan dan sebagainya yang kesemuanya lercakup dalam oulpul

program.

Subrouline BURN memproses perhilungan burn-up liap

elemen liap slep daya dan berkai lan sekali dengan sub-

rouline CEBIS maupun library lainnya.

File TRIGAP.LIB berisi parameler-parameler difusi

neulron ialah lampang linlang dua

v/cf ).kelompok CL • L • v L •

0. 12 fgidenlifikasi burn-up liap slep liap elemen unluk je-

nis STD. FLIP maupun LEU elemenl. lampang linlang bahan ba­

kar non fissil dan parameler sislem koreksi lerhadap Xenon.

Samarium maupun l~mperalur dan sebagainya.

File ELEM.DAT berisi dala-dala nomor idenlifikasi liap

elemen bahan bakar serla lipe elemennya yang berhubungan

dengan sejarah bahan bakar selama dalam leras CMWjam). Unluk

liap karaklerislik bahan bakar maupun non bahan bakar dibe­

rikan nomor kode sebagai ber i kut.1. FLIP 'elemenl

2.

LEU elemenl

3.Slandarlelemenl

4.Walerchannel

5.Void channel

6.Graphile elemenl

7.Be elemenl

8.CenlralChannelorpneumalic posl

9.Fasililasirradiasi

10.Refleklor.

Sebagai proses dala inpul disimpan dalam file TRIGAP.INP

dan diuraikan dalam diskripsi inpul dan diberikan padal abe 1 C1) . '

342

hbel1. Raga variabel .asuhn progru TRI6APyang tersusun di dala. file data TRI6AP.INP

-------------------------------------------------------------------------------------------------

: no II baris :

desKr ipsi I satuan: variable I forlat penulisan

(I I Ipelbanan-------------------------------------------------------------------------------------------------

ITERI

(F 10.01,(

IIKh

I ACBURN, EHERSII(2F 12.4)

I A!IlI, el

I IZ=I,NZI

(BF B.41IHIC IN6,IlI,

I12F 10.51

N5= 1.2 iz=I,nzNI1AXIIZI,

I(81 41

Il=I,NZ

Cl,C2,C3

I(3F 10.41

el IRC IF 10.01e. I R

(F to.OI

el: HCIF 10.01

el: H

(F 10.01

kif I PTERtf(F 10.01

: HZ

IF 10.01

I HI

(F 10.01t

I: EPSI

IIF 10.01II EPS2

I(F 10.01I I

I II

NIT I(F 10.01, ,,lIe" I

BUCKII(F 10.01

tlerlBUCK2I(F 10.0JI16RAFH

I(F 10.01

I IISTEP

I(F 10.01, tIIIBURH

I(F 10.01I3 Iruji-ruji teras reaktor

4 Irujj-ruji luar rellektor

5 Itinggi teras reaklor

b Itinggi leras t refletlor axial

7 (daya lherlal reaklor

B Ijullah zone ho.ogenisasi kearah radial

9 Iju.lah interval 'finite differences'

: NI) ruji-ruji teras/panjang diffusi

10 Ikr!teria konvergensi k-eff

11 Ikrlleria konvengensi rapal pelbelahan

12 Iju.lah itera51 rapal pecbelahan yang

:dapat dilakukan

: 10 (= NIT (= 200

13 :buckling axial unluk grup 1

14 (buckling axial unluk grup 2

15 Ikode untuk lenggalbar grafik

:distribusi flux

I 1.• engga.bar grafik

( O. tidak

16 Islep gatbar distribusi flux

I I (= ISTEP (= NI

17 :kode untuk .emerintah progra.

:Ienghitung 'fraksi bakar'

: 1. hitung 'fraksi bakar'

I O. tidak

IB Ijullah iterasi koreksl oleh

aeilperatur ( 2 Heras! sudah leneukup! I

19 (data fraks! bakar yg telah terku.ulasi

: dan energi yg sedang digenerasikan

20 Iruji-ruji luar .asing-Iasing(zone

21 Ifraksi neulron has!l belah

sId :untuk grup 1 dan 2

121tHH:

:2ItHZ Ijullah lokasi ele.en pada tiap

I Iring

'21tNZtl1koefisien koreksi daya pada

:.asing-~asing tipe el-bakar

: Cl,C2.C3= daya yang digenera

: sikan oleh tipe el-

I bakar I daya rerata

: pada ring tersebut

22tNZtllnoior el-bakar.kode koreksi Ie.

sId Idan kode koreksi SI pada tiap­

,22tNZt Itiap zone(ring)

I, I'.:::::.11~, t "",ax ~c.: ','I I123tNZt :

: ·~f\M~ •••• AX •••1,<:.. I ~I ": :data rapat daya rerata pd tiap-

I sid ltiap zone(ring)I I123t2NltlI II ,

: 2:.11 M~ ••••IX~'I~I I, I

IIII( h/eeI,

IN (N,IlI,

lIE (N,W,1511 (N,WN= I, Nr.AX

Il=I,NZ

III PAVZ !Ill,

I IZ= I,NZ

(6( IB, 212 II

IE 16.61

..

-------------------------------------------------------------------------------------------------

343

trili Bill-II CIITICiL COlE CalIC&TIOI IlrlotT BUil8f, 16/6/1~67EIEiCISE ISft9EI 2. IITI 7178 AT C-9, BIC[LIIG 5.6815 E-13

22.16

51.51

38.1'53.1'

1•••••9

2••.""1

•••• 17.

5.6815e-135.6845e-t3

15t2

.•••• '.1.ea2.3125 6.1183 11.ISI' 11•• 66. 18.161' 22.16'8 32.16" 12•• 6••51.5U.1•••••••••••••1.e.eta '.eoeo&

1."8f1 I.•ea ••1•••atl 8.'.0881.8.8i8 1.199.a

1.I~OG3 e.04St4

1.&39'. 8.9."8

1.880" l.e.6Iv

1.1"'8 •••••ee1 6 12 18 21 38 1,1.41i3 1.,0Ia .68.t

B •

9538 1 3253 1 3277 , 3221 1 3286 1 9539 19319 1 3227 , 3268 1 3269 1 1 • 9542 ,3206 1 9513 1 1 0 9535 1 32.1 1 3233 1950\' 1 9537 , 9358 1 ~351 1 3215 1 3285 19536 1 3288 1 3231 1 3282 1 3261 1 9511 13215 1 3266 1 3221 1 32.7 1 3223 1 9353 1

1 • 3287 1 3214 1 3234 1 3216 1 3291 13263 1 3271 1 3211 1 3215 1 3228 1 3219 13232 1 3218 1 3271 1 3268 1 3278 1 3276 13261 1 3231 1 3226 1 3279 1 3224 1 3213 1

6 I 3281 1 3267 1 3213 1 6 e 6 I6 I 3293 1 3219 1 3272 1 4 0 3262 19 I 6 8 3215 1 1187 1 3284 1 6 •

3292 1 6 • HB6 1 7 II H85 1 3269 13268 1 6 II 6 • 3291 1 3212 1 3222 1

10 •9 •

1ft ••te

1.716718£-'31.716778£-131.716718£-131.716778£-131.716778£-13.ee.88

.80

344

Tabol 3 : output Pr.~r~2 Tri:~p untuk konfi,ur~gi 7.

trila nARl-II CRITICAL CORE CAlBC1TIOJ WITBOUT BUIIUP, 16/6/1987

EIERCISE lunDER 2. WItH 7i78 AT C-8, BUC[lIiG 5.68i5 E-03

direct diffusiou equation solutiou fla~

no adjoint diffusion equation

leo.etry:cylinder

core radius (ea)

reactor radius (ea)

core heigbt (ea)

reactor beight (ea)

ther.al power (IY)

Dober of zones

nUiber of iDter,als

con'erlence criterion for t-eff

con'erlence criterion for fiss.densitY

•• 1t.u= allowed nuher of iterations

buctling I-st group

buctling 2-ud groDp

grapb:l-yes,D-no

printout step for flux and pOKer plots

bvrDDp calculation:l-yes,9-Do

nnaber of iterations

\.6000

.00000

\.0000

22.060

5'1.590

38.100

53.190

100.00

9.0000

200.00

I.OOOOOE-05

I.OOOOO£-Q-i

70.000

5.68-+50£-33

5.68"50E-03

I.BOOO

5.0000

.00000

2.0000

ZD x groupDS<I512SfnibiDild2.3125

11.822iO.00039.02703.00000I .90000.100£+012

.28268.01220 .00008.00900.100£+012 6.1183

II .00537.00857.03i!5.006i9\.00900.77iE+li2

.22955.13097 .1997-1.00000.770E+'"3 10.0aOO

11.04218.006%.03556.00515I .00000.774E+H2

.22173.107% .16013.00009.770£tHi 1i.06bOI1.00261.00831.03"6".00623\.00000.77iE+1i

2.227H.12703 .19375.00000.770£tli

5 18.061611.031H.00967.03155.007691.00000.77iEtli

2.239-10.1i9i8 .22880.00000.770E+H

6 22.060011.11 803.00607.02707.00i81I .00000.77iEtli

2.26955.09631 .1"332.00000.770£+1'1

7 32.060011.15-165.00002.0037i.000001.00000.100£+01

2.88682.000'16 .00000.00000.100£+01

8 +2.0600I1.83703.00017.016H.000081. 90000.109£+01

2•'I078i.00723 .DOnOa.00000.100£+01

9 5+.500011.15i65.00002.00374.00000I .00000.100£+01

2.88682.003+6 .00000.00000.100£+01

pOloler density .000000£tOO

.305695E-02.23+905:-02.219i08E-02• 177975E-02.<J16i05E-03.000000£tOO.000000£tOO.000000£+00

results of direct diffusion equation:

345

iteratiou nuher

I2

3~5

6

7

8

9

10

11

12

13

Ii15

16

17

aaltiplication factorlk}

1 .0008820

I • OH9~99

1.6172(339

I. 017<J980

1.0180250

1.017C!2\9

1.0178260

1.0177620

I. 9177230

• 1.0177009

1.0176870

1.0176809

I.0176760

1.0176730

1.0176730

1.0176720

1.0116710

error : k f.4~6360£+00 .147030E+01

.131668£-01 .3%559E+00

.324392£-02 .2~278IE+00

.704646E-03 •144352E+00

.277758E-0~ .829654E-01

.10~070E-03 .467210E-01

.9500<J8E-04 .260339£-01

.6~3730£-04 .144343£-01

.3921 Cj9E-04 .798321£-02

.226498E-0~ .4i0979E-02

.1287i6E-04 .243616£-02

.727177£-05 .13i373E-02

.-+05312£-05 .7i2435E-03

.226498£-05 .410080E-03

.953674£-06 .226021£-03

.83ii65E-06 .123978E-03

.476837£-06 .700951£-Oi

at x

22.060

2.582

2.582

2.582

2.582

2.582

2.582

2.582

2.582

2.582

2.582

2.582

2.562

2.582

2.582

2.582

2.582

aultiplication f3ctor = 1.0176710

distrib:ltioDS:

~ne

:I FHFI-2FP[ki/ca3] FI-IC/CA2*sJ FI-2[c~2*s]

I.14.61256£+02.2<J691E+02.00000£+00.OOOOOE+OO.34268£+13.16610£+13

I1.59.61%OE+02.27225£+02.90000E+00.00000£+00.3466IE+13.15239E+13

2

2.85.6iD22£+02.20%6£+02.i5232E+01.33i3IE-02.35615£+13.11729E+13

2

i .21.6i602£+02.18273£+02.39983E+OI.29549E-02.36HOE+13.10222£+\3

2

5.57.63582£+02.17971£+02.39326E+01.2906-1£-02.35569£+13.10053£+\3

3

6.93.61633£+02.18665£+02.32191E+01.2tOH£-02.3H79E+13.104-+2E+13

3

8.29.59558E+02.18293E+02.3180oE+01.2350iE-02.33318£+13.10233£+13

3

9.65.57333£+02.16992£+02.296iO£+01.21907E-02.32073E+13.9505iE",2

i

11.01.54816E+02.15670£"02.320t8E+01.23685E-92.30665E+13.8HOIE+12

of

12.37.51669E"02.1356aE+ 02.28981 E+OI.2'" 18£ -02.28901£+13.75855£+12

~13.73.48186£"02.11804£+02.25125£+01.18789£- 02.26956£+13.66033E+12

5

15.09.H522£+02.99023£+01.25626£+01.18932£-02.24907£+13.55395£+12

5

16.i5.40399E+02.88363E+01.22918E+01.16931£-02.22600£+13.of9432E+12

5

17.80.359H£+02.83409£+01.21'166£+01.15859£-02.2009IE+13.i6660£+12

6

19.16.31556E+02.81661£+01.12993£+01.95995E-03.17653£+13.i5682£+12

6

20.52.27i69E +02.76523£+01.12076E+01.89225£-03.15367£+13.42808£+12

6

21.88.23H6E+02.72107£+01.1\264£+01.83228£-03.13116£+13.40338£+12

7

23.24.19731£+02.70972£+01.00000£"00.00000£+00.1\ 038E+13.39703£+12

7

24.66.I655H" 02.69418£+01.00000£+00.00000£+00.92606E+12.3883H+12

7

25.96.13811£+02.67-+66E+01.OOOOOE+OO.00809£+00.77289E+12.37HI£+12

7

27.32.IIH7£+02.65316£+01.00000£+00.00000£+00.63983£+12.36539£+12

7

28.68.93604£"01.63131£+01.00900E+00.00000£+00.52364E+12.35316E+12

7

30.04.75310£+01.619H£+01.00000£+00.OOOOOE+OO.42129£+12.31117£+12

7

31.-+0.590iJ£+01.59153£+01.00900£+00.00000£+00.33029£"12.33091£+12

832.75.17241£+01.56401E+01.00900£+00.00900£+00.26128£+12.31552£+12

346

8 3".11.39705£+01.51938£+01.00000£+00.00000£+00.22212£+12.29955£+12

8

35.,.7.33536£+01•.•6891 £+01.90000£+00.00000£+00.18761£+12.26232£+12

8

36.83 .28501£+01."1521£+91.00000£+00.00000£+00.159i7E+12.23228£+12

8

38.19.2H31E+01.35981 £+01.00000£+00.00000£+00.13667£+12.20128£+12

8

39.55.21159£+01.30338£+01.00800£+00.00000£+00.11837£+12.16972£+12

a

"O.'H.18571 £+01.2i595£+01.00000£+00.00800£+00.10389£+12.1375CJ£+12

CJ

042.27.16"06£+01.1919-4£+01.00000£+00.00000£+06.91778£+11.10738£+12

9

H.63 .13751E+01.16563£+01.00900£+00.00900£+00.76927£+11.CJ2658£+11

9

••••• 9<).11-+02£+01•HQ95£+01.00000£+00.00000£+00.63786£+11.788"7£+11

9

"6.35 •CJ3087£+00.11771£+01.00000£+00.00000£+00.52075£+11.658"8£+11

9

"7.70.7"~76£+00.CJ5758£+00.00000£+00.00000£+ DO."'551£+11.53568£+1\

9

"9.06.5720i£+00.1-4936£+08.00000£+00.00000£+00.32001£+11."1920£+11

q

50."2."1532£+00.55091£+00.00000£+00.00900£+09.23234£+11.3081CJ£+11

9

51.78.26955£+00.36877£+00.00000£+00.00000£+00.1507CJ£+11.20162£+11

9

53.1i .13196£+00.17158£+00.00900£+00.00008£+00.73821£+10.99339£+10

:zone avera&es

:zone

<F> <F J-I ><F1-2>(P)1

.000000 .3HHiE+13•HCJ3i5£+13.000000

2

".07336 .358166£+13.10i898£+13.301 0~3£-02

3

3.13555 .333155:+13.100565£+13.231750£-02

••

2.9338" •290811 £+13.76H68£+12.216822£-02

5

2.38592 .230'H6£+13.516800£+12.176264£-92

6

1 .23222 .16D~67E+13.-05868E+12.910427£-03

7

.000000 .673895£+12.36~157£+i2.000009

8.000000 .163012£+12.219595£+12.000090

9

.000000 .366157£+11.-483220£+ 11.000000

347

'lone x.2%9£-+02

.Ii 1----------+----------+----------+---------+---------+----- + + -+ + 11.50 1 I ...,.2.85 1 1".21 1 I5.51 1 J

6.93 I

8.29 I'L65 I

11.01 I

12.37 I

13.73 I

15.09 I

16.45 I

17.ao I

1'3.16 1

20.52 1

21.88 1

23.24 I

2i.60 1

25.96 1

27.32 I

28.68 1

30.9i I

31.~0 132.75 I

34.11 I

35.17 I36.83 1 ~38.19 I 11

39.55 I ~iO.91 I 1<

42.27 I ~ I43.63 1 t IH.99 11- I46.35 I H~7.10 I •..•~9.06 I".50.42 II

51.78 If

53.H I

1

t

2

2

2

3

3

3

~~~55

56

6

6

7

'I7

7

7

7

7

a

a

8

88

88

I}

I)

9

9

9

9

I}

9

9

•. I

I

II

Iit

I

J

I

348

C. Tata Kerja

Untuk melakukan analisis optimasi dari suatu konfigurasi

teras reaktor dilakukan dengan memberikan terlebih dahulu

data masukan dalam program TRIGAP dan selanjutnya akan di­

diperoleh keluaran program untuk dapat dianalisis. Hasil

keluaran program adalah distribusi fluks" neutron dua kelom-

pok, distribusi rapat daya, kritikalitas, distribusi rapat

fisi, faktor perlipatan, parameter difusi tiap daerah dan

sebagainya. Mekanisme proses dalam program TRIGAP ditunjuk­

kan dalam diagram alir seperti pada gambar (2).

TRIOAPo INP ]

TRIOA.LIB2-gfor

cross­56-Cl.unt t -ce s

TRIOAPIPROORAMME

SIOMAZONE AVERAOEDCROSS-SECTIONS

CEBIS1-D pc- .••.erdi.slr"1.buli.ons

-/

lemperalu~efeedback --

------ YesNo

ELEM.DAT

burn-up off I,! & 1el&m&nls

Burn-up

Upd&li.ng

OJ

BURN

Burn-~~ri.ncrease~ach tuet el&­L-rne n l I--C E J;!;IS. OUT 0 0 " ' , 0,' " • ~ ~~ ~: lo~~ •• 0

k<&ff> flux and Burn-up 0 all el& -pO .•••er a1.slri.buli.ons I menls I.n l e core

Gambar 2.Diagram alir program TRIGAP

Dalam menjalankan packet program TRIGAP. terlebih

dahulu diproses input data dalam file TRIGAP.INP Ctabel 1).

Untuk file TRIGAP.LIB dan ELEM.DAT sudah "built-in" dalam

sistem program.

349

Meloda analisis oplimasi dilakukan dengan cara menjalan­

kan pockel program TRIGAP unluk masing-masing inpul dala da­

lam file TRIGAP.INP menurul konfigurasi/pengaluran bahan ba­

kar dalam leras reaklor. Salah salu conloh pengaluran bahan

bakar dalam leras reaklor Karlini seperli pada gambar (3).

Gambar 3. Konfigurasi I leras reaklor Karlini

Dalam analisis permasalahan dilakukan perhilungan unluk

beberapa konfigurasi bahan bakar sebagai berikul

Konf'igurasi 1

Konf'igurasi 2

Konf'igurasi 3

Konf'igurasi 4

Konf'igurasi 5

Konf'igurasi 6

Konf'igurasi 7

350

Posisi bahan bakar sesuai dengan gambar (3)

Posisi bahan bakar di Ring B dipindah ke

Ring C dan sebaliknya.

Sesuai gambar(3) ,dengan posisidiRing C

ditukar

diRing D.

Sesuai

gambar(3) ,dengan posisidiRing D

ditukar

diRing E.

Sesuai

gambar(3) ,dengan posisidiRing E

ditukar

diRing F.

Sesuai gambar (3) dengan dua buah bahan ba­

kar di Ring B dikosongkan.

Dilakukan pertukaran bahan bakar disekitar

ketiga batang kendali ke Ring D, B,dan C.

Pada tiap-tiap konf'igurasi dilakukan proses perhitungan

dengan program TRIGAP dan dengan membandingkan Output pro­

gram untuk tiap konf'igurasi, kemudian dicari hasil yang men­

dekati kondisi optimal. Salah satu cara untuk membandingkan

Out.put program ialah dengan membandi ngkan harga reakli vilas

lebih dan dislribusi rapal dayanya.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Untuk menelaah kondisi optimasi dari sualu sislem teras

reaktor, dilakukan analisis oulput dari program TRIGAP

yaitu dengan menganalisa oulput CEBIS.OUT. Unluk data

f'raksi-bakar tiap elemen diambil dari hasil perhitungan

burn-up reaktor Kartini mulai th 1979 sampai akhir th 1988

dengan menggunakan subroutine BURN dalam program TRIGAP dan

didisimpan dalam f'ile ELEM.DAT. Harga burn-up dalam ELEM.DAT

adalah hasil yang diperoleh dari perhitungan yang lerakhir

(1988). Hasil analisis output program TRIGAP untuk berbagai

konf'igurasi teras reaktor Karlini daya 100 Kwalt sebagai

berikut

351

PertukaranPt&bi.hNo.

Konfigurasi bahan bakarK&ff

($>

1

-1.012761.8000(s&suai.

gamb.3>

2

Ring E-.Ring F1.012771.8020+-

3

Ring D-.Ring E1.012781.8026+-

4

Ring C-.Ring D1,015502,1810+-

5

.Ring B-.Ring C1 •013801 •9446+-

6

B& B 1 ,0010,014312

kosong7

Disekilarbalang1 •017672,4805kendali

calalan : harga ~ reaklor Karlini = 0.007.&ff&kli.f

Dist.ribusi rapat. daya Reaktor Karlini lerlukis pada gambar

(4) dan gambar (5).

0,0040

0,0035

O •.0030

0.0025

0.0020

0.0015

KlK2

K7

Kl ---. P = 1.8000 $&X

K2 ---. P = 1.8020 $&X

P = 2.4806 $&X

Calalan : K =K onfigurasigrafik Kl & K2 agak berimpil

0,0010~ rapal daya(k W/cm3)

0.0005

0.0000,o

1 ~ jar i -jar i leras C cm)

14 20 22

Gambar 4. Disl.ribusi rapat daya reaktor Kartini daya 100 kWdengan program TRIGAP konfigurasi 1. 2 dan 7

352

Oari ke tujuh konfigurasi akan ditentukan kondisi yang

optimal dengan meninjau besarnya reaktivitas lebih dan ke-

rataan distribusi rapat daya. Oari keadaan tersebut dilaku-

kan pemilihan yang memungkinkan. karena walaupun diperoleh

harga reaktivitas lebih yang cukup besar akan tetapi grafik

distribusi daya kurang merata yang memungkinkan distribusi

panas yang tidak merata pula dan hal demikian yang tidak di­

kehendaki.

Untuk konfigurasi ke 6 memberikan reaktivitas yang pa­

ling kecil dan distribusi rapat daya grafiknya kurang

merata.

Pada konfigurasi ke 4 diperoleh harga reaktivitas yang

cukup besar. akan tetapi grafik distribusi rapat dayanya ba­

nyak terjadi "peak" atau perubahan yang menyolok antar Ring

Cterjadi ketajaman) sehingga hal tersebut belum memberikan

kondisi pilihan yang optimal.

353

Konfigurasi ke 5 pada grafik distribusi rapat daya ter-

jadi perubahan besar antara Ring C dengan Ring D. Bila di-

bandingkan dengan grafik yang lain perbedaan yang menonjol

terjadi karena ada titik koordinal rapal daya pada Ring C

dan D yang ter1etak pada koordinat minimum dan maxi mum. jadi

belum mewakili kondisi oplimal.

Kondisi optimal yang lainnya terlihat pada konfigurasi

1. 2 dan 7. Unluk konfigurasi ke 3 memberikan reaktivitas

lebih yang paling keeil dibanding dengan konfigurasi 1. 2.

dan 7.

Untuk pemilihan kondisi optimal terdapal tiga pilihan

yang memberikan grafik distribusi rapat daya yang cukup rata

dan reaklivitas lebih yang eukup besar ialah pada konfigura-

si 7. konfigurasi 1 dan konfigurasi ke 2. Untuk tiap konfi-

gurasi. posisi pemindahan bahan bakar diberikan dalam tabel

(4) .

Tabel 4. Konfigurasi pertukaran bahan bakar dalam teras

PosisiRing

E~F

D~E

C~D

B~C

seki tarketigabalangkendal i

Konfigu­gurasi

12

3

4

5

6

7

Pertukaran bahan bakar dari posisi keposisi yang lain (dan sebaliknya).

seperli pada gambar 3E2 ke F2. E3 ke F3. E4 ke F4. E6 ke F8E7 ke F9. E8 ke F10. El0 ke·F12. Ellke F15. E12 ke F16. E14 ke F17. E15 keF19. E16 ke F21. E18 ke F23. E19 ke F24E20 ke F25. E22 ke F28. E23 ke F29.E24 ke F30Dl ke E2. 02 ke E3. D3 ke E4. D4 ke E6D6 ke E7. DB ke F8. D7 ke El0. OS keEll. D9 ke E12. Dl0 ke E14. Dll ke E15Dl2 ke E20. D13 ke E18. D14 ke E19. D15ke E20.D16 ke E22. D17 ke E23. D18 keE24Cl ke Dl. C2 ke 03. C3 ke D4. C4 ke DBC6 ke OS. C7 ke 09. C8 ke Dll. Cl0 keDl3. Cl1 ke D15. C12 ke 01781 ke C2. 82 ke C4. B3 ke C6. B4 ke C885 ke Cl0. 86 ke C12Seperti konfigurasi (1) tapi 81 dan B2kosong82 ke 03. 83 ke 04. C4 ke 02. C6 ke BlDB ke C2. 07 ke C3. 84 ke 01. B5 ke D18C8 ke 86. Cl0 ke Cl. 012 ke Cl1. 013 keC12. E24 ke E7. E2 ke E19. F30 ke F8

354 .

IV. KESI MPULAN

Dalam analisis optimasi konrigurasi teras reaktor

Kartini dengan program TRIGAP telah dapat diperoleh beberapa

pilihan yang diharapkan untuk dapat dilakukan pengujian dan

perbandingan dengan percobaan atau eksperimen lainnya Cmisal

nya pengukuran reaktivitas lebih dalam percobaan kalibrasi

batang kendali).

Diperoleh tiga pilihan untuk kondisi teras Cdengan Lazy

Suzan) yang optimal adalah sebagai berikut

Konrigurasi ke 7 dengan reaktivitas lebih = 2,4805 $Konrigurasi

ke 2 dengan reaktivitas lebih = 1,8020 $Konfigurasi

ke 1dengan reaktivitaslebih = 1,8000 $

Dari hasil yang diperoleh kondisi optimal yang terbaik

adalah seperti pada konrigurasi ke 7. Oleh karena penelitian

ini merupakan tahap awal studi optimasi teras, diharapkan

pada tahap selanjutnya untuk dapat dikembangkan dan disem­

purnakan untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.

UCAP AN TERI MA KASI H

Terim~ kasih atas segala bantuan komputasi maupun

dataan/proses dokumentasi kepada saudara Wantana,

Basuki dan segenap Starr Bidang Reaktor PPNY - BATAN.

ACUAN

pen­

Aris

1. 1. MELE, M RAVNIK, "TRIGAP - A Computer Programme ror Re­

search Reactor Calculations", J. Steran Institute,

Yugoslavia 1985

2. M. RAVNIK , I MELE., "CEBI S - One Dimensi onal Two Group

Dirrusion Code ror Reactor Calculations", Yugoslavia,

February 1985.

355

TANYA .JAWA8

1. Su.mart 011.0

Dari data hasi~ perhitun8an. apakah sudah ado. yan8 dicoba

peniukurannya ? Hasi~nya ba8aimana ?.Jawaban

- Sudah pernah dicoba den8an pen8ukuran daya 10 watt.

yaitu den8an pen8ukuran reaktivitas ~ebih. da~am per­

cobaan ka~~brasi batan8 kenda~i akan tetapi baru 2 kon­

fi8urasi Csemua ada 7 konfi8urasi~

- Hasi~nya

den8an pr08ram tri8ap.besar reaktivitas ~ebih = 2.458 £den8an pen8ukuran besar reaktivitas ~ebih = 2.41 £

2; Dewanto 5

a. 8a8aimana kriteria pemi~ihan konfi8urasi optima~

antara K dan tin8kat ¢ Crapat day~&ff

b. 8a8aimana kri teria yan8 opt ima~ & aman dari se8i

pec.-LP.1.11.8 fac tor.

.Jawaban

a. Kriteria pemilihan den8an membandin8kan besar reakti.­

vitas ~ebih den8an kerataan distribusi rapat daya~

b. J<riteri.a yan8 aman dari se8i peakin8 factor ia~ah

mendekati har8a peaJ.Zi.n8factor yan8 telah ditetapkan

untuk reaktor kartini oleh 8enera~ atomic.

Hi::Lr8apeaki.n8 fac tor da~am pr08ram TRIGAP tidak ada.

tetapi bisa di ~akukan perhi tun8an tersendiri dan ha~

ini da~am tarap pen8emban8an dan sudah dikerjakan.